DE1930093B - Process and devices for the production of fine fibers of uniform thickness with the extensive exclusion of melt beads made of mineral or organic materials in a viscous state, in particular of glass fibers, mineral fibers, stone fibers and slag fibers - Google Patents
Process and devices for the production of fine fibers of uniform thickness with the extensive exclusion of melt beads made of mineral or organic materials in a viscous state, in particular of glass fibers, mineral fibers, stone fibers and slag fibersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von feinen Fasern gleichmäßiger Stärke unter weitgehendem Ausschluß von Schmelzpcrlen aus mineralischen oder organischen Materialien in viskosem Zustand, insbesondere von Glasfasern, Mineralfasern, Steinfasern und Schlackenfascrn. Sie umfaßt Verfahren zur Herstellung solcher Fasern und Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.The invention relates to the manufacture of fine fibers of uniform strength to a large extent Exclusion of melting pearls from mineral or organic materials in a viscous state, in particular of glass fibers, mineral fibers, stone fibers and slag fibers. It includes procedures for Manufacture of such fibers and devices for performing these processes.
Bekannt ist eine Vorrichtung mit einer Schleuderscheibe, der ein schmclzflüssigcr Materialstrom zugeführt und von der Scheibe wieder abgeschleudert wird. Die abgeschleuderten Malerialteile werden dabei Blasströmen ausgesetzt und zu Fasern zerrissen. Nachteilig dabei ist, daß die Fasern verhältnismäßigA device with a centrifugal disk is known, which is supplied with a flow of molten material and thrown off the disk again will. The thrown paint parts are exposed to blowing currents and torn into fibers. The disadvantage here is that the fibers are proportionate
dick und ungleichmäßig sind und viele Schmelzperlen enthalten. Außerdem wird bei dieser bekannten Vorrichtung nur von einer einzigen Ebene abgeschleudert, und man erzielt daher nur ein verältnismäßig geringes Ausbringen an Fasern.are thick, uneven and contain many melting pearls. In addition, in this known device only thrown off from a single plane, and therefore only a relatively small one is achieved Application to fibers.
Bekannt ist ferner eine Vorrichtung mit einem hohlen Schleuderkörper, der an seiner Peripherie eine große Anzahl von Schleuderöffnungen aufweist. Das Arbeiten mit dieser Vorrichtung ist mit vielen Schwierigkeiten verbunden, da die öffnungen unter der Einwirkung des schmelzflüssigen Glases rasch verschleißen bzw. sich leicht verstopfen. Auch der Mantel, der die Schleuderöffnungen tragt, verwirft sich leicht '"enη die Temperatur nicht sehr genau geregelt wird. Daher bedingt das Arbeiten mit solchen Schleuderkörpern die Verwendung von relativ teuren Gläsern mit ganz bestimmten Eigenschaften (Entglasungsgeschwindigkeit. Viskosität usw.) sowie von verhältnismäßig teuren Metallegierungen für den Umfangsmantel des Schleuderkörpers.Also known is a device with a hollow centrifugal body, the one at its periphery has a large number of spinning openings. Working with this device is with many Difficulties are associated because the openings under the action of the molten glass rapidly wear out or clog easily. The cloak that carries the centrifuge openings is also discarded easily '"enη the temperature is not regulated very precisely will. Therefore, working with such slingshots requires the use of relatively expensive ones Glasses with very specific properties (devitrification speed. Viscosity, etc.) and of relatively expensive metal alloys for the circumferential jacket of the centrifugal body.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorbeschriebenen bekannten Arten zu vermeiden. Es sollen feine Fasern gleichmäßiger Stärke unter weitgehendem Ausschluß von Schmelzperlen hergestellt werden, das Ausbringen der Fasern soll groß sein, und ein rascher Verschleiß der Vorrichtung soll vermieden werden.The object of the invention is to address the disadvantages of the known types described above avoid. Fine fibers of uniform strength are to be produced with the extensive exclusion of melt pearls, the removal of the fibers should be large and rapid wear of the device should be avoided.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß mün das zu zerfasernde Material in Berührung bringt mit blatt- bzw. schaufelartigen Organen oder Flügeln, die eine Rotationsbewegung ausführen, wobei jeder Flügel einen Teil des Materials mitführt, welcher unter der Wirkung der Zentrifugalkraft das Ende des Flügels erreicht und sich davon löst in Form dünner Ströme oder Fäden, die danach einer Ausziehwirkung unterworfen werden, um sie in Fasern umzuwandeln. To solve this problem, the method according to the invention is characterized in that mün brings the material to be shredded into contact with leaf-like or shovel-like organs or wings that perform a rotational movement, each wing carrying part of the material, which is under the action of centrifugal force reaches the end of the wing and separates from it in thinner form Streams or filaments which are then subjected to an exhausting action in order to convert them into fibers.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren hat folgende Vorteile. Im Gegensatz zu der oben genannten, bekannten Schleuderscheibe, bei der die Schmelzmasse direkt zu Fasern zerrissen wird, bilden sich beim erfindungsgemäßen Verfahren zuerst Schmelzfäden, die danach zu Fasern ausgezogen werden. Auf diese Weise kann man nach dem erfindungsgemäöen Verfahren feine und gleichmäßige Fasern erzeugen. Da ferner beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur in einer Ebene Fasern erzeugt werden, ist ein gutes Ausbringen an Fasern gegeben. In bezug auf den oben genannten, bekannten Schlcuderkörpcr ist der Vorteil gegeben, daß es beim anmeldungsgcmäßcn Verfahren keinen Verschleiß und keine Verstopfung der SchleudcrölTnungen gibt. Auch ein Verwerfen des l'mfangsmantels ist nicht möglich.This method according to the invention has the following advantages. In contrast to the above-mentioned, well-known Slinger, in which the melt is torn directly into fibers, are formed in the case of the invention Process first melt threads, which are then drawn into fibers. To this In this way, fine and uniform fibers can be produced by the process according to the invention. There Furthermore, in the method according to the invention, fibers are not only produced in one plane, is a good one Application given to fibers. With respect to the above-mentioned, known Schlcuderkkörcr is the There is an advantage that there is no wear and tear and no clogging in the process according to the registration which gives the flinging oil. It is also not possible to discard the outer jacket.
Gemäß einem Merkmal ist die F.rfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Material den Flügeln zugeleitet wird in Form eines oder mehrerer dünner Ströme, die durch die Flügel aufgefangen werden.According to one feature, the invention is thereby characterized in that the material is fed to the wings in the form of one or more thinner Currents caught by the wings.
Gemäß einer Abänderung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Flügeln in Berührung gebrachleri dünnen Materialströme vorher geteilt werden.According to one modification, the invention is characterized in that the with the wings in contact gebrachleri thin streams of material beforehand to be shared.
Gemäß einem weiteren Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der von jedem Flügel mitgenommene Teil '!es Materials in Fäden aufgeteilt wird, indem man ihn in Kanälen oder über Unebenheiten am Ende des Flügels sich bewegen läßt.According to a further feature, the invention is characterized in that the of each wing Taken part '! it of material is divided into threads by placing it in channels or over bumps at the end of the wing can be moved.
Gemäß einem anderen Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man auf dem Flügel eine Materialreserve aus dem durch den Flügel aufgefangenen dünnen Strom bildet, wobei diese Reserve die Schicht speist, die durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zum Ende des Flügels gezogen wird.According to another feature is the invention characterized in that there is a reserve of material from the material collected by the wing on the wing forms a thin stream, whereby this reserve feeds the layer by the action of centrifugal force is pulled to the end of the wing.
Gemäß einem weiteren Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man den Flügeln eine Neigung in bezug auf den dünnen Materialstrom gibt. Hierdurch kann man eine gleichmäßige Verteilung ίο des Materials über die ganze Höhe des Flügels bei geringeren Geschwindigkeiten des dünnen Stromes erhalten, als sie notwendig wären, um dieselbe Verteilung mit dem dünnen Strom parallelen Flügeln zu erzielen. According to a further feature, the invention is characterized in that the wings one There is a tendency with respect to the thin stream of material. This allows for an even distribution ίο of the material over the entire height of the wing with lower Velocities of the thin stream obtained than they would be necessary for the same distribution to achieve parallel wings with the thin stream.
Die dünnen Materialströme oder Materialfäden, die von den Flügeln ausgeschleudert werden, werden zu Fasern ausgezogen werden unter der alleinigen Wirkung der Zentrifugalkraft. Es ist in diesem Falle vorteilhaft, diese Fäden auf ei;.cr geeigneten Temperatur zu halten, indem man auf sL· einen Strom weicher Flammen wirken läßt, d. h. von Flammen, die keine kinetische Energie haben.The thin streams of material or threads of material that are flung out by the wings will be drawn out into fibers under the sole effect of centrifugal force. In this case it is advantageous to keep these threads at a suitable temperature by allowing a stream of soft flames to act on them, that is, flames which have no kinetic energy.
D:e dünnen Ströme oder Fäden können auch zu Fasern ausgezogen werden durch die Wirkung eines »5 Strahles heißer Gase, der insbesondere erzeugt wird durch einen Brenner mit schlitzförmigem Austritt, der koaxial zum mit Flügeln versehenen Rotor vorgesehen ist. D: e thin streams or filaments may also be drawn into fibers by the action of a "5 jet of hot gases, which is in particular produced by a burner with slit-shaped outlet, which is provided coaxially with the rotor provided with blades.
Um das von den Flügeln mitgeführte Material im für seine Ausschleuderung gewünschten Zustand der Viskosität zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Ende der Flügel durch Induktion zu beheizen. To the material carried along by the wings in the desired state for its ejection To obtain viscosity, the invention provides for the end of the wing to be heated by induction.
Die Erfindung umfaßt auch Vorrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren. Nachstehend werden Ausführungsform^n solcher Vorrichtungen als den Schutzumfang nicht begrenzende Beispiele beschrieben.The invention also includes devices for carrying out the methods according to the invention. Embodiments of such devices are described below as not limiting the scope of protection Examples described.
In dieser Beschreibung wird Bezug genommen auf die Zeichnung. In dieser zeigtIn this description, reference is made to the drawing. In this shows
Fig. 1 als Vertikalschnitt eine erste Ausführungsform, Fig. 1 as a vertical section a first embodiment,
Fig. 2 schematisch im Grundriß die Anordnung der Flügel,Fig. 2 schematically in plan the arrangement of the wings,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung einen Rotor mit Flügeln,3 shows a rotor in a perspective illustration with wings,
F i g. 4 in perspektivischer Darstellung einer Einzelheit eines Flügels,F i g. 4 shows a perspective view of a detail of a wing,
Fig. 5 als Vcrtikalschnitt eine zweiteAusfünrungsfunn, Fig. 5 is a vertical section of a second Ausfünrungsfunn,
F i g. 6 eine Darstellung von einer anderen Aiisführungsform, F i g. 6 shows an illustration of another form of implementation;
Fig. 7 bis 9 Horizontalschnitte mit Darstellung der Bildung von Matcrialrcservcn auf den Flügeln.
Fig. 10 ei'ic Seitenansicht von Flügeln, die in bezug
auf die Rotationsachse des Rotors geneigt sind.7 to 9 are horizontal sections showing the formation of material on the wings.
Fig. 10 ei'ic side view of vanes in relation o f the rotational axis of the rotor inclined.
Die grundsätzliche Art der Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt einen Rotor 1, der mit radial angeordneten Flügeln 2 versehen ist. Dieser Rotor wird über seine Achse 3 in rotierende Bewegung versetzt. The basic type of device according to the invention comprises a rotor 1, which is arranged with radially Wings 2 is provided. This rotor is set in rotating motion via its axis 3.
Ein dünner Materialstrom 4, der durch ein Gebläse 5 beschleunigt wird, fließt kontinuierlich zwischen die Flügel. Diese fangen ein Element des dünnen Materialstromes auf und führen es mit. Die Masse dieses Elementes hängt ab von dem Abstand zwischen den Flügeln, der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 1 und der Geschwindigkeit des dünner"A thin stream of material 4, which is accelerated by a fan 5, flows continuously between the wings. These catch an element of the thin material flow and carry it with them. the The mass of this element depends on the distance between the blades and the speed of rotation of rotor 1 and the speed of the thinner "
Materialstromes. Dieses Element des dünnen Glasstromes überzieht als Schicht den Flügel auf Grund der Rotation des Rotors 1 und wird durch die Zentrifugalkraft zum Ende des Flügels hin gezogen.Material flow. This element of the thin glass stream covers the wing as a layer on the ground the rotation of the rotor 1 and is pulled by the centrifugal force towards the end of the wing.
Das Ende jedes Flügels weist (F i g. 4) Spitzen 6 oder Kanäle auf, die dazu dienen, das Material in einen Zustand der Vorausteilung zu überführen, ehe es von den Flügeln abgeschleudert wird.The end of each wing has (Fig. 4) tips 6 or channels which serve to feed the material into to enter a state of pre-division before it is thrown from the wings.
Die so abgeschleuderten dünnen Ströme 7 werden unmittelbar danach der Wirkung eines Fluidstrahles 9 — Verbrennungsgas oder Dampf — von großer Geschwindigkeit unterworfen, welcher sie zu Fasern auszieht. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform wird das Ausziehen bewirkt mittels Verbrennungsgas, das aus einem ringförmigen Brenner 8 austritt, der koaxial zum Rotor 1 ist.The thin streams 7 thrown off in this way are immediately subjected to the action of a fluid jet 9 - Combustion gas or steam - subjected to great velocity, which turns them into fibers moves out. In the case of the in FIG. 1 embodiment shown, the extraction is effected by means of combustion gas, which emerges from an annular burner 8 which is coaxial with the rotor 1.
Die Fasern werden weggeführt durch einen Blaskranz 10. der mit Luft oder Dampf gespeist wird.The fibers are led away through a blow ring 10 which is fed with air or steam.
Um dem Material eine genügend geringe Viskosität zu geben, damit es unter der Wirkung der Zentrifugalkraft von den Flügeln abgeschleudert werden kann, sieht man eine Heizung durch Induktion 11 vor, die dem Ende der Flügel und insbesondere ihren Spitzen eine geeignete Temperatur verleiht.To give the material a sufficiently low viscosity that it is under the action of centrifugal force can be thrown off the wings, one sees a heating by induction 11 that gives the end of the wings, and especially their tips, a suitable temperature.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 setzt man an die Stelle des Ausziehens durch ein Fluidum mit großer Geschwindigkeit ein Ausziehen durch die Wirkung der Zentrifugalkraft allein. Zur Vergrößerung der Ausziehwirkung hält man die dünnen Ströme 7 auf der geeigneten Temperatur durch Verwendung eines Brenners 12 mit weichen Flammen, d. h. Flammen ohne kinetische Energie. Ein Blaskranz 13 ermöglicht die Wegführung der erzeugten Fasern.In the embodiment according to FIG. 5 is used in the place of pulling out by a fluid with high speed pulling out by the action of centrifugal force alone. To enlarge the draw-off effect, the thin streams 7 are kept at the appropriate temperature by using them a soft flame burner 12, d. H. Flames without kinetic energy. A blow ring 13 enables the removal of the fibers produced.
Wie beim vorhergehenden Beispiel sieht man ein System 14 zur Beheizung durch Induktion vor, das konzentrisch um den Rotor angeordnet ist.As in the previous example, a system 14 for heating by induction is provided that is arranged concentrically around the rotor.
Zur Erzielung einer guten Homogenität der Feinheit der erzielten Fasern muß man dafür sorgen, daß das Fließen des Materials zum Ende hin gleichbleibend ist. Man muß also eine Materialreserve auf jedem Flügel vorsehen, wobei diese Reserve ausreichend groß sein muß für ein kontinuierliches Ausschleudern der dünnen Ströme oder Fäden trotz der intermettierenden Speisung bei der Passage jedes Flügels durch den dünnen Glasstrom.To achieve a good homogeneity of the fineness of the fibers obtained, one must ensure that the Flow of the material towards the end is constant. So you have to have a reserve of material on each one Provide wings, this reserve must be large enough for continuous ejection of the thin streams or threads in spite of the intermittent feeding through the passage of each wing the thin stream of glass.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 führt man zwischen den Flügeln 27 einen vorher geteilten Materialstahl 4 α ein. Dieser Strahl wird erhalten, indem man auf einen peripherischen Punkt einer gerillten Scheibe 24 einen dünnen Materialstrom 4 fallen läßt, der unter der Wirkung der Zentrifugalkraft abgeschleudert und in einen geteilten Zustand überführt wird. Die Vorrichtung umfaßt eine ringförmige Verbrennungskammer 25. aus der ein Gas mit großer Geschwindigkeit und hoher Temperatur ausgeschieu-S dert wird, das das Ausziehen der von den Flügeln abgeschleuderten Fäden 26 zur Fasern bewirkt. Hie Vorrichtung wird vervollständigt durch einen Riaskranz 28, der mit Luft oder Dampf gespeist wird, und durch eine Heizung 29 mittels Induktion.In the embodiment according to FIG. 6, a previously divided material steel 4 α is introduced between the wings 27. This jet is obtained by allowing a thin stream of material 4 to fall onto a peripheral point of a grooved disk 24, which stream of material is thrown off under the action of centrifugal force and converted into a divided state. The device comprises an annular combustion chamber 25 from which a gas is expelled at high speed and at high temperature which causes the threads 26 thrown off by the blades to be drawn out into fibers. This device is completed by a ring 28, which is fed with air or steam, and by a heater 29 by means of induction.
ίο Die F i g. 7 bis 9 zeigen Beispiele von Vorrichtungen zur Herstellung von Materialreserven auf jedem Flügel.ίο The F i g. 7 to 9 show examples of devices for the production of material reserves on each wing.
Beim Beispiel gemäß F i g. 7 gibt man dem Flügel 15 in der Nähe des Rotors 1 ein in bezug auf die Rotationsrichtung konkaves Profil. Es bildet sich in dem so entstandenen Hohlraum 16 eine Materialreserve. In the example according to FIG. 7 is given to the wing 15 in the vicinity of the rotor 1 with respect to the direction of rotation concave profile. A reserve of material is formed in the cavity 16 thus created.
Beim Beispiel gemäß Fig. 8 trägt der Flügel 17 einen Schirm 18, der eine Passage 19 für das MaterialIn the example according to FIG. 8, the wing 17 carries a screen 18 which has a passage 19 for the material
ao freiläßt. Die Reserve bildet sich hinter dem Schirm.ao releases. The reserve builds up behind the screen.
Bei der Abänderung gemäß F i g. 9 ist ebenfalls ein Schirm 18 vorgesehen. Aber der Flügel 20 hai ein Profil von derselben Krümmung, wie sie die Bahn hat. »lie von den ausgeschleuderten dünnen StrömenIn the case of the amendment according to FIG. 9 a screen 18 is also provided. But the wing 20 hai a Profile of the same curvature as the path. “Let go of the thin streams that are thrown out
«5 beschrieben wird. Diese Vorrichtung ermöglicht die Verbesserung des Fließens des Materials zum Ende des Flügels hin«5 is described. This device enables Improving the flow of the material towards the end of the wing
Durch die Vervielfachung der Anzahl der dünnen Materialströme 4 kann man die Materialreserven auf den Flügeln vermindern oder ganz entbehren.By multiplying the number of thin material streams 4, the material reserves can be increased diminish the wings or do without them altogether.
Bei der vorstehenden Beschreibung sind Flügel betrachtet worden, die in ihrer Anordnung den Mantellinien des Rotors folgen. Dabei ist eine gleichmäßige Verteilung des Materials über die Höhe jedes Flügeh nur möglich, wenn der aufgefangene Abschnitt des dünnen Materialstroms eine Länge hat, die ebenso groß ist wie die Höhe des Flügel·?. Diese Bedingung erfordert beträchtliche Geschwindigkeiten des dünnen Materialstromes, die entsprechend den Abmessungen des Rotors und seiner Rotationsgeschwindigkeit zwischen 10 und 80 m see liegen können.In the above description, wings have been considered which, in their arrangement, correspond to the surface lines follow the rotor. There is an even distribution of the material over the height of each wing only possible if the captured section of the thin stream of material has a length that is the same big is like the height of the wing · ?. This condition requires considerable speeds of the thin Material flow corresponding to the dimensions of the rotor and its speed of rotation between 10 and 80 m lake.
Diese Geschwindigkeit kann beträchtlich vermindert werden, wenn man den Flügeln 21 eine Neigung in bezug auf die Rotationsachse 22 (Fig. 10) gibtThis speed can be reduced considerably if the blades 21 are inclined with respect to the axis of rotation 22 (Fig. 10)
Die Länge des aufgefangenen Abschnittes 23 des dünnen Stromes ist in diesem Falle geringer als die Höhe des Flügels. Dieser Abschnitt des dünnen Stromes verteilt sich dann über die gesamte Oberfläche des Flügels. Die Gleichmäßigkeit dieser Verteilung hängt ab vom Winkel i. den der Flügel mit der Rotationsachse des Rotors bildet.The length of the captured portion 23 of the thin stream is less than that in this case Height of the wing. This section of the thin stream is then distributed over the entire surface of the wing. The uniformity of this distribution depends on the angle i. that of the wing with the axis of rotation of the rotor forms.
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