DE2729167C2 - Vorrichtung zur Faserbildung aus einer Mineralschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Faserbildung aus einer Mineralschmelze gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1.

Zur Herstellung von Mineralwolle benutzt man in der Regel eine aus einem geeigneten Schmelzofen abfließende Mineralschmelze einer Temperatur, die zwischen 1000und 1400⁰C liegt. Indem üblicherweise als Kuppelofen ausgebildeten Schmelzofen werden geeignete Steinarten, Schlacken, glasbildende Rohmaterialien und andere anorganische Materialien geschmolzen und die Schmelze läßt man vorzugsweise von zwei mit Abstand nebeneinander befindlichen Abflußrinnen des Schmelzofens her auf jeweils ein oberes, etwa trommeiförmiges primäres Spinnrad eines Spinnaggregates abfließen, das darunter noch ein weiteres, in Kaskade nachgeschaltetes sekundäres Spinnrad aufweist. Die auf das primäre Spinnrad abgeflossene Schmelze wird von demselben auf das sekundäre Spinnrad abgeschleudert von welchem die hierbei von der erkalteten Schmelze gebildeten Fasern schließlich auf ein Sammelband weiter abgeschleudert werden, auf dem sie beispielsweise zu einer Mineralwollematte gesammelt werden.

Bei einer solchen bekannten, der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechenden und durch die US-PS 28 07 048 offenbarten Vorrichtung weisen die ^:n einem

ίο gewissen Abstand parallel nebeneinander gelagerten sekundären Spinnräder der beiden spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Spinnaggregate jeweils dieselbe Drehrichtung wie die zugeordneten primären Spinnräder auf, wobei die der Symmetrieebene näher

Ii liegenden sekundären Spinnräder an ihren einander zugekehrten Umfangsteilen beide von oben nach unten rotieren. So hergestellte Mineralwolleerzeugnisse weisen indessen häufig eine nur unbefriedigende Zugfestigkeit auf, so daß sie beispielsweise während des Transportes oder ihrer Anbringung leicht einreißen oder ganz zerreißen. Die mangelhafte Zugfestigkeit kann auch schon die erste Bildung einer zusammenhängenden Mineralwollematte auf an das Aufsammelband anschließenden Transportbändern erschweren, wenn mehr oder weniger dünne Matten hergestellt werden sollen.

Aufgrund von Untersuchungen ist bekannt, daß die mangelhafte Zugferjigkeit der in der vorgenannten Weise gesponnenen Mineralwollematten ihren Grund darin hat, daß die erzeugten Matten aus recht unterschiedlichen Faserstrukturen zusammengesetzt sind. Insbesondere enthalten die Matten häufig zu Wollebäuscheln vereinigte Faserknäuel mit einer gegenüber der durchschnittlichen Faserdichte der Malte wesentlich größeren Dichte. Die Bäusche! bilden dabei die Ursache für eine zwischen ihnen unzureichende Faserdichte, so daß die hergestellten Matten leicht zwischen den Bäuschein einreißen, wenn sie bei ihrer Weiterbearbeitung, ihrem Transport oder ihrer sonstigen Handhabung, beispielsweise bei ihrer Anbringung an einer Wand, Zugbeanspruchungen ausgesetzt werden.

Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß sich die ungünstige Bäuschclbildung der Mineralwollefasern vor allem im Bereich der Spinnräder der Vorrichtung vollzieht. Zwar dreht sich üblicherweise jedes Paar von Spinnrädern, von welchen das eine Spinnrad die Schmelze abgibt und das andere die Schmelze aufnimmt, in solcher Weise, daß die sich ergebenden Wirbel unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen und dabei einander entgegenwirken. Bei der bekannten Vorrich-

Ό tung nach der US-PS 28 07 048, bei der die von der Schmelze gebildeten, noch nicht ganz erstarrten Fasern zwischen den beiden sekundären Spinnrädern nach unten weggeschleudert werden, trägt aber auch die Tatsache zu der ungünstigen Bäuschelbildung bei, daß die noch nicht erstarrten Fasern hierbei zwischen den beiden sekundären Spinnrädern hin- und hergeschleudert werden. Außerdem ergibt sich durch das Abschleudern der Fasern von den beiden sekundären Spinnrädern nach unten ein nur verhältnismäßig schwacher Zusammenhalt der Fasern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung so zu vervollkommnen, daß bei ihrem Gebrauch zur Faserbildung aus der Mineralschmelze möglichst keine zu Wollebäuscheln vereinigten Faserknäuel mehr entstehen und die nit ihr hergestellten Mincralwollematten in ihrer Faserstruktur einen besseren Zusammenhalt und damit eine höhere Zugfestigkeit als bisher aufweisen.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß, ausgehend von der Gattung des Patentanspruchs 1, durch die in dessen kennzeichnendem Teil wiedergegebene Lehre gelöst.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme nicht nur die an früherer Stelle genannten ungünstigen Restwirbel der von den Spinnaggregaten abgegebenen Fasern sich nahezu ganz gegenseitig aufheben lassen, sondern daß durch die vorgeschlagene nahe nebeneinander liegende Anordnung der beiden sekundären Spinnräder auch kein Hin- und Herschieudern der noch im Entstehen begriffenen Fasern zwischen diesen beiden Spinnrädern mehr möglich ist. Schließlich werden die von den beiden sekundären Spinnrädern abgeschleuderten Fasern bei der erfindungsgemäßen Maßnahme entgegen ihrer Schwerkraft nach oben abgeschleudert und von dort unter Einwirkung eines von einem Gebläse oder einer ähnlichen Vorrichtung erzeugten Luftstromes dem Sammelband zugeführt, wodurch sich eine sehr gleichmäßige Verteilung der Fasern des dem Sammelband zugeführten Faserstromes sowohl quer über dasselbe als auch in dessen Längsrichtung erzielen läßt, und zwar im Gegensatz zu den bisher bei ähnlichen Vorrichtungen bekanntgewordenen Förderluftströmen, welche die vorgenannte ungünstige Wirbelbildung und damit auch die Bäuschelbildung in dem von den Spinnaggregaten nach dem Aufsammelband hin abgeschleuderten Faserstrom im allgemeinen noch vermehrt hatten.

Der zwischen den beiden nahe nebeneinander angeordneten Spinnrädern natürlich noch erforderliche kleine Abstand kann leicht aus praktischen Versuchen ermittelt werden, wobei maßgeblich die Viskosität der abgegebenen Mineralschmelze zu berücksichtigen ist. die wiederum einerseits von der Art der verwendeten Mineralien und andererseits von der Temperatur der Schmelze abhängt.

Während man die Spinnräder jedes der beiden Spinnradaggregate zweckmäßig in jeweils einer Ebene anordnen wird, hat es sich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn die jeweils die beiden zugeordneten Spinnräder aufnehmenden Ebenen der beiden Spinnradaggregate zueinander ei.ien stumpfen Winke! bilden, dessen Scheitel dem Luftstrom entgegengerichtet ist. Hierdurch werden die nicht in Fasern umgewandelten kleinen Partikelchen der Schmelze, auch »Perlen« genannt, vom einen Spinn radaggregat nicht in den Faserstrom des anderen Spinnradaggregates gelenkt, und umgekehrt. Die Perlen werden statt dessen in der Ebene der zugeordneten Spinnräder abgeschleudert, ohne daß sie vom Luftstrom, der die zylindrischen Mantelflächen der Spinnräder bestreicht, in nennenswertem Umfang abgelenkt werden könnte i. Die gebildeten Fasern werden von dem in seiner Intensität entsprechend bemessenen Luftstrom demgegenüber in der vorgesehenen Weise nach dem Aufsamrnelband hin abgelenkt.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht: es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in einer schematisch gehaltenen axialen Ansicht auf die Spinnaggregate:

F i g. 2 die Vorrichtung gemäß F i g. 1 in Verbindung mit einem Aufsammelband und einem Gebläse in einer Seitenansicht (gemäß F i g. 1 von links) und teilweise im Schnitt;

F i g. 3 die Spinnräder einer /weiten Ausführungsform der Vorrichtung ir; einer stark vereinfachten, sche matisch gehaltenen Stirnansicht auf die beiden Spinnaggregate;

Fig.4 die Spinnräder gemäß Fig.3 in einer Draufsicht.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiei weist ein zum Schmelzen der Mineralien verwendeter Kuppelofen 10 zwei etwa einander gegenüberliegende Abflußrinnen 11' und 11" auf, mittels der die geschmolzenen Mineralien in je einem to Schmelzstrom 12' bzw. 12" auf je ein Spinnrad 13' bzw. 13" abgegeben werden kann. Jedem so abgegebenen Schmelzstrom ist ein Spinnradaggregat zugeordnet, von dem das vorgenannte (13' bzw. 13") nachstehend als »primäres« Spinnrad bezeichnet ist, während das gemäß Fig. 1 einzige nachfolgende Spinnrad 14'bzw. 14" jedes Spinnradaggregates nachstehend »sekundäres« Spinnrad genannt ist.

Wie aus den F i g. 1 und 2 weiterhin, ersichtlich ist, fließen die vom Kuppelofen 10 abgegebenen Schmelzströme jeweils auf die äußere Umfangsfläche der etwa trommeiförmigen Spinnräder 13' -.nd 13", die in Richtung der Pfeiie 2s bzw. 23" schneii in gegensätzlicher Drehrichtung rotieren, womit die entlang dem Umfang der Spinnräder 13' und 13" verteilte Schmelze 15' bzw. 15" aufgelockert und als noch mehr oder weniger grobe Faser" 16' bzw. 16" auf die äußeren Umfangsflächen der zugeordneten sekundären Spinnräder 14' und 14" abgeschleudert wird. Beide vorgenannten Spinnradaggregate befinden sich in einer gemeinsamen Ebene und sind spiegelbildlich zueinander angeordnet, wobei die beiden der Symmetrieebene am nächsten gelegenen Spinnräder 14' und 14" nahe nebeneinander angeordnet sind und an ihren einander zugekehrten Seiten eine gemeinsame, von unten nach oben verlaufende Umfangsbewegungsrichtung aufweisen, wie es in F i g. 1 auch durch die beiden Pfeile 24' und 24" verdeutlicht ist. Im übrigen isi die Drehrichtung der beiden sekundären Spinnräder 14' und 14" auch gerade umgekehrt die die Drehrichtung der jeweils zugeordneten primären Spinnräder 13' und 13". Außerdem weisen die sekundären Spinnräder 14' und 14" einen wesentlich größeren Durchmesser und damit auch eine wesentlich größere äußere Umfangsgeschwindigkeit als die primären Spinnräder 13' und 13" auf.

Während die primären Spinnräder 13' und 13" zum ersten Auflockern der Schmelzströme 12' und 12" in allenfalls mehr oder weniger grobe Fasern 16' bzw. 16" dienen, erfolgt die eigentliche Faserbildung von der entlang dem Umfang der Spinnräder 14' und 14" wesentlieh schneller mitgerissenen Schmelze 17' und 17" aus die von diesen Spinnrädern gemäß F i g. 2 in Form eines feinen Faserflors 18 bzw. 18" auf ein vorzugsweise als gelochtes Metallband jusgebildetes Aufsammelband 19 -ibg;schleudert wird. Das im übrigen die Form eines endlosen, um zwei Umlenkrollen geführten Förderbandes aufweisende Aufsammelband 19 wird ven der einen, in Fig. Γ allein dargestellten Umlenkrolle 20 her angetrieben, deren i;i einem Lager 22 gelagerte Welle 21 in nicht besonders dargestellter Weise antreibbar ist.
Gemäß Fig. 2 ist auf der dem Aufsammelband 19 gegenüberliegenden Seite der beiden Spinnradaggregate etwa achsparallel zu den beiden Spinnrädern 14' und 14" und zugleich innerhalb der genannten Symmetrieebene ein Gebläse 26 angeordnet, das von einem Motor 27 her antrsibbar ist. Der von diesem Gebläse 26 aus einem Tunnel 28 herausgeförderte Luftstrom 25 ist axial nach den beiden Spinnradaggregaten hin gerichtet und bewirkt, da 1.1 der von den sekundären -Spinnrädern 14'

und 14" abgeschleuderte Faserflor 18' und 18' ebenfalls im wesentlichen axial von diesen Spinnrädern aus nach dem Aufsiimmciband 19 hin abgelenkt wird.

Wenn der Luftstrom 25 über die äußeren Umfangsflächen der Spinnräder 13', 13", 14' und 14" etwa parallel > zu deren Achsen streicht, entstehen an den im übrigen schnell rotierenden Spinnrädern Wirbel, die an den jeweils benachbarten Spinnrädern jedoch jeweils paarweise entgegengerichtet sind und sich damit weitgehend aufheben. Die Folge ist. daß der von den sekundären in Spinnrädern 14' und :14" abgeschleuderte Faserflor 18' b/w. 18" oline nennenswerte Turbulenz zum· Aufsainmelband 19 hin abgelenkt wird.

Hei dem in den F i g. 3 und 4 nur rein schematised angedeuteten zweiten Ausführungsbeispiel bilden die r> jeweils die beiden zugeordneten Spinnräder 30' und 31' bzw. 30" und 31" aufnehmenden Ebenen der beiden .Spinnaggregate zueinander einen stumpfen Winkel >. dessen Scheite! dem Luftstrom Λ entgegengerichtet ist. Dabei werden die beiden, auf jeweils ein rotierendes :i> primäres Spinnrad 30' bzw. 30" antreffenden Schmelz-Ströme 32' und 32" entlang den Umfangen dieser Räder mitgerissen und zu groben Fasern aufgelockert, die auf die sekundären Spinnräder 31' und 31 ' auftreffen. Während der Luftstrom 29 so bemessen ist. daß er die von _ί den beiden Spinnradaggregaten erzeugten feinen Faserflore 34' und 34" nach dem (hier nicht noch einmal dargestellten) Aufsammelband hin mitreißt, werden von den beiden Aggregaten abgescdleuderte kompaktere Bestandteile der Schmelze, auch »Perlen« genannt, innerhalb der Ebenen der Aggregate in Richtung der in Fig.4 dargestellten Pfeile 33' und 33" abgescdleudert. Da der Luftstrom 29 nicht dazu in der Lage ist. diese gröberen Bestandteile abzulenken, trägt die vorgenannte Anordnung der beiden Spinnradaggregate dazu bei. daß auf das Aufsammelband nur ein nicht nur weitge-1IV.IIVJ UaUSLIILIIIl₁Il.!. ^>JIIU\.III UUVII «.III WM »VJIlSvigCl I gröberen Bestandteilen freier feiner Faserflor gelangt, der eine hohe gleichbleibende Qualität der Mineralwolleerzeugnisse gewährleistet.

Praktische Versuche mit den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Herstellung von Mineralwollefasern od. dgl. haben gezeigt, daß die erzeugte 1 Mineralwollematten 35 (vgl. Fig. 2) eine wesentlich höhere Zugfestigkeit als solche Matten aufweisen, die mit den früher üblichen Vorrichtungen erzeugt wurden, was vor allem darauf zurückzuführen ist. daß die Minerahvollematten 35 praktisch keine unregelmäßige Faserstruktur und insbesondere keine Bäuschel oder ähnliche Faserknäuel aufweisen.

Statt des in den Ausführungsbeispielen dargestellten Kuppelofens 10 mit zwei Abflußrinnen IV und II" könnte die beschriebene Vorrichtung selbstverständlich auch zwei verschiedene Schmelzofen oder einen Schmelzofen mit nur einer Abflußrinne aufweisen, die dann zu zwei Abflußstellen verzweigt ist. Es ist auch nicht erforderlich, daß das Gebläse 26 auf der dem Aufsammelband 19 gegenüberliegenden Seite der Spinnradaggregate angeordnet ist. So könnte dieses Gebläse beispielsweise auch in dem von den beiden Trums des Aufsammelbandes 19 eingeschlossenen Raum angeordnet sein und den Luftstrom von den Spinnradaggregaten her durch die Löcher des Aufsammelbandes hindurch ansaugen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Faserbildung aus einer Mineralschmelze unter Benutzung von zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Spinnaggregaten (13', 13", 14', 14" bzw. 30', 30", 31', 31"), von denen jedes aus einem primären, die Schmelze aufnehmenden Spinnrad (13', 13";30', 30") und einem sekundären Spinnrad (14', 14"; 3Γ, 3Ϊ") besteht, wobei die sekundären Spinnräder im Verhältnis zu den zugeordneten primären Spinnrädern jeweils in Kaskade angeordnet sind und dazu dienen. Fasern auf ein Sammelband (19) abzugeben, wobei die Drehrichtungen der Spinnräder ebenfalls spiegelsymmetrisch zueinander verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Gebläse (26) oder eine ähnliche Vorrichtung vorgesehen ist, um die Fasern dem Sammelband (19) unter Einwirkung eines Luftstromes (25 bzw. 29) zuzuführen, der härfntsächlich parallel zu den Achsen der Spinnräder (13, 14; 30, 31) über deren Umfangsflächen geführt wird, und daß die beiden Spinnräder (13', 14'; 13", 14" bzw. 30', 3Γ;30", 31") jedes Spinnaggregates in zueinander entgegengesetzter Richtung rotieren und die der Symmetrieebene näher liegenden sekundären Spinnräder (14', 14" bzw. 3Γ, 31") an ihren einander zugekehrten Umfangsteilen beide von unten nach oben rotieren und so nahe nebeneinander, daß in dem die Räder an dieser Stelle verlassenden l.uftstrom eine Wirbelbildung verhindert wird, angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils die beiden zugeordneten Spinnräder (30', 3Γ bzw. 30", 31") aufnehmenden Ebenen der beiden Spinnradaggregate zueinander einen stumpfen Winkel (λ) bilden, dessen Scheitel dem Luftstrom (29) entgegengerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsdrehzahl der sekundären Spinnräder (14', 14" bzw. 3Γ, 31") höher als die Drehzahl der primären Spinnräder (13', 13" bzv/. 30', 30") ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die sekundären Spinnräder (14', 14" bzw. 3Γ, 31") einen größeren Durchmesser als die primären Spinnräder (13', 13" bzw. 30', 30") aufweisen.