CZ282721B6 - Způsob získávání minerálních vláken a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Získávání minerálních vláken z termoplastického materiálu s vysokým bodem tání spočívá v roztavení tohoto materiálu a jeho rozdělování v roztaveném stavu ve formě proudu na rozvlákňovacím stroji, přičemž roztavený materiál vytvoří na své dráze k rozvlákňovacímu stroji zásobu, kde se provádí regulování výtokového množství ovládáním výšky hladiny roztaveného materiálu vzhledem k licímu otvoru nakláněním zásobníku. Zařízení k provádění tohoto způsobu obsahuje tavicí prostor (1), zásobník (3) tvořený kelímkem (4) opatřeným ohřívacími prostředky (7) s licím otvorem (9) nasměrovaným na rozvlákňovací stroj, přičemž zásobník (3) obsahuje prostředky uzpůsobené pro měnění sklonu zásobníku (3). Tavicí prostor (1) se zásobníkem (3) jsou propojeny vodicím kanálem (2) pro vypouštěný roztavený materiál z tavicího prostoru (1).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobů získávání minerálních vláken vyrobených z materiálu o vysokém bodu tání, jako je čedičové sklo, sklo na bázi vysokopecních strusek nebo jakékoli analogické skelné kompozice. Přesněji se vynález vztahuje na problém dopravy materiálu v roztaveném stavu mezi jeho tavným prostorem azvlákňovacím strojem nazývaným svolným zvlákňováním, tj. stroje tvořeného jedním nebo několika odstřeďovacími koly, pohybujícími se velkou rychlostí, na jejichž obvod je vyléván vytahovatelný materiál, který je unášen těmito koly před tím, než je zčásti převáděn knásledujícímu kolu ave zbývající části je přeměňován na vlákna účinkem odstředivé síly. Vlákna jsou okamžitě unášena k přijímacímu zařízení pomocí plynných proudů, vypouštěných kolmo na směr tvorby vláken.

Stav techniky

Výše krátce popsané postupy se používají zejména pro výrobu vlny nazývané minerální vlna, používané zejména pro zhotovování izolačních výrobků. Poskytují velkou výhodu vtom, že dovolují zpracovávat skla při vysokých bodech tání, vedoucích také k 'výrobkům mající vysokou odolnost proti ohni, a to s poměrně malými výrobními náklady a náklady na suroviny ve srovnání s jinými zvlákňovacími postupy. Při tom vyplývají tyto malé náklady velké části z určité jednoduchosti, zejména pokud jde o zpracování skla.

Je obecně dobře známo, že úsudek o zvlákňovacím zařízení, zejména z hlediska výtěžku a kvality vyrobených vláken, bude tím příznivější, čím více je zvlákňovací stroj napájen sklem, které je dokonale zpracováno. Pod pojmem zpracování se rozumí, že odpovídá referenční hodnotě z hlediska složení, teploty a výtoku, aniž by byly v těchto bodech konstatovány výraznější nepravidelnosti. Tradiční sklářské pece nemohou zajistit toto zpracování uspokojivým způsobem, neboť žárovzdomé materiály jsou rychle korodovány skly používanými při tomto typu postupů, pokud se nepřipustí výstupní teploty z pece nižší než 1450 °C, přičemž se však optimální podmínky zvlákňování dosahují při teplotě okolo 1600 °C nebo dokonce o něco vyšší. U zvlákňovacích postupů zde uváděných se tavení skla provádí totiž zpravidla v tavícím prostoru typu kuplovny způsobem blízkým tomu, jaký se používá ve slévárně, avšak z řadou specifických znaků vzhledem k rozdílům tavených materiálů.

Kuplovna je pec schopná vytvářet obzvláště velká výtoková množství tavených materiálů při použití levného paliva, a to koksu, přičemž náklady na údržbu jsou nízké. Kuplovna se zaváží shora střídavě vrstvami materiálu určeného k tavení a vrstvami koksu nebo přímo směsemi koksu a materiálu k tavení a spalování koksu, vzhledem k přítomnosti vzduchu nebo čistého kyslíku vháněného v dolní části kuplovny, zajišťuje uvolňování tepla potřebného pro tavení skla. Roztavená směs vystupuje plynule licím otvorem umístěným v blízkosti této dolní části. Při ustáleném režimu má pravidelné plnění při prostřídaných vsázkách na následek, že se nad sebou vytváří vrstvy o ustálené tloušťce a hladině, přičemž v místě dmychacích trubic nahrazuje tento sloupec vrstev oblast spalování koksu a tavby skla.

Vzhledem k těsné blízkosti tavného pásma a dmychacích trubic, které vhánění okysličovací činidlo, dochází trvale v úrovni licího otvoru k intenzivním turbulencím, vyplývajícím zejména z trvalého víření mezi taveným materiálem a spalovacími plyny, které se snaží uniknout. V důsledku toho je tok velmi nárazový. Kromě toho není kuplovna nikdy tak stabilní, jak by bylo požadováno a dochází například k tomu, že vrstva koksu je náhle strhávána, místo aby se pozvolna spotřebovávala, což má za následek zejména přítomnost neroztavených koksových bloků v roztaveném materiálu. Kromě výrazné změny výtokového množství materiálu, která je

- 1 CZ 282721 B6 toho výsledkem, je tento únik koksu rovněž velmi škodlivý z hlediska životnosti odstřeďovacích kol, rovněž zhotovených ze žárovzdomé oceli. Navíc mohou takové nestabilní stavy kuplovny vést k výchylkám teploty, což má za přímý důsledek změnu viskozity roztaveného materiálu a tedy i jeho chování při zvlákňování.

K těmto nestejnorodostem výtoku a teploty se připojují nestejnorodosti složení tavené hmoty, minimálně z hlediska obsahu oxidu železnatého a železitého, neboť redukce metalického železa z oxidu železnatého není nikdy úplná a liší se podle více či méně redukčního prostředí v kuplovně. Kromě toho dochází k tomu, že i když je litina vyrobená touto redukcí oxidů železa hustší, než je roztavené sklo a shromažďuje se na dně kuplovny, není řídkým jevem, kdy uniká, i když samozřejmě v malém množství, spolu s vytékajícím roztaveným sklem se značným rizikem poškození odstřeďovacích kol.

Aby se odstranily tyto nevýhody, je známo z francouzského patentového spisu č. FR-B-2 572 390, že se vkládá na dráhu roztaveného materiálu mezilehlý kelímek tvořící zásobník s volným povrchem dostatečným k tomu, aby alespoň částečně tlumil výchylky výtokového množství z tohoto zásobníku. Objem tohoto zásobníku je s výhodou malý a odpovídá například době fungování v rozmezí od 30 sekund do 3 minut.

Tento malý rozsah vyplývá zejména z požadavku omezit chlazení roztaveného materiálu, který zde setrvává, a vytváření mrtvých zón, tj. oblastí, v nichž by byl materiál v devitrifikovaném stavu a nikoliv již roztaveném stavu, neboť část objemu zásobníku zaujímaná takovými mrtvými zónami je skutečně nevyužitelná. Je však zřejmé, že čím menší je objem zásobníku, tím menší bude účinek homogenizace výtokového množství taveniny a eventuelně i složení skla a tedy tím bude obtížnější řídit velmi přesně klíčové parametry zvlákňovacího procesu, jako jsou výtokové množství, teplota a složení roztaveného skla. I když je intenzita chlazení omezená, nejsou tím tepelné ztráty zmenšeny a pokles teploty v zásobníku je například řádově 50-100 °C, což znamená, že o to více musí být materiál v kuplovně přehříván. Vzhledem ke své velikosti a samotnému principu, který řídí její činnost, je však kuplovna typ pece, který se špatně hodí k rozsáhlé regulaci teploty.

Kromě toho spočívá základní problém takového zásobníku, majícího volnou hladinu a přepadový výtok, v tom, že nedovoluje řídit výtok, ale dovoluje pouze zmenšit jeho výchylky. Střední výtokové množství je tak určováno kuplovnou a nemůže být obměňováno s plnou flexibilitou a rychlostí, žádoucí pro zohledňování účinných podmínek chodu zvlákňovacího stroje a zejména polohy a rozdělení proudu roztaveného materiálu na prvním z odstřeďovacích kol.

Z patentové přihlášky WO 90 02711 je známo, že se postupuje tak, že se materiál taví ve dvou etapách, a to v tavné etapě v kuplovně a v přehřívací etapě v zásobníku pomocí plazmového ohřívače. Teplota roztaveného materiálu z kuplovny se tak zvětšuje řádově o 20 až 150 °C vzhledem k teplotě na výstupu. Takový systém dovoluje účinné řízení teploty roztaveného skla vysílaného na první odstřeďovací kolo, ale za cenu instalace relativně složitého topného zařízení, které je poněkud v rozporu s ostatními prostšími prvky, přičemž je obvykle vhodné se vyhýbat ve výrobní lince kombinování prvků velmi různých technologických hodnot. Kromě toho může technologie plazmového ohřevu pracovat účinně pouze při malých množstvích roztaveného skla a tedy při zásobníku relativně malého objemu.

Kromě již výše zmíněných nedostatků v tomto ohleduje třeba poznamenat, že známé řešení také prakticky vylučuje seřizování složení roztaveného skla v úrovni zásobníku. Možnost takových přizpůsobování však dovoluje napájet kuplovnu stále totožným standardním složením při přizpůsobování konečného složení zhotovovaného výrobku nebo obráceně rychle korigovat nežádoucí výchylky složení surovin.

-2CZ 282721 B6

Kromě toho není nutné pustit ze zřetele skutečnost, že základní problém tavení v kuplovně je problém nestejnorodosti výtokových množství a tento problém je řešen ve výše uvedené literatuře a francouzském patentovém spise pouze nedokonale. V patentové přihlášce WO-90 02711 se výtok roztaveného skla neděje přepadem, ale licím otvorem uloženým na dně zásobníku. Výtokové množství roztaveného materiálu je zcela podřízené výšce hladiny roztaveného skla nad licím otvorem, přičemž tato výška závisí jednak na napájecím průtokovém množství zásobníku a jednak na rozměrech zásobníku nebo přesněji řečeno jeho volného povrchu. Zásobník, který je relativně malý a je dimenzován s ohledem na plazmový ohřev, tedy omezuje regulační schopnosti výtokového množství.

Totéž platí, když k výtoku skla dochází licím otvorem na dně zásobníku, a to s větší mírou přídavných obtíží spojených s opotřebením licích trysek a tedy spotřebou jejich náhrady, což vyplývá z velmi korozivní povahy čedičových skel a z poměrně vysokých teplot (značně vyšších než 1000 °C) a také spojených se silnou tendencí těchto skel devitrifikovat při teplotách sotva nižších než jsou teploty vhodné pro zvlákňování, tj. při nichž je viskozita skla dobře přizpůsobena vytahovaní do vláken. I když se tryska nechladí, existuje sklon ke tvorbě kůry devitrifikovaného materiálu, která více či méně roste a která zmenšuje průchozí průřez pro sklo. I když tento jev může být do jisté míry překonán, komplikuje značně veškeré pokusy o regulaci výtoku prostřednictvím trvalé změny průchozího průřezu licího otvoru.

Tento jev devitrifikace je obzvláště důležitý ve fázích opětovného spouštění zvlákňovacího stroje, neboť se vytváří zátka, která zcela uzavírá licí otvor. Tato zátka musí být odstraněna ohřevem, například pomocí foukací trubice, až je průtok dostatečně velký pro to, aby se mohla přivádět energie pro udržování lití trvalým propíráním vytvářející se kůry. Tento ohřev foukací trubicí nese s sebou rizika poškození licí trubice přehříváním.

I při tak zvaném nepřetržitém chodu je lití roztaveného materiálu, pocházejícího z kuplovny, trvale přerušováno zejména za účelem provedení odpichu roztaveného železa nashromážděného na dně kuplovny, tj. operací, která tedy přerušuje výrobu vláken v eventuelně nevhodném okamžiku. Je zřejmé, že toto zastavení může být vyloučeno pouze tehdy, když je zásobník relativně velký a odpovídá například době trvání produkce řádově 5 až 10 minut, což je střední doba potřebná pro odpich roztaveného železa.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol zlepšit známé postupy získávání vláken na bázi termoplastického materiálu s vysokým bodem tání, zejména typu čedičových skel nebo analogických materiálů, a dovolit lepší zvládnutí problému rozdělování tohoto materiálu k zvlákňovacímu stroji a zejména lepší řízení výtoku.

Uvedeného cíle je dosaženo způsobem získávání minerálních vláken z termoplastického materiálu s vysokým bodem tání, spočívající v roztavení tohoto materiálu v taviči nádobě a jeho plynulém vedení v roztaveném stavu ve formě proudu taveniny do zvlákňovacího prostředku ke zvlákňování, přičemž se roztavený materiál před vyléváním do zvlákňovacího prostředku shromažďuje do zásoby taveniny při udržování v roztaveném stavu způsobilém ke zvlákňování, kde se provádí regulace výtoku ke zvlákňovacímu prostředku, jehož podstatou je, že se výtok roztaveného materiálu ke zvlákňovacímu prostředku ovládá ovládáním výšky hladiny roztaveného materiálu nad výtokem nakláněním zásoby taveniny v jejím zásobníku.

Podle dalšího znaku vynálezu se zásobní tavenina přihřívá na teplotu zvýšenou vůči teplotě roztaveného materiálu vypouštěného z taviči nádoby do zásobníku zásobní taveniny o 50 ° až 250 °C.

-3CZ 282721 B6

S výhodou se teplota proudu vytékajícího ze zásobní taveniny přídavně reguluje vzhledem k teplotě zvlákňování u výtoku v rozmezí ±5 °C přídavným regulovaným ohřevem.

Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu se v zásobníku nad roztaveným materiálem zásobní taveniny udržuje řízená atmosféra, zejména neoxidační atmosféra pro omezení problémů oxidace ponořené části elektrod.

Vynález se dále vztahuje na zařízení pro získávání minerálních vláken obsahující taviči nádobu, zásobník tvořený kelímkem opatřeným ohřívacími prostředky a výtokem, azvlákňovací stroj, jehož podstatou je, že zásobník je upevněn otočně okolo osy na závěsech proměnlivých délek, přičemž poháněči prostředek otáčení zásobníku je připojen k ovládacímu ústrojí konstantní výšky hladiny zásobní taveniny nad výtokem, přičemž výtok je uložen ve dně licí hubice, která je uložena v prodloužení vlastního prostoru zásobníku, převýšeném vzhledem ke dnu vlastního prostoru zásobníku, a má objem nanejvýše jedné desetiny celkového objemu zásobníku. Uložení na závěsech proměnlivých délek dovoluje regulovat naklonění zásobníku a tím i výšku roztaveného materiálu nad licím otvorem.

Závěsy proměnlivých délek jsou s výhodou tvořeny šroubovými zdviháky uloženými na otočných čepech. Výtok je výhodně hubice účelně oddělitelná od vlastního zásobníku. Má podle výhodného provedení objem jedné dvacetiny celkového objemu zásobníku.

Podle dalšího znaku vynálezu je zásobník vytvořen ve formě kelímku, jehož postranní ocelové stěny jsou dvojité a chlazené vodou a dno je opatřeno uhlíkovou výduskou.

Zásobník je s výhodou opatřen prostředky pro základní ohřev a dále prostředky pro přídavný ohřev, umístěnými v blízkosti výtoku zásobníku. Prostředky pro přídavný ohřev mohou být tvořeny soupravou dvou elektrod nebo soupravou tří ponorných elektrod, napájených třífázovým proudem. Zásobník je účelně opatřen pevným krytem, kterým procházejí elektrody. Kryt je s výhodou opatřen přívodem redukčního nebo inertního plynu do prostoru nad taveninou.

Elektrody jsou zhotoveny z materiálu slučitelného se sklem a hlavně s přítomností určitého množství železa v tavenině. Je například možné použít grafitových elektrod. Prostředky pro základní ohřev mohou být tvořeny hořáky napájenými kyslíkem, přičemž elektrody pro přídavný ohřev jsou ponořené, čímž se vyloučí veškeré problémy těsnosti.

Podle dalšího znaku zařízení podle vynálezu odpovídá objem mezi hladinou zásobní taveniny a dnem zásobníku, vymezující zásobu taveniny, nejméně 8 minutám produkce zvlákňovacího prostředku a s výhodou nejméně 10 minutám.

Podle vynálezu je tedy výtok regulován regulováním tlaku v úrovni licího otvoru, přičemž tato regulace dovoluje kompenzovat výchylky výtokového množství vyplývající z téměř pulzujícího fungování kuplovny a hlavně značnější výchylky vyplývající zejména z přerušení napájení pro odstraňování roztavené litiny, která se shromažďuje na dně kuplovny. Je rovněž možné měnit tento sklon za účelem náhlého naplnění licí trysky při spouštění zařízení, když se zásobník nejprve naplní při ponechání trysky odkryté, načež se rychle vykývne tak, že hladina skla nad licím otvorem přechází téměř okamžitě z nulové úrovně na pracovní úroveň, což značně usnadňuje spouštění lití.

Opačně může být tryska odkryta bez přerušení přívodu z kuplovny, což dovoluje provádět výměnu trysky za chodu. Je zřejmé, že tento druhý znak je možný pouze v případě, kde je objem zásobníku dostatečný pro napájení zvlákňovacího stroje během celé doby trvání přerušení a že kjemné regulaci dochází především relativně velkou volnou plochou. Je tak vhodné počítat s objemem zásoby odpovídajícím nejméně 8 minut a s výhodou více než 10 minut produkce

-4CZ 282721 B6 zvlákňovacího stroje.

Vynález tedy předpokládá zásobu, jejíž rozměry jsou velké ave které se svýhodou provádí základní ohřev roztaveného skla, určený minimálně pro kompenzování ochlazování vyplývající z pobytu skla v zásobníku a s výhodou uzpůsobený pro doplňování ohřevu roztaveného materiálu za účelem uvedení jeho teploty na hodnotu blízkou zvlákňovací teplotě. Aby se zaručila dobrá funkce ohřívacích prostředků, je naklonění zásobníku s výhodou vedeno podle středu nebo osy otáčení uložené tak, že hladina skla zůstává nezměněná nebo téměř nezměněná. V tomto případě je možné používat hořáků, zejména kyslíkových hořáků, které budou v dostatečném odstupu do povrchu roztaveného skla, je rovněž možné použít tak zvaných ponorných elektrod, tj. upevněných nahoře, přičemž výška elektrody omývané sklem zůstává konstantní tak, že elektrické podmínky nejsou změněny, když se mění naklonění zásobníku.

Toto naklonění s konstantní hladinou skla se dá dosáhnout tím snáze, čím více je licí otvor excentrický. Proto se s výhodou lití roztaveného skla provádí z prodloužení zásobníku, jehož objem je nanejvýše řádově jedna desetina a s výhodou řádově jedna dvacetina celkového objemu zásobníku, čímž se zesílí výškové rozdíly vyplývající z naklonění zásobníku, a jehož dolní úroveň je s výhodou převýšena vzhledem ke zbytku zásobníku, aby se vyloučilo jakékoli riziko strhávání zbytkového roztaveného železa s proudem materiálu rozdělovaným na zvlákňovací stroj.

V obzvláště výhodné variantě vynálezu se provádí v úrovni tohoto prodloužení přídavný ohřev roztaveného materiálu za účelem velmi přesného řízení teploty proudu skla právě v blízkosti licího otvoru. Tento přídavný ohřev se děje s výhodou elektrickými prostředky. Spolu se základním ohřevem toto dovoluje velmi přesné tepelné zpracování přes to, že takové zpracování není možné v tradičním tavném prostoru pro tento typ technologie.

Tato obzvláště výhodná varianta vychází ze zvážení důležitosti velmi přesného tepelného zpracování roztaveného materiálu a z téměř úplné nemožnosti ho provádět v tradičním tavném prostoru pro tento typ technologie, tj. v kuplovně. Autoři vynálezu však dospívají k závěru, že tato prvotní potřeba je znásobena tím, že dochází k určitému promíchání roztaveného materiálu a k době pobytu dostatečně dlouhé k tomu, aby se toto promíchání dovolilo a aby se během tohoto míchání dosáhlo eliminace nežádoucích složek, jakými jsou železo (litina) a nespálené bloky koksu. Tyto četné požadavky se dosahují rozdělením tepelného přívodu do tří částí, které i když jsou nestejné z kvantitativního hlediska, jsou přes to všechny tři rozhodující pro dosažení vysokokvalitních vláken. Pro demonstraci lze uvést, že tavení v kuplovně může uvést roztavený materiál na teplotu řádově 1450 °C, tj. že pro zvlákňovací teplotu 1600 °C je zapotřebí tepelný zisk v zásobníku řádově 150 °C s regulací + 5 °C přídavným ohřevem.

Je tak možné dělit tepelný přívod na tři části, které i když nemají stejnou důležitost z kvantitativního hlediska, jsou přesto všechny tři rozhodující pro dosažení kvalitních vláken. Všeobecně lze říci, že teplotní zisk v zásobníku leží mezi 50 a 250 °C, což dovoluje eventuelně používat nikoliv kuplovnu, ale tradičnější sklářskou pec, jejíž použití je normálně vyloučeno, protože žáruvzdorné materiály, z nichž jsou tyto sklářské pece vytvořeny, jsou neslučitelné s čedičovým sklem roztaveným na více než 1450 °C.

Jak je uvedeno výše, přídavný ohřev v blízkosti licího otvoru se dosahuje s výhodou elektrickými prostředky s malou setrvačností pro jemnou a rychlou regulaci a použije se například soupravy dvou elektrod napájených dvoufázovým proudem.

Pro základní ohřev je možné použít v tomto případě kyslíkových hořáků, přičemž obě elektrody u licího otvoru jsou uloženy jako ponořené pro jejich ochranu před oxidační atmosférou hořáků. Tento základní ohřev může být rovněž veden elektrickými prostředky, například pomocí soupravy tří elektrod napájených třífázovým proudem, přičemž nad lázní je vytvořena neoxidující

-5CZ 282721 B6 řízená atmosféra, jestliže se zvolí ponorné osazení elektrod.

Způsob podle vynálezu je tím účinnější, čím více se přídavný ohřev vztahuje jen na malý objem roztavené hmoty, čehož může být účinně dosaženo tím, že se použije menší výška roztaveného materiálu nad licím otvorem, přičemž dno této části zásobníku je uloženo výše, například v poloviční výšce, měří-li se tato výška od nejhlubšího bodu zásobníku, takže těžší litina se odděluje v nejhlubších oblastech a nemůže unikat s proudem materiálu vylévaného na zvlákňovací stroj. Lití se tak provádí z prodloužení zásobníku, jehož objem je s výhodou nanejvýše jedna desetina celkového objemu zásobníku a jehož dno je převýšeno.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladě provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 půdorysné schéma principu zařízení pro získávání minerálních vláken podle vynálezu, obr. 2 pohled ze strany odpovídající schématu z obr. 1 a obr. 3 podrobnější pohled ze strany, ukazující způsob řízení výtoku podle jedné z variant vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje princip vynálezu. Materiál je taven ve válcovité taviči nádobě 1 typu kuplovny, je veden vodicím kanálem 2 do zásobníku 3 zásobní taveniny 4, tvořeného válcovým kelímkem s licí hubicí 5, která je- uložena v prodloužení vlastního prostoru 27 zásobníku nad prvním zvlákňovacím prostředkem 6 ve formě odstřeďovacího kola zvlákňovacího stroje. Výtokem 9 licí hubice 5 se tavenina plynule vede v roztaveném stavu ve formě proudu 17 taveniny do zvlákňovacího prostředku 6. Je třeba poznamenat, že je také možné a dokonce žádoucí za účelem omezení tepelných ztrát pracovat se zásobníkem napájeným přímo kuplovnou.

Konkrétněji se v daném případě jedná o zvlákňovací stroj tvořený třemi nebo čtyřmi koly, rychle otáčivě poháněnými, přičemž dvě po sobě za sebou následující kola se otáčejí v opačných směrech. Na obvodový věnec prvního kola se vylévá proud materiálu v roztaveném stavu, je zde urychlován tak, že se materiál převádí na obvodový věnec následujícího kola, od něhož se odděluje, aby byl zčásti přeměňován na vlákna účinkem odstředivé síly a částečně převáděn na následující kolo. Vlákna se oddělují od zvlákněného materiálu pomocí plynných proudů, ,vysílaných tangenciálně vůči obvodovým věncům, které je unášejí k přijímací jednotce. Další podrobnosti o tomto typu zvlákňovacího stroje je možné nalézt zejména v evropských patentových spisech EP-B-59 152 aEP-B-195 725 a v evropské patentové přihlášce EP-A439 385.

Řada výzkumů ukázala, že i když všechny ostatní podmínky jsou jinak stejné, získaná kvalita tažení závisí v úzké míře na teplotě proudu skloviny vylévané na první odstřeďovací kolo.

Se stejnou čedičovou kompozicí se tak na stejném stroji a při stejných funkčních podmínkách mohla naměřit hodnota fasonairu od 210 do 235, po té 290 milimetrů vodního sloupce pro skla při teplotách 1410, 1435 a 1500 °C. Jak je známé odborníkům v oboru, znamená fasonaire hodnotu odporu proti pronikání plynného proudu do stlačeného vzorku 5 g vláken, naměřené v dokonale normalizovaných podmínkách podle DIN 53 941 nebo ASTM D 1148. Fasonaire je rovný ztrátě tlaku nebo rozdílu průtoku plynného proudu, procházejícího vzorkem tvořeným chomáčem minerálních vláken dané hmotnosti, která je v daném případě 5 g, a stlačeným ve válcové komoře daného objemu. Když je průtok plynu udržován konstantní, měří se pomocí vodního sloupce, děleného obvyklým způsobem na stupnici, ztráta tlaku přes vzorek. Fasonaire je tedy vyjádřen uzantně v milimetrech vodního sloupce na 5 g (mm VS/5 g). Tato hodnota fasonairu je uváděna do vztahu s jemností vláken nebo izolační schopností, přičemž výrobek

-6CZ 282721 B6 z minerálních vláken je kvalifikován jako tím lepší, čím větší je jeho fasonaire.

Kromě toho je dosti obtížné dosáhnout vysokou a konstantní teplotu přímo z kuplovny. Dále jsou často pozorovány nepravidelnosti výtoku kompozice roztavené hmoty a tyto nepravidelnosti mají velký vliv na kvalitu výrobku. Problém současného zvládnutí výtokového množství a teploty je zde rozhodnut spojením kelímku zásobníku 3, opatřeného třemi ponornými elektrodami 7 pro základní ohřev a relativně značného objemu, schopného zajistit například 8 až 10 minut provozu zvlákňovacího stroje, když zásobník již není napájen, a licí hubice 5, která sama je opatřena dvěma elektrodami 8 pro přídavný ohřev.

Jak je konkrétněji viditelné na obr. 2 a 3, licí hubice 5 má malý objem vzhledem k objemu kelímku, například řádově jeho dvacetinu. V těchto podmínkách dovolují obě elektrody 8 pro přídavný ohřev velmi přesně a velmi rychle nastavit teplotu roztavené hmoty. Elektrody 7 pro základní ohřev v zásobníku 3 jsou napájeny třífázovým proudem pro dosažení rovnováhy.

Pro odstranění všech problémů těsnosti, bylo zvoleno pracovat s ponornými elektrodami, s výhodou z grafitu, zatímco obvykle se ve sklářských pecích používají molybdenové elektrody, které zde nevyhovují z důvodů přítomnosti metalického železa v kompozici. Nad lázní roztaveného materiálu musí být udržována neokysličující atmosféra, aby se zabránilo rychlému opotřebení elektrod. K tomuto účelu je zásobník opatřen krytem 12, který navíc omezuje ztráty tepla a do takto vymezované dutiny je vedením 18 vháněn přírodní plyn. Elektrody prostupují krytem 12 prostřednictvím dílů 22 z grafitu a jsou upevněny na zde neznázoměné pevné nosiče. Je třeba poznamenat, že vodicí kanál 2 je rovněž opatřen krytem, což má dvojí účinek jednak v zabránění vybíhání roztavené hmoty a jednak snížení chlazení skla na jeho dráze z kuplovny do zásobníku, tj. dráze, která může být někdy dlouhá (až k desítce metrů), neboť licí otvor výtoku 9 je s výhodou právě na svislici prvního kola zvlákňovacího prostředku 6 a protože není vždy možné, ani žádoucí, umístit kuplovnu příliš blízko ke zvlákňovacímu stroji.

Je třeba poznamenat, že použití elektrod poskytuje další prostředek pro upozornění obsluhy na eventuální potřebu provést vyprázdnění tavby. Když totiž hladina roztaveného železa stoupne, aby se přiblížila mezní hladině 26 znázorněné na obr. 3, elektrický proud procházející hmotou roztaveného skla velmi silně poklesne, protože železo je výrazně vodivější než skleněná tavenina.

Vodicí kanál 2, zásobník 3 zásoby 4 taveniny a licí hubice 5 jsou s výhodou vytvořeny s dvojitými stěnami 19 ze žárovzdomé oceli, chlazenými intenzivní cirkulací vody 20, takže se vytvoří ochranná vrstva 10 z devitrifikovaného skla. Dno zásobníku 3, v němž se shromažďuje roztavené železo (litina), které uniklo z taviči nádoby 1 ve formě kuplovny, je samo rovněž ze žárovzdomého materiálu, například typu uhlíkové výdusky 21. Je opatřeno otvorem 1.1, který může být samozřejmě uzavřen, přes který se může provádět vyprazdňování roztaveného železa. Licí hubice je vytvořena podobně aje osazena oddělitelně na sestavě pro zjednodušení problémů výměny licí trysky.

Kontrola průtokového množství pro napájení zvlákňovacího stroje se s výhodou dosahuje kombinací několika prostředků. První vyplývá samozřejmě z nárazníkového účinku zna&áho objemu, takže výchylky hladiny 13 roztaveného materiálu jsou do značné míry tlumeny. Licí otvor výtoku 9 je tvořen tryskou, s výhodou z grafitu, přičemž se směrem k trysce fouká redukční nebo inertní plyn, aby se zabránila její oxidace.

Pro měnění sklonu zásobníku 3 zásobník zavěšen na šroubových zdvihácích kloubově připojených otočnými čepy, přičemž jeho dva zadní závěsy, odvrácené od licí hubice, mohou být eventuelně uloženy pevně. Tyto závěsy jsou připojeny vložkami ve výšce vyznačené ^: 2? a 24. Tím, že se mění délka závěsů, je tak zásobník kloubově uložen okolo osy 23. Jelikož je tato osa velmi excentrická, projevuje se malá úhlová výchylka poměrně značnou výchylkou výšky

-ΊCZ 282721 B6 roztaveného skla nad licím otvorem výtoku 9 a tedy změnou průtoku. Naproti tomu je možné si povšimnout toho, že hladina 13 skla není prakticky změněna, zatímco licí hubice 5 a tedy i výtok 9 jsou posunuty o poměrně velkou vzdálenost, jak je zřejmé při prohlídce čárkovaně vyznačené polohy.

V těchto podmínkách a vzhledem k tomu, že ponorné elektrody jsou uložené pevně a nejsou spojené s pohyby kelímku, zůstává výška skla umývajícího elektrody taktéž konstantní, což vylučuje rychlé opotřebení těchto elektrod. Působí-li se na sklon zásobníku, stává se zjevně možné pracovat při konstantním výtoku nad licí hubicí, a to i když už zásobník není napájen vodicím kanálem 2. Je rovněž možné působit na tento sklon, aby se najednou naplnila licí tryska při spouštění zařízení, kdy se zásobník nejprve v prvním časovém údobí plní při ponechávání otevřené trysky, načež se rychle vykývne tak, že hladina skla nad licím otvorem přechází téměř okamžitě z nulové úrovně do pracovní úrovně, což velmi usnadňuje zahajování lití.

Tryska může být naopak odkrývána bez přerušení napájení kuplovnou, což dovoluje ji nahrazovat za chodu.

S výhodou jsou šroubové zdviháky, umístěné po každé straně zásobníku, osazeny nezávisle ajsou do značné míry předimenzovány tak, že umožňují vykývnutí zásobníku do strany ajeho vyprázdnění přepadem 25, pokud je to zapotřebí.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (18)

1. Způsob získávání minerálních vláken z termoplastického materiálu s vysokým bodem tání, spočívající v roztavení tohoto materiálu v taviči nádobě (1) ajeho plynulém vedení v roztaveném stavu ve formě proudu (17) taveniny do zvlákňovacího prostředku (6) ke zvlákňování, přičemž se roztavený materiál před vyléváním do zvlákňovacího prostředku shromažďuje do zásoby taveniny (4) při udržování v roztaveném stavu způsobilém ke zvlákňování, kde se provádí regulace výtoku ke zvlákňovacímu prostředku (6), vyznačený tím, že se výtok roztaveného materiálu ke zvlákňovacímu prostředku (6) ovládá ovládáním výšky hladiny (13) roztaveného materiálu nad výtokem (9) nakláněním zásoby taveniny (4) v jejím zásobníku (3).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se zásobní tavenina (4) přihřívá na teplotu zvýšenou vůči teplotě roztaveného materiálu vypouštěného z taviči nádoby (1) do zásobníku (3) zásobní taveniny (4) o 50 až 250 °C.

3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačený tím, že se teplota proudu (17) vytékajícího ze zásobní taveniny (4) přídavně reguluje vzhledem k teplotě zvlákňování u výtoku (9) v rozmezí ±5 °C přídavným regulovaným ohřevem.

4. Způsob podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že se v zásobníku (3) nad roztaveným materiálem zásobní taveniny (4) udržuje řízená atmosféra.

5. Zařízení pro získávání minerálních vláken obsahující taviči nádobu (1), zásobník (3) tvořený kelímkem opatřeným ohřívacími prostředky a výtokem (9), a zvlákňovací stroj (6), vyznačené tím, že zásobník (3) je upevněn otočně okolo osy (23) na závěsech proměnlivých délek, přičemž poháněči prostředek otáčení zásobníku (3) je připojen k ovládacímu ústrojí konstantní výšky hladiny (13) zásobní taveniny (4) nad výtokem (9), přičemž výtok je uložen ve dně licí hubice (5), která je uložena v prodloužení vlastního prostoru

-8CZ 282721 B6 (27) zásobníku, převýšeném vzhledem ke dnu vlastního prostoru (27) zásobníku, a má objem nanejvýše jedné desetiny celkového objemu zásobníku (3).

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačené tím, že závěsy proměnlivých délek jsou tvořeny šroubovými zdviháky uloženými na otočných čepech.

7. Zařízení podle nároků 5 nebo 6, vyznačené tím, že výtok (9) je tvořen grafitovou tryskou.

8. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 5až7, vyznačené tím, že licí hubice (5) je oddělitelná od vlastního zásobníku (3).

9. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 5až8, vyznačené tím, že licí hubice (5) má objem jedné dvacetiny celkového objemu zásobníku (3).

10. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 5až9, vyznačené tím, že zásobník (3) je vytvořen ve formě kelímku, jehož postranní ocelové stěny jsou dvojité a chlazené vodou a dno je opatřeno uhlíkovou výduskou.

11. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 5ažl0, vyznačené tím, že zásobník (3) je opatřen prostředky pro základní ohřev a dále prostředky pro přídavný ohřev, umístěnými v blízkosti výtoku (9) zásobníku (3).

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačené tím, že prostředky pro přídavný ohřev jsou tvořeny soupravou dvou elektrod (8).

13. Zařízení podle nároků 11 nebo 12, vyznačené tím, že prostředky pro základní ohřev jsou tvořeny soupravou tří ponorných elektrod (7), napájených třífázovým proudem.

14. Zařízení podle nároku 13, vyznačené tím, že zásobník (3) je opatřen pevným krytem (12), kterým procházejí elektrody (7).

15. Zařízení podle nároku 14, vyznačené tím, že kryt (12) je opatřen přívodem redukčního nebo inertního plynu do prostoru nad taveninou.

16. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 12ažl5, vyznačené tím, že elektrody (7, 8) jsou grafitové elektrody.

17. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 13ažl6, vyznačené tím, že uvedené prostředky pro základní ohřev jsou tvořeny hořáky napájenými kyslíkem, přičemž elektrody (8) pro přídavný ohřev jsou ponořené.

18. Zařízení podle nejméně jednoho z nároků 5 až 17, vyznačené tím, že objem mezi hladinou (13) zásobní taveniny (4) a dnem zásobníku (3), vymezující zásobu taveniny, odpovídá nejméně 8 minutám produkce zvlákňovacího prostředku a s výhodou nejméně 10 minutá d.