DE2638412A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mineralwolle - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mineralwolleInfo
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Description
Dipi--I"c r^r-iM.-l; r::-hae
τ·?.*.*·- ί ?Ti vf0\t
Anmelderin: ROCKWOOL INTERNATIONAL A/S
501, Hovedgaden
DK-2640 Hedehusene / Dänemark
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Mineralwolle
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Mineralwolle, wobei ein Strom flüssiger Schmelze auf die
Umfangsoberflache mindestens eines schnell drehenden Rotors in der Weise gerichtet wird, daß die Schmelze an dieser
Fläche haftet und in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die Fasern durch einen mindestens entlang
eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und zum Sammeln weiter gefördert werden, sowie auf
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung von Mineralwolle wird ein Strom von flüssiger Schmelze bei einer Temperatur erzeugt, welche normalerweise
im Bereich von 1000 C bis l400 C liegt, und zwar
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erfolgt die Produktion durch Schmelzen von Gestein, Schlacken, glasbildenden Rohmaterialien und anderen anorganischen Materialien
in einem Ofen, normalerweise in einem Kupolofen. Die Schmelze wird zu einer Umfangsoberfläche einer Anzahl, üblicherweise
vier, schnell drehender Rotoren geleitet. Die paarweise angeordneten Rotoren drehen in entgegengesetzten Richtungen
zueinander, wobei der Hauptstrom der Schmelze jeweils von dem oberen Rotor zu dem nächsten folgenden Rotor geschleudert
wird usw.,bis alle Schmelze von den Rotoren in Form von Schmelzfasern ausgeschleudert ist. Dieses Verfahren wird
üblicherweise als Kaskaden-Spinnverfahren bezeichnet.
Um die Fasern abzukühlen, sowie um sie zu einer Fördervorrichtung zu bewegen, auf welcher sie gesammelt und zu einem
weiteren Verarbeitungsverfahren für die Herstellung von Matten, Platten usw. für thermische und akkustische Isolation
weitertransportiert werden, wird ein Luftstrom entlang des Umfanges des Rotors von einer Luftverteilereinrichtung eingeführt.
Um ein zu starkes Abkühlen des Schmelzstromes zwischen den Rotoren zu vermeiden, wird in dem Zwischenraum
zwischen den Rotoren keine Luft eingeführt. Die Luft wird annähernd parallel zu den Rotorachsen eingeführt.
Produkte, die aus nach dem oben erläuterten Verfahren hergestellter
Mineralwolle gearbeitet werden, besitzen meist ^ eine nicht zufriedenstellende Zugfestigkeit, was zu einem
Nachteil für die Endprodukte führt, die leicht während des
Transportes und der Anbringungen bzw. Montage beschädigt
709810/0833
oder zerstört werden. Dieser Mangel an ausreichender Zugfestigkeit kann aber ebenfalls nachteilig bei einigen Veiterverarbeitungsverfahren sein, durch welche die Mineralwolle
auf einer ersten Fördervorrichtung zu einer verhältnismäßig dünnen Lage gesammelt wird, wobei dann die Mineralwolle nach
dieser ersten Fördervorrichtung in eine· Überlapp^ungsvorgang
zu einer dickeren Matte geschichtet wird. Die geringe Zugfestigkeit findet sich meistens bei Produkten, die ein geringes spezifisches Gewicht aufweisen, und hat zur Folge, daß
das Mineralwollprodukt mit einer Dichtigkeit von etwa 20 kg/m , was andererseits ökonomisch sehr günstig ist, nicht mit einer
Zugfestigkeit hergestellt werden kann, welche für die Behandlung während des Transportes und der Installation ausreichen
würde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Mineralwolle zu schaffen, durch
welches Produkte mit einer wesentlich verbesserten Zugfestigkeit gewonnen werden können.
Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, daß die verhältnismäßig geringe Zugfestigkeit von Mineralwolle,
die in einem Kaskaden-Spinnvorgang gewonnen wird, auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die bearbeitete Mineralwolle
aus Faserbüscheln besteht und nicht aus gleichmäßig verteilten Fasern. Die Büschel können Abmessungen von wenigen Zentimetern
aufweisen, und meist ist die Dichtigkeit der Faserbüschel größer als die durchschnittliche Dichtigkeit der Mineralwolle.
709810/0833
Die Anzahl der Fasern in den Bereichen zwischen den Büscheln ist daher zu gering, um eine ausreichende und zufriedenstellende
Verbindung zwischen den Fasern in diesen Bereichen herzustellen und um zu verhindern, daß die Mineralwolle während
der normalen Behandlung auseinander gerissen wird.
Nach Untersuchungen, was bei dem Kaskaden-Spinnvorgang im
Bereich rund um einen Rotor geschieht, ist die Bildung der
Faserbüschel auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Fasern durch das Spinnen bzw. während der Faserherstellung einen
zusammenhängenden Schleier ausbilden, welcher in einem
gewissen Ausmaße durch die Drehbewegung des Rotors mitgerissen wird, und zwar durch den mechanischen Zusammenhalt
mit der auf den Rotoren haftenden Schmelze. Zu gleicher Zeit wird der Schleier in einem gewissen Grad in axialer Richtung des Rotors ausgeschleudert, bis der Schleier durch den Luftstrom auseinander gerissen wird und sich so zusammenhängende Faserbüschel bilden, bei denen die Fasern untereinander verwirrt bzw. verfilzt sind.
Bereich rund um einen Rotor geschieht, ist die Bildung der
Faserbüschel auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Fasern durch das Spinnen bzw. während der Faserherstellung einen
zusammenhängenden Schleier ausbilden, welcher in einem
gewissen Ausmaße durch die Drehbewegung des Rotors mitgerissen wird, und zwar durch den mechanischen Zusammenhalt
mit der auf den Rotoren haftenden Schmelze. Zu gleicher Zeit wird der Schleier in einem gewissen Grad in axialer Richtung des Rotors ausgeschleudert, bis der Schleier durch den Luftstrom auseinander gerissen wird und sich so zusammenhängende Faserbüschel bilden, bei denen die Fasern untereinander verwirrt bzw. verfilzt sind.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Luftrom aus Teilluftströmen gebildet wird, die Seite an Seite nahe der äußeren Kontur jedes Rotors eingeführt
werden, und daß jeder Teilstrom eine solche Richtung erhält, daß er an der Einführungsstelle neben einer axialen auch eine tangentiale Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung des Rotors
aufweist.
daß der Luftrom aus Teilluftströmen gebildet wird, die Seite an Seite nahe der äußeren Kontur jedes Rotors eingeführt
werden, und daß jeder Teilstrom eine solche Richtung erhält, daß er an der Einführungsstelle neben einer axialen auch eine tangentiale Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung des Rotors
aufweist.
709810/0833 . 5 .
Infolge der tangentialen Geschwindigkeitskomponente des Luftstromes
rund um den Rotor wird erreicht, daß der Faserschleier geöffnet wird, bevor er weggerissen wird und Faserbüschel
bildet. Auf diese Weise wird die Dichtigkeit der Faserbüschel zu einem solchen Ausmaß verringert, daß eine im wesentlichen
gleichmäßige Minralwolle hergestellt werden kann.
Es hat sich in der Praxis erwiesen, daß die so hergestellten Mineralwollprodukte eine Zugfestigkeit erhalten, welche nahezu
doppelt so groß wie die Zugfestigkeit von Produkten ist, die
nach dem bekannten Verfahren gewonnen werden. Die wesentlich verbesserte Zugfestigkeit ist darauf zurückzuführen, daß die
Fasern wesentlich gleichmäßiger in der Mineralwolle verteilt sind, und zwar begründet durch die Verringerung der Dichte
der Mineralfaserbüschel.
Die Erfindung hat ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorerläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand.
Ausgegangen wird von einer Vorrichtung, welche mindestens einen schnell drehenden Rotor aufweist, auf dessen
Umfemgsoberflache ein Strom flüssiger Schmelze in der Weise
gerichtet ist, daß die Schmelze an dieser Fläche haftet und in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die
Fasern durch einen mindestens entlang eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und
zum Sammeln weiter gefördert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
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daß nahe jedem Rotor und zu mindestens einem Teil seines Umfangs ein Schlitz konzentrisch zu dem Rotor vorgesehen ist,
daß in dem Schlitz Flügel zur Bildung von Teilluftströmen
derart angeordnet sind, daß diese Teilluftströme an ihrer
Einführungsstelle neben einer axialen Geschwindigkeitskomponente auch eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente
entsprechend der Bewegungsrichtung des Rotors aufweisen, und daß der Abstand zwischen den Flügeln so gewählt ist, daß
die Teilluftströme den Luftstrom zum Kühlen und Fördern
ergänzen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich dadurch, daß ein Flansch am Umfang des
betreffenden Rotors die eine Begrenzung und eine Wand der Luftverteilerkammer die andere Begrenzung des Schlitzes
bilden, und daß die Flügel auf dem Flansch des Rotors und im wesentlichen parallel zur Rotorachse befestigt sind. Durch
diese Ausbildung erhält man eine gute Übereinstimmung zwischen der tangentialen Geschwindigkeit und der Drehgeschwindigkeit
des Rotors.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besteht darin, daß die Flügel an der Luftverteilerkaramer angeordnet sind und einen Winkel zu der Rotorachse
bilden. Mit dieser Ausbildung ist es möglich, den Luftstrom zu ändern und auch dessen Richtung auf dem Umfang des
Rotors, und des weiteren kann der Luftstrom in dem Zwischenraum zwischen den Rotoren vermindert werden, um die Kühl-
709810/0833 _ 7 _
wirkung auf den Strom der Schmelze zu verringern.
Schließlich wird noch im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß in dem Bereich, in dem der Strom der Schmelze zugeführt
wird, ein Schirm vorgesehen ist, um ein zu starkes Abkühlen des Schmelzstromes zu verhindern.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rotors zur Erzeugung von Mineralwollfasern, wobei das Prinzip
des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Rotor und eine Verteilerkammer mit einer Anordnungsweise, bei
welcher die Blätter bzw. Flügel auf dem Rotor angeordnet sind,
Fig. 3 eine Einzelheit eines Rotors und einer Verteilerkammer
im Schnitt, wobei die Blätter bzw. Flügel in dem Lufteinführungsschlitz angeordnet sind und
Fig. k + 5 Schnitte gemäß den Schnittlinien A-A und B - B
in den entsprechenden Fig. 2 und 3·
Fig. 1 zeigt einen Rotor 1, der in Richtung des Pfeiles 0 rotiert. Ein Strom von flüssiger Schmelze fällt auf die
709810/0833 .
Umfangsoberflache 10 des Rotors, wobei die Schmelze zunächst
auf der Oberfläche haftet und von dem Rotor über eine gewisse Wegstrecke mitgeführt wird, bevor sie von dem Rotor in Form
von Fasern ausgeschleudert wird. Entlang der Umfangsoberflache
des Rotors ist konzentrisch mit diesem ein Schlitz 11 angeordnet, durch welchen ein Luftstrom eingeführt wird, der zum
Transport und zum Kühlen der Fasern dient. In dem Schlitz 11 sind Blätter bzw. Flügel 8 so angeordnet, daß sie einen Luftstrom
erzeugen, der eine axiale Geschwindigkeitskomponente V mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente V, in der
Drehrichtung des Rotors aufweist.
Durch Einführung von Kühlluft in dieser Weise wird der Schleier von Fasern, der den Rotor umgibt, geöffnet bzw.
aufgelockert, bevor die Fasern in Form von Büscheln zu einer
Sammelvorrichtung in Form eines perforierten Bandes transportiert werden. Von der Unterseite des perforierten Bandes
wird die Luft abgesaugt, um die Fasern oder Faserbüschel als Mineralwollmatte zur Ablage zu bringen.
Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch einen Rotor 1, welcher auf einer Welle 5 montiert ist, die in einem Lager 6 umläuft.
Der Rotor 1 weist eine Trommel mit einer Umfangsoberfläche auf sowie Flansche bzw. Scheiben 2 und 3· Die Flansche bzw.
Scheiben und die Trommel sind mittels einer Schraubenmutter k
gegen eine Schulter 5a der Welle 5 angezogen. Entlang dem
Umfang der Trommel ist ein Schlitz 11 vorgesehen, und zwar zwischen einem Kragen des inneren Flansches bzw. der Scheibe
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einerseits und einer Wand 7 einer Luftverteilerkammer andererseits.
Die Luftverteilerkammer umgibt das Lager 6. In dem Schlitz 11 sind Blätter bzw. Flügel 8 auf dem Rand des Kragens
angeordnet. Die Blätter bzw. Flügel 8 verlaufen im wesentlichen parallel zu der Rotorachse, und sie erzeugen
einen Luftstrom mit tangentialer Geschwindigkeit V , und zwar aufgrund der Rotation der Flügel mit dem Rotor.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der zum Einführen
der Kühl- und Förder-Luft bestimmten Bauteile. Der Schlitz ist hierbei zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten
Flanschen der Wand 7 der Luftverteilerkammer angeordnet. In dem Schlitz 11 sind Blätter bzw. Flügel 9 angeordnet, die
einen Winkel mit der Rotorachse bilden.
Fig. k zeigt einen Schnitt gemäß Schnittlinie A-A in
Fig. 2. Hieraus kann man erkennen, daß die Flügel 8 im wesentlichen parallel zu der Rotorachse verlaufen, während
Fig. 5 gemäß Schnitt B - B in Fig. 3 verdeutlicht, daß die
Flügel 9 unter einem Winkel zu der Rotorachse angestellt sind.
Mit der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird erreicht, daß die
tangentiale Geschwindigkeit der Luft genau der Geschwindigkeit der äußeren Oberfläche des Rotors entspricht. Ferner
kann das Gehäuse des Lagers als Luftverteilerkammer genutzt werden, wodurch sich dieser Teil der Maschine leichter
reinigen und warten läßt. Ein gewisser Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der unvermeidliche. Abstand
- 10 -
709810/0833
zwischen den Rändern der Flügel in der Formation eine unbeabsichtigte
Turbulenz des Luftstromes ergeben kann. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 hat diesen Nachteil nicht und
macht außerdem möglich, daß der Luftstrom entlang dem Schlitz variiert werden kann, z.B. ist es möglich, den Luftstrom auf
die Sinführungsstelle des Schmelzflusses zu reduzieren, um die Kühlwirkung an diesem Punkt zu vermindern.
Ein wärmeisolierendes, ein Bindemittel enthaltendes Material, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
wird, hat eine Dichte bzw. ein spezifisches Gewicht von 29 kg/m . Normalerweise enthält Isoliermaterial ein Bindemittel,
welches die Fasern an ihren Berührungspunkten miteinander verbindet. Das Bindemittel im Isoliermaterial ist
ein Pnolic-Harz, welches bis zu 1,45 % des Gesamtgewichtes des Materials ausmacht. Die Zugfestigkeit dieses Isoliermaterials
beträgt 11,0 kN/ra . Im Vergleich hierzu beträgt bei einem Isoliermaterial, welches nach einem bekannten
Kaskaden-Faserherstellungsverfahren gewonnen wird und welches gleiche Dichte und einen gleichen prozentualen Anteil an
Bindemittel enthält, die Zugfestigkeit 6,3 kN/m2.
70^810/0033
Claims (1)
- Patentansprüche'I.) Verfahren zum Herstellen von Mineralwolle, wobei ein Strom flüssiger Schmelze auf die Umfangeoberfläche mindestens eines schnell drehenden Rotors in der Weise gerichtet wird, daß die Schmelze an dieser Fläche haftet und in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die Fasern durch einen mindestens entlang eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und zum Sammeln wiiter gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom aus Teilluftströmen gebildet wird, die Seite an Seite nahe der äußeren Kontur jedes Rotors eingeführt werden, und daß jeder Teilstrom eine solche Richtung erhält, daß er an der Einführungsstelle neben einer axialen auch eine tangentiale Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung des Rotors aufweist.2. Vorrichtung durch Duchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche mindestens einen schnell drehenden Rotor aufweist, auf dessen Umfangsoberfläche ein Strom flüssiger Schmelze in der Weise gerichtet ist, daß die Schmelze an dieser Fläche haftet und'in Form von Fasern hiervon abgeschleudert wird, und wobei die Fasern durch einen mindestens709810/08 3entlang eines Teiles des Umfangs jedes Rotors eingeführten Luftstrom abgekühlt und zum Sammeln weiter gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß nahe jedem Rotor (l) und zu mindestens einem Teil seines Umfangs (lO) ein Schlitz (Ii) konzentrisch zu dem Rotor vorgesehen ist, daß in dem Schlitz Flügel (8) zur Bildung von Teilluftströmen derart angeordnet sind, daß diese Teilluftströme an ihrer Einführungsstelle neben einer axialen Geschwindigkeitskomponente (Va) auch eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente (Vt) entsprechend der Bewegungsrichtung des Rotors aufweisen, und daß der Abstand zwischen den Flügeln (8) so gewählt ist, daß die Teilluftströme den Luftstrom zum Kühlen und Fördern ergänzen.3» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch (3) am Umfang des betreffenden Rotors (l) die eine Begrenzung und eine Wand der Luftverteilerkammer (7) die andere Begrenzung des Schlitzes (ll) bilden, und daß die Flügel (8) auf dem Flansch (3) des Rotors (l) und im wesentlichen parallel zur Rotorachse befestigt sind.4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (9) an der Luftverteilerkammer (7) angeordnet sind und einen Winkel zu der Rotorachse bilden.5· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem der Strom der Schmelze zugeführt wird, ein Schirm vorgesehen ist, um ein zu starkes Abkühlen des Schmelzstromes zu verhindern.709810/08 3 3
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