CZ287177B6 - Process for producing products of glass fibers by defibering mineral melt and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob zhotovování výrobků ze skelných vláken rozvlákňováním minerální taveniny a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zhotovování výrobků ze skelných vláken (mezinárodní zkratka pro taková vlákna je MMVF podle anglického výrazu Man-Made Vitreous Fibre) zvlákňováním minerální taveniny a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Výrobky ze skelných vláken mohou být zhotovovány činností odstředivých rozmetačů obsahujících jeden nebo více rotorů, které se rychle otáčejí a odhazováním tvoří vlákna. Rotory se otáčejí kolem v podstatě svislé osy nebo v podstatě vodorovné osy. Z typů používané minerální taveniny lze uvést taveninu, která je všeobecně označována jako skelná tavenina nebo taveninu, která je všeobecně označována jako minerální nebo strusková tavenina.

Jeden ze známých a široce používaných způsobů výroby skelných vláken uplatňuje odstředivé rozmetávání vláken z perforovaného rotoru, který se rychle otáčí kolem osy, jež je v podstatě svislá. Pří provádění takového způsobu se tavenina přivádí do středu perforovaného mělkého kalíšku, který se otáčí takovou rychlostí, aby bylo umožněno odhazování vláken skrze perforování. Pro zpomalení letu vláken a jejich dalšího nasměrování do sběrače se využívají účinky proudů vzduchu.

Při provádění takových výrobních postupů se často vytváří poměrně úzký sloupec dlouhých vláken (často téměř souvislých), který směřuje dolů k celkově vodorovnému povrchu sběrače. Šířka takového sběrače bývá Často větší než šířka řečeného sloupce. Určitý počet sloupců může být veden směrem dolů na jediný sběrač a/nebo každý sloupec se může pohybovat napříč povrchem sběrače tak, aby byl získán široký pruh plsti ze skelných vláken. Je znám postup, při jehož provádění vláknotvomý rotor kmitá tak, že se sloupec vláken pohybuje tam a sem napříč širokým sběračem, který je umístěn pod vláknotvomým rotorem. V této oblasti techniky jsou známy i další způsoby vedení poměrně úzkého sloupce napříč sběračem nebo jinak prováděného přeměňování úzkého sloupce na široký pruh plsti, jako jsou např. způsoby popisované v patentech US 3 134 145; 3 295 943; 3 546 898; 3 877 911 a 3 902 878; NL 137 395; OS 204 716 a FR 2 014 207.

Jiné odstředivé postupy využívají rotory, které se otáčejí kolem v podstatě vodorovné osy. V takových výrobních postupech se tavenina obvykle nalévá na vnější povrch rotoru nebo prvního rotoru ze skupiny za sebou umístěných rotorů, po čemž následuje odhazování vláken. Rozmetače tohoto typu jsou používány zejména při výrobě vláken z minerálních látek nebo strusky. Z oblasti za rozmetacím rotorem nebo rotory je kolem tohoto zařízení přiváděn proud vzduchu, kteiý unáší vlákna od rotoru a napomáhá při vytváření vláken. Tento proud vzduchu unáší vlákna směrem ke sběrači, který s pomocí účinku sání vzduch propouští, zatímco vlákna se na tomto sběrači shromažďují v podobě plsti. Šířka oblaku z vláken, který je unášen ke sběrači je podstatně širší než poměrně úzký sloupec vytvořený obvykle používaným rozmetačem, který se otáčí kolem svislé osy. Proto je takový oblak typicky širší než jeden metr.

Obecně je využívána sběračová komora, jejíž boční stěny jsou vedeny mezi polohou přibližné úrovně předního čela skříně a sběrače. Rozměry skříně a uspořádání rotoru nebo rotorů, jakož i způsob vedení vzduchu, jsou v podstatě takové, aby vytvářená plsť pokrývala celou šířku sběrače. V tomto smyslu se v obvykle používaných odstředivých rozmetačích, v nichž se rotory otáčejí kolem vodorovné osy, vytváří plsť, která je přijatelně stejnoměrná a pokrývá v podstatě celou šířku sběrače a sběračové komory.

Jediná takto vytvořená vrstva může být použita pro zhotovení konečné struktury výrobku ze skelných vláken, avšak obvykle se provádí pokládání několika vrstev plsti na sebe, a to zpravidla

-1 CZ 287177 B6 způsobem příčného překládání, aby se vytvořil plsťový výrobek mající požadovanou tloušťku. Výsledkem takového vrstvení nutně bude vrstvený plsťový výrobek, jehož celková struktura bude rovnoměrnější, než je tomu v případě struktury jednotlivých struktur, z nichž je výsledný výrobek vytvořen.

Tento druh plsti je často používán při výrobě takových tepelných izolací a/nebo protipožárních materiálů, jejichž hustota je nízká tak, jak je to jen možné. Úsilí pro dosažení potřebných kvalit těchto materiálů se zaměřuje na měnění vlastností taveniny a na měnění vlastností vláken vyráběných odstředivým rozmetáním. Takové změny mohou ovlivnit vztah mezi izolačními a protipožárními vlastnostmi na jedné straně a měrnou hmotností na straně druhé, ale jejich praktické provádění je značně komplikované. Například změny poměru, umísťování nebo kvalita taveniny přiváděné na rotor (nebo na první rotor, existuje-li více rotorů než jeden), mohou ovlivnit konečné výsledky, ale řízení takových změn je obtížné. Například změna jednoho z těchto znaků může vyvolat provedení nutných kompenzačních změn dalších znaků za situace, má-li být postup výroby prováděn ekonomicky výhodným způsobem.

Proto se jeví jako potřebné vyvinout snazší způsob zhotovování výrobků se zvláštním zřetelem na zdokonalení jejich kvality s použitím rozmetače majícího jeden nebo více rotorů, které se rychle otáčejí kolem osy, jež je v podstatě vodorovná. Obzvláště je potřebné vytvořit podmínky pro to, aby uvedený záměr byl prováděn bez významného přerušování rozmetávacího procesu a beze změn souvisejících s přiváděním taveniny nebo s činností rotorů.

Podstata vynálezu

Výše popsaných úkolů se dosahuje způsobem zhotovování výrobků ze skelných vláken rozvlákňováním minerální taveniny odstředivým rozmetačem, který je tvořen skříní s předním čelem, kde ve skříni je jeden nebo sestava otáčejících se rotorů, která je tvořena prvním rotorem a alespoň jedním následujícím rotorem, kdy každý rotor je umístěn vně předního čela skříně ve vodorovné ose otáčení a kde tavenina se nalévá na první rotor a odhazuje se v podobě vláken nebo se přemísťuje na každý následující rotor podle stanoveného pořadí a odhazuje se z každého následujícího rotoru v podobě vláken, přičemž ke každému rotoru jsou přidruženy vzduchové prostředky umístěné v předním čele skříně, přičemž tavenina se nalévá na první otáčející se rotor v bodě dopadu, kde odstředivou činností otáčejícího se prvního rotoru nebo odstředivou činností každého následujícího rotoru se vytváří vlákna, která jsou unášena v proudu vzduchu, proudícího ze vzduchových přiváděčích prostředků se sběrači, který vzduch propouští a vlákna se shromažďují v podobě plsti na sběrači účinkem sání vzduchu skrz sběrač, podle tohoto vynálezu, jehož podstatou je to, že skříň kmitá v průběhu výrobního procesu v oscilačním úhlu od 5° do 30° kolem svislé osy, s výhodou v úhlu od 10° do 25° a nejvýhodněji v úhlu od 14° do 20°, přičemž frekvence kmitání je 0,1 až 1 Hz, výhodně pak 0,3 až 0,6 Hz.

Podstatou způsobuje i to, že plsť se příčně překládá, takže se tvoří neslisovaná plsťová struktura a následně se tato struktura zhušťuje.

Dále je podstatou způsobu to, že sběrač přemísťuje plsť směrem od rozmetače, přičemž rychlostní poměr postupu sběrače se mění za účelem kompenzace změny poměru shromažďování vláken v podobě plsti na sběrači a frekvence kmitání se mění podle změn rychlostního poměru postupu sběrače.

Za podstatu způsobu je pak nutno považovat i to, že kmitání skříně se provádí v podstatě bez pohybu bodu dopadu taveniny, že osa kmitání prochází v podstatě bodem dopadu taveniny a že tavenina se nalévá na první rotor ve stálém bodě dopadu z taveninové desky, která kmitá spolu se skříní.

Podstatou zařízení k provádění tohoto způsobu, tvořeného odstředivým rozmetačem, který má skříň s předním čelem, první rotor nebo soustavu rotorů, kdy každý rotor je uložen na skříni s vodorovnou osou otáčení vně předního čela, kde tavenina nalévaná na první rotor, je odhazována

-2CZ 287177 B6 v podobě vláken neboje přemísťována na jednotlivé následující rotory podle stanoveného pořadí a je odhazována z jednotlivých rotorů v podobě vláken, přičemž vzduchové prostředky, příslušné jednotlivým rotorům, jsou umístěné v předním čele skříně, před níž je umístěn i sběrač, podle tohoto vynálezu je to, že skříň je uložena na podstavcích, které jsou mechanicky a kineticky spojeny s prostředky pro kmitání skříně v úhlu od 5° do 30° kolem v podstatě svislé osy kmitání, která prochází bodem dopadu taveniny na první rotor.

Dále je podstatou tohoto zařízení to, že ke skříni je připevněna taveninová deska, jež je umístěna nad bodem dopadu taveniny, který je při kmitání stálý s ohledem na první rotor.

Podstatou je dále to, že odstředivý rozmetač zahrnuje první rotor a alespoň dva následující rotory, přičemž vzduchové prostředky jsou tvořeny alespoň jednou kruhovou vzduchovou štěrbinou, která je vedena alespoň z části kolem a v blízkosti prvního rotoru nebo rotorů, z nichž jsou vytvářená vlákna odhazována.

Za podstatné pro zařízení je pak nutno považovat i to, že šířka sběrače odpovídá poloze skříně v klidu, kdy přední čelo je kolmé k podélné ose sběrače a že rozmetačem je kaskádový rozmetač, který obsahuje první rotor a alespoň dva následující rotory.

Vymezeným kmitavým vychylováním skříně je možné získat podstatně dokonalejší vlastnosti konečného výrobku při konzistentní měrné hmotnosti nebo odpovídající vlastnosti při snížené měrné hmotnosti ave většině případů současně sníženou měrnou hmotnost a zdokonalené vlastnosti. Tyto výsledky mohou být dosaženy jednoduše bez potřeby provádění kompenzačních změn dalších znaků výrobního postupu. Schopnost dosažení stejných nebo lepších vlastností při snížené hustotě je ekonomicky velmi přínosná, protože konečný výrobek je zhotovován na základě spotřebování menšího množství taveniny.

Šířka určená vzdáleností mezi stěnami a šířka sběrače je všeobecně taková, aby se plsť mohla vytvářet po celé šířce sběrače za situace, kdy je skříň nehybná a je umístěna kolmo k podélné ose komory (tj. umístění v její kolmé poloze). Za této situace je hmotnost vláken ve dvou krajních čtvrtinách celkové šířky plsťové struktury vymezené šířkou sběrače obecně přinejmenším 50 % hmotnosti vláken v obou vnitřních čtvrtinách řečené celkové šířky. Taková plsťová struktura je v podstatě stejnoměrná a existují pouze poměrně malé rozdíly v porovnání hodnot hmotnosti na jednotku plochy po celkové šířce sběrače řečené nehybné skříně. Například průměrná hmotnost na jednotku plochy na okraji plsťové struktury, vyrobené rozmetačem s nehybnou skříní, je obvykle přinejmenším 70% a výhodněji 80% a zcela běžně přinejmenším 90% stejným způsobem vyjádřené hmotnosti uprostřed sběrače.

Tím se toto řešení značně odlišuje od známého výrobního postupu, v němž se uvádí, že kmitání při provádění těchto postupů je podstatné pro přeměňování úzkého sloupce na širokou plsťovou strukturu. Kladné výsledky uplatňování tohoto vynálezu mohou být totiž dosahovány a výhodně jsou také dosahovány, dokonce i bez kmitání a při značné šířce plsťové struktury.

Kmitání skříně má skutečně výhodný účinek na konečný plstěný výrobek na základě skutečnosti, že tloušťka plsti je obvykle v podstatě rovnoměrná po celé šířce, a to dokonce i bez kmitání skříně a že plsť se obvykle příčně překládá, takže se předpokládá vyrovnání případných nestejnoměmostí vyskytujících se po šířce plsti právě takovým příčným překládáním plsti na sebe. Jedním faktorem může být to, že v průběhu normální činnosti může existovat sklon k neříditelnému příčnému pohybu hlavního směru vzduchového proudění vedeného od skříně rozmetače ke sběrači. Vypadá to tak, že se mohou objevovat přechodné proudové stěnové účinky, v jejichž důsledku proud vzduchu přechodně přilne k jedné straně komory (jsou-li v ní boční stěny) před tím, než se odtud uvolní a vrátí se do podoby buď prostředního proudu, nebo případně zabočí napříč komorou a pak přilne k opačné stěně sběračové komory. Kmitání uplatněné v tomto vynálezu může zabránit vzniku takového neřízeného příčného pohybu proudu vzduchu.

Navíc ke zdokonalení vztahu hustoty a výkonu má tento vynález také výhodu ve zlepšené rovnoměrnosti ukládání vláken na ploše pokrývané plstí a konečnou plsťovou strukturou. Takto

-3CZ 287177 B6 je při uplatnění tohoto vynálezu možné snadno získat plsť a konečnou plsťovou strukturu, která má žádné nebo malé odchylky v hodnotách průměrné hustoty na jednotku plochy po její šířce. V tomto smyslu může taková odchylka například být méně než 10 %.

Kmitání je obvykle symetrické, ale může být i asymetrickým pohybem ve vztahu k přímce procházející osou kmitání a rovnoběžné se symetrickou přímkou výrobní linky.

V průběhu výrobní činnosti se kmitání obvykle provádí nepřetržitě, ale v případě řídícího zásahu se může provádět příležitostně. Pokud se provádí příležitostně, bývá frekvence nastavena v rozsahu shora uvedených hodnot po celou dobu daného úseku kmitání.

Frekvence kmitání se může měnit podle potřeby v souladu s výrobními podmínkami, a to jednak v reakci na dosahovanou kvalitu výrobku a jednak v reakci na změny při výrobě vláken. Proto, zvýší-li se poměr shromažďovaných vláken v důsledku zesíleného přívodu taveniny, je zpravidla potřebné zvýšit rychlostní poměr postupu sběrače, aby se omezil nebo v podstatě znemožnil vznik změn hodnoty hmotnosti na plošnou jednotku plsťové struktury. Tento vynález umožňuje měnit frekvenci kmitání podle rychlostního poměru postupu sběrače tak, že při zvýšení frekvence se postup sběrače může zpomalit. Frekvence se mění v podstatě přímo úměrně k rychlostnímu poměru postupu sběrače tak, aby jeden cyklus kmitání odpovídal v podstatě konstantnímu délkovému úseku postupu sběrače.

Při zhotovování vláken jejich odhazováním z odstředivého rozmetače, ve kterém se každý rotor otáčí kolem v podstatě vodorovné osy, může být proces tvoření vláken významně ovlivněn změnami polohy, v níž je tavenina nalévána na první rotor nebo na první rotor sestavy rotorů. Tavenina stéká svisle dolů na bod dopadu. Změna polohy bodu dopadu nezbytně změní úhel mezi tečnou rotoru v bodě dopadu a vodorovnou přímkou. Jestliže osa otáčení prvního rotoru kmitá s ohledem na zdroj taveniny, bude bod dopadu kmitat s ohledem na první rotor. V některých výrobních procesech to může být přijatelné obzvláště tehdy, když je stupeň kmitání nízký, ale je obecně výhodné dosáhnout takový stav, kdy kmitání skříně může být prováděno v podstatě beze změn polohy bodu dopadu taveniny na první rotor.

Jedním způsobem zajištění toho, že v podstatě nedojde k žádné změně polohy bodu dopadu, je vymezení v podstatě svislé osy kmitání tak, aby procházela bodem dopadu taveniny. Za této situace bude existovat pouze nepatrný nebo žádný vliv kmitání na proces zhotovování vláken. Tavenina bude dopadat na první rotor ve stejné poloze bez ohledu na zvláštní časový úsek cyklu kmitání a jediným možným účinkem působícím na tvorbu vláken může být to, že úhel mezi taveninou a tečnou rotoru v bodě dopadu se může v průběhu cyklu kmitání měnit o několik málo stupňů. Toto však má zanedbatelný účinek na zhotovování vláken.

Pokud je požadováno minimalizovat dokonce i tuto malou změnu, toto může být dosaženo přiváděním taveniny na první rotor z taveninové desky, která kmitá se skříní. Takto může být namísto nalévání taveniny z pevně umístěné pece nebo velmi často používané pevně umístěné taveninové desky na kmitající první rotor uplatněno to, že tavenina se přivádí z pece na taveninovou desku, která kmitá s prvním rotorem. Výsledkem toho je skutečnost, že poloha bodu dopadu taveniny a úhel, v němž tavenina zasahuje bod dopadu na prvním rotoru, zůstávají stejné i přes kmitání skříně. V tomto smyslu se tavenina výhodně nalévá na taveninovou desku v takové poloze, která se v podstatě nachází na ose kmitání.

Rozmetač může mít jediný rotor, avšak obvykle se používá kaskádový rozmetač, který obsahuje horní rotor a přinejmenším jeden následující rotor. V případě, kdy existuje jediný následující rotor, jsou vytvořeny takové podmínky, aby tvorba vláken byla prováděna jejich odhazováním z horního rotoru a následujícího rotoru. Kaskádový rozmetač však obvykle obsahuje horní rotor a přinejmenším dva následující rotory. Upřednostňovaný kaskádový rozmetač obsahuje horní rotor a tři následující, vlákna utvářející, rotory. Každý rotor je výhodně poháněn vlastním motorem, jenž je souosý s daným rotorem. Otáčky jednotlivých motorů lze měnit, aby rychlost otáčení každého rotoru mohla být nastavována nezávisle.

-4CZ 287177 B6

Proudem vzduchu, který unáší vlákna, může být obvykle vzduch dodávaný ze vzduchových přívodních prostředků, jež jsou zabudovány na předku skříně (tudíž kmitají spolu se skříní), avšak navíc může být přiváděn vzduch také z dalších nekmitajících vzduchových přívodních prostředků. Například kolem skříně nebo v prostoru kolem skříně mohou být vytvořeny stálé vzduchové otvory, z nichž je vzduch vháněn nebo nasáván na základě dodávání vzduchu z otvorů pro přivádění vzduchu a/nebo v důsledku sání působícího skrze sběrač. Pokud část vzduchového proudu pochází z jiných zdrojů než ze vzduchových přívodních prostředků umístěných na skříni, měly by být poměry přívodu vzduchu ze skříně a řečených jiných zdrojů takové, aby proud vzduchu pocházející z přívodních prostředků skříně určoval rozhodující směr celkového vzduchového proudění. Na základě toho vyvolá kmitání vzduchu, proudícího ze vzduchových přívodních prostředků umístěných na skříni, také výhodné kmitání v podstatě celkového vzduchového proudění i tehdy, když do tohoto řídícího proudu vzduchu bude přiváděn přídavný vzduch.

Vzduchovými přívodními prostředky, zabudovanými ve skříni, mohou být jakékoli prostředky pro přivádění užitečného proudu vzduchu skrze předek skříně přibližně rovnoběžně s osami rotorů například tak, aby bylo zajištěno přemísťování vláken směrem od rotorů a skříně. Přední čelo skříně může mít podobu otevřeného rámu, takže vzduchové přívodní prostředky mohou vhánět vzduch z vnitřku skříně skrze toto otevřené přední čelo. Vzduchové přívodní prostředky však všeobecně uplatňují přinejmenším jednu kruhovou vzduchovou štěrbinu, která je vedena částečně kolem a v blízkosti rotoru tvořícího vlákna. Často bývá taková štěrbina vedena kolem a v blízkosti každého rotoru, kteiý tvoří vlákna odstředivým odhazováním.

Taková štěrbina může být vytvořena i v jinak řešeném otevřeném předním čele, ale vždy je vytvořena v takovém předním čele, které je úplně nebo převážně uzavřeno. V tomto smyslu je přední čelo celkově utvořeno zpěvného materiálu svýjimkou otvorů, které slouží jako vzduchové štěrbiny, otvorů, které umožňují průchod hřídelů rotorů a otvorů, které umožňují přivádění vzduchu nebo pojivá.

Řečená nebo každá další taková štěrbina je vždy vedena pouze kolem té části rotoru, z níž jsou tvořená skelná vlákna odhazována. Řečená nebo každá taková štěrbina je souosá s příslušným rotorem a obecně má rozměr vnitřního průměru v podstatě stejný, jako je vnější průměr příslušného rotoru. Z každé štěrbiny tryská proud vzduchu blízko a v podstatě rovnoběžně ve vztahu k obvodu příslušného rotoru s takovou axiální složkou, která strhává a unáší MMVF vlákna v axiálním směru od obvodu řečeného rotoru. Otáčení rotoru má tendenci dodávat proudu vzduchu, tryskajícího ze štěrbiny, tangenciální složku, a proto bývá často výhodné tomuto proudu vzduchu tuto tangenciální složku dodat předem, přičemž dodaná tangenciální složka může být v podstatě stejná nebo se může lišit od bodu k bodu kolem rotoru. Je-li to žádoucí, může být štěrbina kolem rotoru vytvořena v podobě dvou souosých drážek majících rozdílné vnitřní průměry.

Výrobní postup je obvykle prováděn s použitím jediného kaskádového rozmetače dodávajícího vlákna na sběrač, který propouští vzduch, avšak v případě jiného rozhodnutí mohou být uplatněny dva nebo i více kaskádových rozmetačů, které dodávají vlákna na sběrač. Pokud jsou uplatněny dva nebo více rozmetačů, mohou tyto rozmetače kmitat nezávisle na sobě ve fázi nebo mimo fázi a případně dokonce při rozdílných frekvencích, popřípadě jejich kmitání lze synchronizovat tak, aby kmitaly tam a zpět v rovnoběžném režimu.

Do unášeného proudu vláken je běžně používaným způsobem přidáváno teplem vytvrzovatelné pojivo. Z toho důvodu bývá na skříni (nebo na rotorech na skříni) umístěn jeden nebo více rozstřikovačů pojivá, což je výhodné, protože rozstřikovače budou kmitat s unášeným proudem vláken. Pokud existuje takový záměr, může být veškeré pojivo nebo jeho část dodávána z jiných bodů umístění zdrojů pojivá, které nemusí kmitat.

Jak již bylo uvedeno, může být shromážděná plsť použita jako plsťová struktura, která je následně slisována nebo, jak bývá prováděno častěji, známým způsobem příčně překládána na sebe tak, aby vytvořila nelisovanou plsťovou strukturu. Ta může být následně vystavena

-5 CZ 287177 B6 jednomu nebo několika zhušťovacím krokům. Tyto kroky jsou známým způsobem prováděny tak, aby vyhovovaly požadavkům konkrétních výrobků, a to zejména tehdy, jde-li o výrobky s nízkou hmotností (mající typicky měrnou hmotnost v rozsahu od 20 do 60 kg/m³ nebo hrubší výrobky mající typicky měrnou hmotnost nejméně 100 kg/m³). Výrobky s nízkou hmotností mívají často střední hodnotu průměru vláken v rozsahu od 2,5 do 3,5 pm a obsah pojivá v rozsahu od 1 % do 2 %. Tyto výrobky jsou použitelné například jako tepelná izolace. Hrubší výrobky často mají střední hodnotu průměru vláken v rozsahu od 3,5 do 5 pm a obsah pojivá v rozsahu od 2,5 % do 3,5 %. Mohou být použity například jako tuhé strukturální izolační výrobky.

Popis obrázků na výkrese

Na obr. 1 je znázorněn čelní pohled na zařízení pro výrobu vláken podle tohoto vynálezu, na obr. 2 řez rovinou II - II z obr. 1, na obr. 3 schematizované zobrazení půdorysu zařízení a na obr. 4 schematické předvedení typického zařízení pro shromažďování vláken v podobě plsti a zhušťování této plsti.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení obsahuje sestavu 1 rotorů 4, 5, 6, 7, jež jsou samostatně umístěny na předním čele 2 skříně 3. Každý rotor 4, 5, 6, 7 je upevněn na hnaném hřídeli, který umožňuje otáčení rotoru 4, 5,

6, 7 při dosažení vysoké obvodové rychlosti. Sestava 1 se skládá ze čtyř rotorů 4, 5, 6, 7, a to z vrchního prvního rotoru 4, který se otáčí proti pohybu hodinových ručiček, vláknotvomého druhého rotoru 5 (tj. prvního následujícího), který se otáčí ve směru pohybu hodinových ručiček, vláknotvomého třetího rotoru 6, který se otáčí proti směru pohybu hodinových ručiček a vláknotvomého čtvrtého rotoru 7, který se otáčí ve směru pohybu hodinových ručiček. K rotorům 4, 5, 6, 7 jsou přidruženy příslušné vzduchové prostředky 8, 9, 10 a 11, tvořené štěrbinami. Každá tato štěrbina je vedena pouze částečně kolem příslušného rotoru 4, 5, 6, 7. Obecně lze uvést, že každá štěrbina je vedena kolem přinejmenším jedné třetiny obvodu příslušného rotoru 4, 5, 6, 7, a to vždy kolem vnější části sestavy 1 rotoru 4, 5, 6, 7. Celkově však není vedena kolem příslušného rotoru 4, 5, 6, 7 dále než do dvou třetin nebo tří čtvrtin obvodu.

Každá štěrbina je propojena s komorou, která slouží jako zdroj přiváděného vzduchu a která je umístěna ve skříni 3. Celá sestava 1 rotorů 4, 5, 6, 7 je namontována tak, aby se mohla pootáčet kolem osy 16 otáčení v důsledku vhodného seřizování podstavců 64, 65. Rozsah pootáčení je typicky takový, že úhel a mezi vodorovnou přímkou a přímkou spojující osu prvního rotoru 4 s osou druhého rotoru 5 může být seřizován v rozsahu přinejmenším 10°, například od hodnoty, která může být nízká, jako 0° až 10°, až do hodnoty, která může být vysoká, až 30° nebo 40°.

Pojivo může být dodáváno z pojivových rozstřikovačů 18. které jsou souosé s každým z rotorů 4, 5, 6, 7 a jsou umístěny na předku každého rotoru 4, 5, 6, 7 a/nebo z rozstřikovačů 20, do kterých je pojivo přiváděno z přívodů 19 pojivá, jež bývají obvykle rozmístěny kolem rotorů 4, 5, 6, 7 nebo na jiných vhodných místech. Přídavný vzduch může být vháněn skrze různě rozmístěné vzduchové otvory 2_L

Horní první rotor 4, použitý v tomto zařízení, má typicky průměr v rozsahu od 100 do 250 mm, často přibližně od 150 do 200 mm. Každý následující rotor 5, 6, 7 použitý v tomto vynálezu má průměr v rozsahu od 150 do 400 mm, zpravidla od 220 do 350 mm. Například druhý rotor 5 může mít průměr v rozsahu od 220 do 300 mm, zatímco zbývající rotory 6, 7 mohou mít průměr v rozsahu od 300 do 350 mm.

Na obr. 2 je vidět, že ve skříni 3 je umístěn motor 25 a hnací hřídel 22 každého z rotorů 4, 5, 6,

7. Například první rotor 4 je upevněn na hřídeli 22. který se otáčí v pouzdru 23 s ložisky 24 a který je přímo poháněn frekvenčně ovládaným motorem 25, jež má známé prostředky (nejsou

-6CZ 287177 B6 předvedeny) pro měnění rychlosti otáčení hřídele 22 a tím i prvního rotoru 4. Na obr. 2 nejsou předvedeny prostředky pro přívod vzduchu a pojivá.

Celá výrobní linka je předvedena na obr. 4 atypicky obsahuje pec 30 mající výstupní otvor 31, z něhož tavenina 32 vytéká na první rotor 4 v sestavě 1 rotorů 4, 5, 6, 7 namontovaných na skříni

3. Část taveniny 32 opouští první rotor 4 v podobě vláken nebo výhozu, ale většina je přemístěna po dráze 12 na druhý rotor 5, který se otáčí v opačném směru než je směr otáčení prvního rotoru

4. Část takto přemístěné taveniny 32 opouští druhý rotor 5 v podobě vláken obecně v oblasti vzduchového prostředku 9, zatímco zbytek pokračuje po dráze 13 na opačně se otáčející třetí rotor 6. Část je odhazována v podobě vláken obecně v oblasti vzduchového prostředku 10, zatímco zbytek pokračuje po dráze 14 na opačně se otáčející čtvrtý rotor 7. Převážné množství se přeměňuje na vlákna v obecném směru 15, avšak zbylá tavenina 32 se přeměňuje na vlákna na zbytku povrchu čtvrtého rotoru 7. Výhoz se shromažďuje v jámě 26.

Vlákna s rozstřikovaným pojivém jsou unášena do prostoru 33 sběračové komory 50 a jsou shromažďována na pórovitém, svažujícím se sběrači 34, který je umístěn na spodku sběračové komory 50. Výsledná plsť 35 je přemísťována z tohoto sběrače 34 do stanice, ve které se provádí příčné překládání, kdy tato stanice obsahuje zařízení 36 pro otáčení plsti 35 v pravém úhlu, z něhož plsť 35 postupuje přes válec 37 dále a prochází mezi příčně se překrývajícími pásy 38, které provádějí kyvný pohyb kolem os horních válců 39, takže příčným překládáním plsti 35 se vytváří plsťová struktura, jež pokračuje na spodním dopravníku 40 do mezery mezi směrem dolů se svažujícími vrchním dopravníkem (není předveden) a spodním dopravníkem 40, čímž je plsťová struktura postupně stlačována a konečně slisována mezi lisovacími pásy 42 a 43. Měněním rozměru uvedené mezery a vzdálenosti mezi pásy 42 a 43 a měněním poměru postupu plsti 35 a plsťové struktury je možné snadno obměňovat měrnou hmotnost výrobku, který vystupuje z prostoru mezi pásy 42 a 43.

Takový výrobek může následně projít pecí, ve které se pojivo obvyklým způsobem vytvrzuje.

V obvykle používaném zařízení je skříň 3 umístěna tak, že její osa 16 navazuje na osu sběračové komory 50, jejíž boční stěny 51 jsou vedeny od koncových stěn 52, umístěných na úrovni rotorů 4, 5, 6 a 7, které jsou namontovány na skříni 3 rozmetače. Spodek sběračové komory 50 je vymezen sběračem 34, který stoupá vzhůru a který má stejnou šířku jako sběračová komora 5.

V obvykle používaném zařízení je skříň 3 rozmetače uspořádána v podstatě souose ve vztahu ke sběračové komoře 50. Rozmetač může být například umístěn na ose A a v takovém případě je tato osa A rovnoběžná s osou B sběračové komory 50. Odhazovaná vlákna jsou unášena vpřed od rozmetače v poněkud kuželovitém oblaku, jak je to přibližně předvedeno křivkami F. Za této situace je obvyklé, že ukládání vláken probíhá v podstatě stejnoměrně po celé šířce sběrače 34·

V přihlašovaném vynálezu kmitá skříň 3 rozmetače mezi polohou, ve které je její osa 16 shodná s přímkou C a polohou, ve které je její osa 16 shodná s přímkou D, přičemž úhel vymezený přímkami C, D je například 14°. Přerušované čáry E označují krajní vnější oblasti, kam lze předpokládat dopadání vláken v nepřítomnosti sběračové komory 50 v důsledku kmitání rozmetače, avšak výsledkem účinku sání skrze sběrač 34 a tímto sáním vyvolaného vzduchového proudění ve sběračové komoře 50 je v podstatě stejnoměrné rozmísťování vláken po šířce sběračové komory 50. První krajní poloha rozmetače je na obr. 3 znázorněna plnými čarami a druhá přerušovanými čarami.

Tavenina 32 přitéká do licího žlábku 61 z kuplovny nebo jiné pece. Tavenina 32 vytéká z licího žlábku 61 na taveninovou desku 62 ve tvaru písmene V, mající výtokový bod 63, z něhož stéká na bod dopadu P na prvním rotoru 4.

Rotorová skříň 3 může být umístěna na vhodných předních podstavcích 64 a zadních podstavcích

65. Přední podstavce 64 mohou být například namontovány na otočném čepu 66, který je připevněn s ohledem na navazující zařízení 67.

-7CZ 287177 B6

Zadní podstavce 65 nesou kolo 68, které může pojíždět ve vodorovné obloukové kolejnice 69. Vratný, vodorovně připevněný píst 70 působí na přírubu 71 tak, že pootáčí celou skříní 3 kolem otočného čepu 66, přičemž kolo 68 pojíždí po obloukové kolejnici 69. V tomto uspořádání je svislá osa kmitání vedena tak, že prochází středem otočného čepu 66. Aby se poloha bodu dopadu P taveniny 32 na první rotor 4 podstatně neměnila v důsledku kmitání skříně 3 je taveninová deska 62 trvale připevněna ke skříni 3 pomocí podpěr 72. Taveninová deska 62 je zhotovena tak, aby její vrchní část byla dostatečně široká, takže tavenina 32, přiváděná z licího žlábku 61, vždy přitéká na taveninovou desku 62 bez ohledu na její polohu při pootáčení.

V jiném provedení se může skříň 3 pootáčet kolem osy, která prochází v podstatě svisle bodem dopadu P taveniny 32. Sestava otočného čepu 66 může být například nahrazena vhodným kolem a kolejovým uspořádáním, po němž řečené kolo pojíždí a prostředky 68, 69, 70 a 71, aby byly vytvořeny podmínky pro kmitání celé rozmetačové sestavy kolem bodu dopadu P. Pokud je toto provedeno, není podstatné, zdaje taveninová deska 62 připevněna s ohledem na skříň 3.

V typickém zařízení mají vláknotvomé rotory 5, 6, a 7 příslušné průměry 250, 330 a 330 mm a jejich příslušné obvodové rychlosti jsou 72, 111 a 120 m/s. Vzduch je vháněn ze vzduchových prostředků 8 až 11 podle povrchů rotorů 4, 5, 6, 7 celkovou rychlostí 140 m/s (měřeno tepelnou měřicí technikou). Lopatky umístěné ve vzduchových prostředcích 8 až 11 dodávají vzduchovému proudění tangenciální složku.

Na první rotor 4 se nalévá 5 tun taveniny 32 za hodinu. Pojivo se dodává na vlákna obvykle používaným způsobem. Na sběrači 34 se vytváří plsť 35 při poměru 4,5 tuny za hodinu včetně 1,5 % pojivá. Plsť 35 se na sebe vrství běžně používaným způsobem aje rovněž obvyklým způsobem zhušťována tak, aby byly vytvořeny desky mající měrnou hmotnost 30 kg/m³.

Z různých částí plsťové struktury bylo vzato několik vzorků, jejichž vlastnosti byly zaznamenány. Toto bylo provedeno obvykle používaným způsobem jednak za situace, kdy byla skříň 3 ve stálé poloze a jednak za situace, kdy kmitala při frekvenci 0,4 Hz v celkovém úhlu 10°.

Bylo zjištěno, že hodnota meze pevnosti v tahu (S) se zvýšila z 10,6 kN/m² na 12,8 kN/m², čímž je vykázáno 20,7% zlepšení v důsledku uplatnění kmitání. Standardní odchylka ve ztrátě žíháním se mění z 0,28 na 0,13, což představuje 53,5% zlepšení. Standardní odchylka výrobní měrné hustoty byla snížena z 6,9 kg/m³ na 5,6 kg/m³, což představuje 18,8% zlepšení.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zhotovování výrobků ze skelných vláken rozvlákňováním minerální taveniny odstředivým rozmetačem, který je tvořen skříní (3) s předním čelem (2), kde ve skříni (3) je jeden nebo sestava (1) otáčejících se rotorů (4, 5, 6, 7), která je tvořená prvním rotorem (4) a alespoň jedním následujícím rotorem (5, 6, 7), kdy každý rotor (4, 5, 6, 7) je umístěn vně předního čela (2) skříně (3) ve vodorovné ose otáčení a kde tavenina (32) se nalévá na první rotor (4) a odhazuje se v podobě vláken nebo se přemísťuje na každý následující rotor (5, 6, 7) podle stanoveného pořadí a odhazuje se z každého následujícího rotoru (5, 6, 7) v podobě vláken, přičemž ke každému rotoru (4, 5, 6, 7) jsou přidruženy vzduchové prostředky (8, 9, 10, 11) umístěné v předním čele (2) skříně (3), přičemž tavenina (32) se nalévá na první otáčející se rotor (4) v bodě dopadu (P), kde odstředivou činností otáčejícího se prvního rotoru (4), nebo odstředivou činností každého následujícího rotoru (5, 6, 7) se vytváří vlákna, která jsou unášená v proudu vzduchu, proudícího ze vzduchových přiváděčích prostředků (8, 9, 10, 11) ke sběrači (34), který vzduch propouští a vlákna se shromažďují v podobě plsti (35) na sběrači (34) účinkem sání vzduchu skrz sběrač (34), vyznačující se tím, že skříň (3) kmitá v průběhu výrobního procesu v oscilačním úhlu od 5 do 30° kolem svislé osy kmitání.

   -8CZ 287177 B6
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plsť (35) se příčně překládá, takže se tvoří neslisovaná plsťová struktura a následně se tato struktura zhušťuje.
3. 3. Způsob podle kteréhokoliv nároku la2, vyznačující se tím, že skříň (3) kmitá v oscilačním úhlu 10° až 25°, výhodně 14° až 20°.
4. 4. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž3, vyznačující se tím, že frekvence kmitání je 0,1 až 1 Hz, výhodně 0,3 až 0,6 Hz.
5. 5. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž4, vyznačující se tím, že sběrač (34) přemísťuje plsť (35) směrem od rozmetače, přičemž rychlostní poměr postupu sběrače (34) se mění za účelem kompenzace změny poměru shromažďování vláken v podobě plsti (35) na uvedeném sběrači (34) a frekvence kmitání se mění podle změn rychlostního poměru postupu sběrače (34).
6. 6. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků laž5, vyznačující se tím, že kmitání skříně (3) se provádí v podstatě bez pohybu bodu dopadu (P) taveniny (32).
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že osa kmitání prochází v podstatě bodem dopadu (P) taveniny (32).
8. 8. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že tavenina (32) se nalévá na první rotor (4) ve stálém bodě dopadu (P) z taveninové desky (62), která kmitá spolu se skříní (3).
9. 9. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 8, tvořené odstředivým rozmetačem, který má skříň (3) s předním čelem (2), první rotor (4) nebo sestavu rotorů (4, 5, 6, 7), kdy každý rotor (4, 5, 6, 7) je uložen na skříni (3) s vodorovnou osou otáčení vně předního čela (2), kde tavenina (32) nalévaná na první rotor (4) je odhazována v podobě vláken nebo je přemísťována na jednotlivé následující rotory (5, 6, 7) podle stanoveného pořadí a je odhazována zjednotlivých rotorů (5, 6, 7) v podobě vláken, přičemž vzduchové prostředky (8, 9, 10, 11) příslušné jednotlivým rotorům (4, 5, 6, 7) jsou umístěné v předním čele (2) skříně (3), před níž je umístěn i sběrač (34), vyznačující se tím, že skříň (3) je uložena na podstavcích (64, 65), které jsou mechanicky a kineticky spojeny s prostředky (66, 68, 69, 70, 71) pro kmitání skříně (3) v úhlu od 5° do 30° kolem v podstatě svislé osy kmitání.
10. 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že svislá osa kmitání skříně (3) prochází bodem dopadu (P) taveniny (32) na první rotor (4).
11. 11. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že ke skříni (3) je připevněna taveninová deska (62), jež je umístěna nad bodem dopadu (P) taveniny (32), který je při kmitání stálý s ohledem na první rotor (4).
12. 12. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že odstředivý rozmetač zahrnuje první rotor (4) a alespoň dva následující rotory (5, 6, 7).
13. 13. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků 9ažl2, vyznačující se tím, že vzduchové prostředky (8, 9, 10, 11) jsou tvořeny alespoň jednou kruhovou vzduchovou štěrbinou, která je vedena alespoň z části kolem a v blízkosti prvního rotoru (4) nebo rotorů (5, 6, 7), z nichž jsou vytvářená vlákna odhazována.
14. 14. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že šířka sběrače (34) odpovídá poloze skříně (3) v klidu, kdy přední čelo (2) je kolmé k podélné ose sběrače (34).

    -9CZ 287177 B6
15. 15. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků 9ažl4, vyznačující se tím, že rozmetačem je kaskádový rozmetač, který obsahuje první rotor (4) a alespoň dva následující rotory (5, 6, 7).