DE19507643C1 - Verfahren zum Unschädlichmachen von in einem Mineralwollevlies befindlichen heißen Einschlüssen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Unschädlichmachen von in einem Mineralwollevlies befindlichen heißen Einschlüssen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Unschäd­ lichmachen von in einem Mineralwollevlies befindlichen heißen Einschlüssen.
Die Herstellung von Mineralwolle erfolgt durch Aufschmelzen von Gesteinen, wie Diabas, Basalt, Kalk und dergleichen in geeigneten Schmelzaggregaten, wie Kupolöfen oder Wannen, zu einer silikatischen Schmelze, die einem Zerfaserungsaggre­ gat, wie z. B. einem Kaskadenspinner, zugeführt wird. Dieses Zerfaserungsaggregat zerfasert die Schmelze in feine Mineralfasern, die dann Mineralwolleflocken bilden, die ihrerseits mittels eines Luftstromes bei gleichzeitiger Hinzufügung eines geeigneten Bindemittels einer Sammelkam­ mer zugeführt werden. In der Sammelkammer, meist auf deren Boden, befindet sich ein perforiertes, endloses, kontinuierlich angetriebenes Sammelkammerband, durch das die eingetragene Luft in eine Saugkammer abgesaugt wird. Dadurch werden die feinen Wollflocken auf das Sammelkammer­ band abgelagert.
Das Flächengewicht des so entstehenden Primärvlieses wird zum einen durch den Materialfluß vom Zerfaserungsaggregat und zum anderen durch die Geschwindigkeit des Sammelkammer­ bandes bestimmt, mit der das Primärvlies aus der Sammelkam­ mer ausgetragen wird. Je nach Wahl der Sammelkammerband- Geschwindigkeit lassen sich Primärvliese von mehreren kg Flächengewicht herstellen, die anschließend bzw. direkt einem Härteofen zugeführt werden, in welchem sie unter Druck so ausgehärtet werden, daß die gewünschte Roh­ dichte und Dicke des Produktes eingestellt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein Primärvlies mit einem geringen Flächengewicht herzustellen und dieses quer zur Austragerichtung in einzelnen Lagen so aufzupendeln, daß das gewünschte Flächengewicht erreicht wird. Das so entstehende Sekundärvlies wird dann einem Härteofen zuge­ führt, in dem die Härteofenbänder eine Druckspannung auf das Sekundärvlies übertragen, um die gewünschte Rohdichte und Dicke einzustellen.
Als Rohstoffe für die Herstellung einer silikatischen Schmelze werden natürlich vorkommende Gesteine, wie Basalte, Diabase sowie Sedimentgesteine und silikatische Schlacken, verwendet. Diese natürlichen Roh­ stoffe können hochschmelzende Verunreinigungen enthalten, die während des Schmelzprozesses nicht erschmolzen werden und als heiße Festkörper aus dem Schmelzaggregat ausgetragen werden. Wenn die Rohstoffe mit Hilfe des Kupol­ ofen-Verfahrens erschmolzen werden, so wird die dafür nötige Energie über Koks eingebracht. Bei diesem Schmelzver­ fahren können glühende Koksstücke aus dem Kupolofen mit der Schmelze austreten. Wenn die genannten Partikel, nämlich die heißen Festkörper und die glühenden Koksstücke, in die Sammelkammer gelangen, so kühlen sie auf Grund ihres hohen Wärmeinhaltes nicht im gleichen Maße ab wie die Mineral­ wollefasern, so daß sie im heißen Zustand in die Mineral­ wolle und schließlich bis in das Fertigprodukt gelangen können. Sind die heißen Partikel bzw. Einschlüsse einmal in ein Mineralwollevlies eingebettet, so kühlen sie nur lang­ sam aus, weil die umgebende Mineralwolle einen Wärmedämm­ stoff darstellt, der die Abfuhr der Wärmeenergie erschwert. Darüberhinaus wird durch die heißen Einschlüsse das bei der Herstellung von Dämmstoffen verwendete organische Bindemit­ tel, meist ein Phenolformaldehyd-Harz, in einem exothermen Prozeß zersetzt, bei dem Temperaturen entstehen können, die die Sintertemperatur der umgebenden Fasermasse übersteigen, so daß der Dämmstoff in der Umgebung der heißen Einschlüsse vollständig zerstört wird und das Endprodukt so schadhaft ist, daß es oftmals nicht mehr zum Einsatz kommen kann. Da sich dieser Zerstörungsprozeß über mehrere Tage erstrecken kann, ergeben sich auch bei der Weiterverarbei­ tung bis hin zur Lagerhaltung sicherheitstechnische Schwie­ rigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch welches ein homogenes Mineralwollevlies hergestellt wird, aus dem die heißen Einschlüsse entfernt sind.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lage der heißen Einschlüsse von einem Sensor geor­ tet wird, und die in dem Sensor gewonnenen Lagemeßdaten zur Steuerung eines Düsensystems dienen, welches auf die heißen Einschlüsse einwirkt.
Eine vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens ist gekenn­ zeichnet durch eine solche Steuerung des Düsensystems, daß große Einschlüsse aus dem Mineralwollevlies ausgebracht und kleine materialunschädliche Einschlüsse abgekühlt werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß der Druck des Düsensystems in Abhängigkeit von der Größe und der Wärmekapazität des ermittelten Einschlusses geregelt wird.
Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß als Sensor eine Infrarot- oder Thermo-Kamera verwendet wird, welcher ein Rechner zugeordnet wird, durch den die Lagemeßdaten für die Steuerung des Düsensystems erstellt werden.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Sensor eine Zeilenkamera verwendet, welche die gesamte Breite des kontinuierlich geförderten Mineral­ wollevlieses zeilenweise nacheinander erfaßt, so daß ein thermisches Bild des Mineralwollevlieses erzeugt und über einen Rechner die entsprechenden Steuerungsdaten für das Düsensystem erstellt werden.
Eine besondere Wirksamkeit des Verfahrens hat sich erwie­ sen, wenn das Düsensystem mit einem Druck von über 180 × 10⁵ Pa bis etwa 1000 × 10⁵ Pa betrieben wird.
Die Hochdruckdüsen werden bevorzugt mit Luft oder Wasser beaufschlagt. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Luft- bzw. Wasser­ düsen nur in einem begrenzten Raum und nur für kurze Zeit wirksam sind, so daß das durch das Düsensystem behandelte Primärvlies in seiner Grundsubstanz erhalten bleibt und der Vorgang keinen Einfluß auf die endgültige Fertigstellung des Endproduktes hat. Dies gilt insbesondere dann, wenn zunächst ein dünnes Primärvlies hergestellt wird, welches in einem nachgeschalteten Pendelaggregat quer zur Förder­ richtung aufgefaltet wird, so daß dann ein wesentlich dickeres Sekundärvlies entsteht, welches keine schädlichen Einschlüsse mehr aufweist und somit in einem homogenen Zustand einem bekannten Härteofen zum Aushärten des Binde­ mittels zugeführt werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens mit einer Sammelkammer, in der ein Mineralwollevlies auf einer kontinuierlich angetriebenen Fördervorrichtung gebildet und das Mineralwollevlies aus der Sammelkammer ausgetragen wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeich­ net, daß ein Sensor vorgesehen ist, welcher derart ausge­ bildet und angeordnet ist, daß mit möglichst geringem Abstand nach Austritt des Mineralwollevlieses aus der Sammelkammer in dem Mineralwollevlies befindliche heiße Einschlüsse in ihrer Lage geortet werden, und mit Abstand von dem Sensor ein Düsensystem vorhanden ist, welches entsprechend den in dem Sensor gebildeten Lagemeß­ daten betätigbar ist, so daß ein Düsenstrahl auf jeden heißen Einschluß einwirkt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung ergeben sich aus den Unteransprüchen 8 bis 18.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung im Schema dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teils im Verti­ kalschnitt, auf eine Sammelkammer mit einer anschließenden erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Sammelkammer 1 mit einer Saugkammer 2 und einem Zerfaserungsaggregat 3, welches in üblicher Weise mit einer Schmelze beaufschlagt wird, so daß Mineralfasern 4 ausgeschleudert werden, die mit einem Bindemittel besprüht werden und sich zu einem Primärvlies bzw. einem Mineralwollevlies 11 auf dem oberen Schrägtrum 6 eines luftdurchlässigen Endlosförderbandes 5 sammeln. Das Endlosförderband 5 ist bei diesem Ausführungs­ beispiel um Umlenkrollen 7, 8, 9 und 10 geführt und wird kontinuierlich in Pfeilrichtung angetrieben. Das Primär­ vlies 11 tritt an einem Austrittsschlitz 12 aus der Sammel­ kammer heraus, an welcher Stelle sich oberhalb des Mineral­ wollevlieses eine Dichtwalze 13 befindet, welche einerseits zum Abdichten des Austrittsschlitzes 12 und andererseits zur Verdichtung des Mineralwollevlieses 11 zu einem konti­ nuierlich weiterbewegten Mineralwollevlies dient. Nach dem Übergang von dem Endlosförderband 5 im Bereich der Umlenkrolle 7 gelangt das Mineralwollevlies 15 auf ein End­ losförderband 14 und von hier aus, unter Freilassung eines querverlaufenden Schlitzes von beispielsweise 3 cm Breite, auf einen weiteren Bahnförderer 16, beispielsweise in Form eines angetriebenen Rollenrostes.
Fig. 1 zeigt ferner schematisch, daß ein Sensor 17 vorge­ sehen ist, welcher derart ausgebildet und angeordnet ist, daß mit möglichst geringem Abstand nach dem Austritts­ schlitz 12 des Mineralwollevlieses 11, 15 aus der Sammel­ kammer 1 in dem Mineralwollevlies befindliche heiße Ein­ schlüsse in ihrer Lage geortet bzw. festgestellt werden. Die mit den strichpunktierten Linien 18 veranschaulichte Blickrichtung des Sensors 17 trifft bei diesem Ausführungs­ beispiel auf einen Bereich 19 des Mineralwollevlieses 15, und zwar über die gesamte Breite des Mineralwollevlieses, also senkrecht zur Bildebene der Fig. 1 gesehen. Mit Abstand von dem Sensor ist ein Düsensystem 20 vorhanden, welches entsprechend den in dem Sensor 17 gebildeten Lage­ meßdaten betätigbar ist, so daß ein Düsenstrahl auf jeden heißen Einschluß einwirkt, der sich in dem Mineralwolle­ vlies 15 befindet.
Das Düsensystem 20 ist derart betätigbar ausgebildet, daß große heiße Einschlüsse aus dem Mineralwollevlies 15 ausge­ bracht bzw. durch einen starken Düsenstrahl ausgeblasen werden. Die großen Einschlüsse treten durch den Schlitz zwischen den beiden Bahnförderern 14 und 16 hindurch und gelangen auf eine Austragvorrichtung 21, die, gemäß Fig. 1, beispielsweise als gekühlte Blechrinne oder, gemäß Fig. 2, als angetriebene Schnecke 23 in einem Schneckentrog aus­ gebildet sein kann. Das Düsensystem 20 ist aber auch so ausgebildet, daß kleine materialunschädliche Einschlüsse lediglich durch einen Düsenstrahl abgekühlt werden.
Vorteilhafterweise besteht der Sensor 17 aus einer Infra­ rot- oder Thermo-Kamera und einem Rechner, in dem die Lage­ meßdaten bezüglich der georteten heißen Einschlüsse für die Steuerung des Düsensystems 20 erstellt werden. Der Sensor 17 kann vorteilhafterweise eine Zeilenkamera aufweisen, welche so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie die gesamte Breite des kontinuierlich geförderten Mineral­ wollevlieses 15 zeilenmäßig nacheinander erfaßt, ein ther­ misches Bild des Mineralwollevlieses erzeugt und über einen Rechner die entsprechenden Steuerungsdaten erstellt und an das Düsensystem 20 ausgibt.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung weist das Düsensystem 20 eine Vielzahl von Einzeldüsen auf, welche quer zur Förderrich­ tung des Mineralwollevlieses 15 mit Abstand und auf die gesamte Breite verteilt über dem Mineralwollevlies angeord­ net sind. Dabei ist jede Einzeldüse von dem Rechner ansteu­ erbar. Das Düsensystem 20 ist vorteilhafterweise mit Hoch­ druckdüsen für Drücke zwischen 180 bis hin zu 1000 × 10⁵ Pa ausgestattet. Dabei können die Hochdruckdüsen wahlweise als Luft- oder Wasserstrahldüsen ausgebildet sein. Bei Verwen­ dung von Wasserstrahldüsen eignen sich als besonders gün­ stig sogenannte Flachstrahldüsen. Eine besondere Ausgestal­ tung wird dadurch erreicht, daß das Düsensystem 20 einen quer zur Förderrichtung des Mineralwollevlieses 15 verlau­ fenden Düsenbalken aufweist, an dem die Einzeldüsen mit den jeweiligen Steuervorrichtungen befestigt sind. Eine Beson­ derheit wird noch dadurch erreicht, daß das thermische Bild in der Zeilenkamera in Sektoren eingeteilt ist, und daß jedem Sektor eine nachgeschaltete Wasser- oder Luftdüse im Düsensystem zugeordnet ist. Je nach Dichtegrad der Raste­ rung ist eine Vielzahl von Düsen quer zur Förderrichtung anzuordnen.
Die wesentliche Wirkungsweise der oben erläuterten erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ist folgende. Wenn von dem Sensor, beispielsweise von der Thermo-Kamera, ein heißer Einschluß in dem Mineralwollevlies festgestellt bzw. geortet worden ist, so ermittelt der nachgeschaltete Rechner dessen Lage und ordnet diese einer nachgeschalteten Düse des Düsen­ systems zu. Darüber hinaus wird die Zeit in Abhängigkeit der Fördergeschwindigkeit ermittelt, nämlich die Zeit, bis zu der der heiße Einschluß die betreffende Düse erreicht. Nach Erreichen der Düse wird mittels eines Luftstrahls oder eines Wasserstrahls der Einschluß aus der Mineralwollebahn gewissermaßen herausgeschossen und fällt auf die unterhalb des Mineralwollevlieses 15 befindliche Austragvorrichtung 21 bzw. 22, 23, welche die heißen Partikel aus der Vorrich­ tung austrägt und an einen Ort transportiert, an dem es abkühlen bzw. abgekühlt werden kann. Es versteht sich, daß die jeweilige Düsenbetätigung nur kurzzeitig erfolgt. Für die Hochdruckdüsen werden Werkstoffe mit solchen Werk­ stoffeigenschaften eingesetzt, daß ein Nachtropfen der Düsen im Falle der Wasserstrahldüsen vermieden wird.
Verallgemeinernd wird noch folgendes ausgeführt. Die Kühl- und Transportwirkung der Düsenstrahlen des Düsensystems hängen im wesentlichen von der Masse des betreffenden Gas- oder Flüssigkeitsstroms sowie von der Geschwindigkeit des Düsenstrahls ab. Die Regelung des Düsensystems erfolgt demgemäß nach den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten. Wenn es in dem einen Extremfall darum geht, insbesondere nur kleine heiße Einschlüsse abzukühlen, genügt ein kurzer Wasserstrahl ohne größeren Druck, im Grenzfall also ledig­ lich unter der Schwerkraft des Wasserstrahls. Je schneller die Abkühlung oder das Ausbringen heißer Einschlüsse erfol­ gen soll und je größer die Einschlüsse sind, um so höher ist der Gas- oder Flüssigkeitsdruck des Düsensystems zu regeln, wobei in vielen Fällen, insbesondere zu Abkühlung, bereits ein Druck von 5 × 10⁵ Pa genügt.
Eine Alternative zu der oben erläuterten Zeilenkamera ergibt sich dadurch, daß der Sensor stationär, jedoch sehr schnell hin- und herschwenkbar, angeordnet ist, so daß er während der Schwenkbewegung das kontinuierlich geförderte Mineralwollevlies gewissermaßen zeilenweise abtastet und die vorhandenen heißen Einschlüsse ortet. Auch zu dem Düsensystem gibt es eine konstruktive Alternative, nämlich daß nur ein Düsensystem auf einem Schlitten hin- und her­ beweglich angeordnet ist, welcher sich quer über das Mine­ ralwollevlies erstreckt. Diese Konstruktion ergibt eine wesentliche Vereinfachung, insbesondere auch in bezug auf die Steuerung des Düsensystems, und ist besonders dann mit Vorteil vorzusehen, wenn die heißen Einschlüsse, die in dem Endprodukt schädlich sind, verhältnismäßig selten auftreten.

Claims (17)

1. Verfahren zum Unschädlichmachen von in einem Mineral­ wollevlies (11, 15) befindlichen heißen Einschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß deren Lage von einem Sensor (17) geortet wird und die gewonnenen Lagemeßdaten zur Steuerung eines auf die heißen Einschlüsse einwirkenden Düsensystems (20) verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Düsensystems (20) große Einschlüsse aus dem Mineralwollevlies ausgebracht und kleine materialunschädliche Einschlüsse abgekühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Düsensystems in Abhängigkeit von der Größe und der Wärmekapazität des ermittelten Einschlusses geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor (17) eine Infrarot- oder Thermo-Kamera verwendet, dieser ein Rechner zugeordnet wird und damit die Lagemeßdaten für die Steuerung des Düsen­ systems (20) erstellt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Zeilenkamera als Sensor (17) die gesamte Breite des kontinuierlich geförderten Mineralwollevlieses (11, 15) zeilenweise nacheinander erfaßt, ein thermisches Bild des Mineralwollevlieses (11, 15) erzeugt und über einen Rechner die entspre­ chenden Steuerungsdaten für das Düsensystem (20) erstellt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsensystem (20) mit einem Druck von über 180 × 10⁵ Pa bis 1000 × 10⁵ Pa betrieben wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Sammelkammer (1), eine kontinuierlich ange­ triebene Fördervorrichtung (5, 6; 14, 16), einen Sensor (17), der mit geringem Abstand zum Austritt (12) des Mineralwollevlieses (11, 15) aus der Sammelkammer (1) angeordnet ist, wobei mit Abstand zu dem Sensor (17) ein Düsensystem (20) vorhanden ist, welches entsprechend den in dem Sensor (17) gebildeten Lagemeßdaten betätigbar ist, und einem Düsenstrahl, der auf jeden heißen Einschluß einwirkt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (17) aus einer Infrarot- oder Thermo- Kamera und einem Rechner besteht, in dem die Lagemeß­ daten für die Steuerung des Düsensystems (20) erstellbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (17) eine Zeilenkamera und einen Rechner aufweist, der die Steuerungsdaten erstellt und an das Düsensystems (20) ausgibt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsensystem (20) eine Vielzahl Einzeldüsen aufweist, welche quer zur Förderrichtung des Mineral­ wollevlieses (15) mit Abstand und auf die gesamte Breite verteilt über diesen angeordnet sind, wobei jede Einzeldüse von dem Rechner ansteuerbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsensystem (20) mit Hochdruckdüsen für Drücke zwischen 180 bis 1000 × 10⁵ Pa ausgestattet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckdüsen wahlweise als Luft- oder Wasserstrahldüsen ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahldüsen als Flachstrahldüsen ausge­ bildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Bild in einer Zeilenkamera in Sektoren eingeteilt ist, und jedem Sektor eine nach­ geschaltete Wasser- oder Luftdüse zugeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Düsensystems (20) in der Förder­ vorrichtung (14, 16) für das Mineralwollevlies (15) ein querverlaufender Schlitz vorgesehen ist, durch den die ausgeblasenen heißen Einschlüsse austreten und auf einen Querförderer (21; 22, 23) gelangen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Querförderer aus einer gekühlten Blechrinne (21) oder einem Schneckenförderer (22, 23) besteht.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsensystem (20) einen querverlaufenden Düsenbalken aufweist, an dem die Einzeldüsen mit den Steuervorrichtungen befestigt sind.
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