DE69110292T2

DE69110292T2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mineralwollefasern.

Info

Publication number: DE69110292T2
Application number: DE69110292T
Authority: DE
Inventors: Bruno Dk-2640 Hedehusene Friis Rasmussen; Svend Dk-4000 Roskilde Grove-Rasmussen; Per Dk-4000 Roskilde Leth Moller
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2011-10-01
Also published as: DE69110292T3; YU159091A; FI931387A0; FI95125B; DE69110292D1; CZ282754B6; SK23893A3; SK280618B6; GB2249091A; ATE123479T1; US5356450A; ES2072621T3; CA2092318C; CA2092318A1; CZ52293A3; GB9120758D0; EP0551334B2; GB2249091B; DK0551334T4; JP2785072B2

Description

Es ist bekannt, Mineralwollfasern aus einer Mineralschmelze herzustellen, unter Verwendung einer Vorrichtung mit einem Gehäuse mit einer Vorderseite, einem Satz faserbildender Rotoren, die jeweils an der Vorderseite zur Rotation um verschiedene im wesentlichen horizontale Achsen montiert und so angeordnet sind, daß bei rotierenden Rotoren Schmelze, die auf den Außenumfang des obersten Rotors in dem Satz gegossen wird, auf den Außenumfang des nachfolgenden Rotors oder auf den Außenumfang jedes der Reihe nach folgenden Rotors geworfen wird, und Mineralwollfasern von dem oder jedem nachfolgendem Rotor abgeworfen werden, und einer Einrichtung zum Sammeln der Mineralwollfasern mit, in Zuordnung zum dem oder jedem der nachfolgenden Rotoren, einem Luftzufuhrschlitz, der sich durch die Vorderseite des Gehäuses hindurch um und nahe an dem Außenumfang jenes Rotors erstreckt, zum Abgeben eines Luftstromes nahe an und im wesentlichen parallel zu dem Außenumfang mit einer axialen Komponente zum axialen Wegtragen der Mineralwollfasern von diesem Außenumfang, und einer Leiteinrichtung zum Auswählen des Winkels der abgegebenen Luft bezogen auf die axiale Richtung.
Eine Vorrichtung dieses allgemeinen Typs ist in GB-A- 1,559, 117 beschrieben. Insbesondere beschreibt diese ein System, in dem die Luftleiteinrichtung aus Blättern auf dem Außenumfang des Rotors besteht, die mit dem Rotor rotieren und so der Luftzufuhr eine tangentiale Komponente erteilen, die dieselbe ist wie die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors. Dieses Patent beschreibt jedoch auch, daß die Leiteinrichtung aus Blättern bestehen kann, die in dem Schlitz angebracht sind, und dies macht es möglich, den Luftstrom und seine Richtung entlang dem Außenumfang des Rotors zu variieren. So kann, die tangentiale Geschwindigkeit der Luft statt daß sie von der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors bestimmt wird, durch die Wahl des Winkels, in dem die Blätter eingestellt werden, bestimmt werden. Anstatt daß der Luftstrom um den ganzen Rotor herum gleich ist, kann der Schlitz in einigen Bereichen verringert oder geschlossen sein, um so den Luftstrom in diesen Bereichen zu reduzieren. Insbesondere ist es möglich, den Luftstrom in den Zwischenräumen zwischen den Rotoren zu schließen, wo die Schmelze von einem Rotor zum nächstem fließt, um so den störenden und kühlenden Effekt auf den Fluß der Schmelze zu verringern. Daraus läßt sich folgern, daß der die Blätter beinhaltende Schlitz sich mindestens um den größten Teil des Restes des Außenumfangs von jedem Rotor herum erstrecken sollte. Als Folge davon werden sich die Schlitze zwischen unteren benachbarten Teilen des untersten Rotorpaares erstrecken.
Bei der Herstellung von Mineralwollfasern wird gewöhnlich Bindemittel in die Fasern gesprüht, während sie axial von dem Rotorsatz weggetragen werden, und es ist wünschenswert, die bestmögliche Verteilung des Bindemittels zwischen den Fasern zu erreichen.
Einige Abfall- oder Rohfasern werden gewöhnlich von dem Rotorsatz abgeworfen und können in einer Vertiefung gesammelt werden, die sich unterhalb und geringfügig vor dem Rotorsatz, unmittelbar vor einem Förderband oder anderen geeigneten Träger zum Entfernen der Mineralwolle aus der die Rotoren enthaltenden Kammer befindet. Die Abfall- und Rohfasern werden in der Vertiefung gesammelt und zu der Schmelze zurückgeführt. Es ist natürlich wünschenswert, die Menge an Fasern von guter Qualität, die in der Vertiefung gesammelt werden, möglichst gering zu halten.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Herstellen von Mineralwolle geschaffen, mit einem Gehäuse mit einer Vorderseite, einem Satz von Rotoren, die jeweils an der Vorderseite des Gehäuses zur Rotation um verschiedene im wesentlichen horizontale Achsen montiert und so angeordnet sind, daß bei rotierenden Rotoren Mineralschmelze, die auf den Außenumfang des obersten Rotors in dem Satz gegossen wird, auf den Außenumfang des nachfolgenden Rotors oder jedes der Reihe nach folgenden Rotors in dem Satz geworfen wird, und Mineralwollfasern von dem oder jedem nachfolgenden Rotor abgeworfen werden, einer Einrichtung zum Sammeln der Mineralwollfasern mit, in Zuordnung zu dem oder jedem nachfolgendem Rotor, einem Luftzufuhrschlitz, der sich durch die Vorderseite des Gehäuses hindurch um und nahe an jenem Rotor erstreckt, zum Abgeben eines Luftstromes nahe an und im wesentlichen parallel zu dem Außenumfang des Rotors mit einer axialen Komponente zum axialen Wegtragen der Mineralwollfasern von diesem Außenumfang, und einer Leiteinrichtung zum Auswählen des Winkels der abgegebenen Luft bezogen auf die axiale Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtungen wenigstens in dem dem letzten Rotor in dem Satz zugeordneten Schlitz dazu angeordnet ist, die Luft in einem Winkel zu der axialen Richtung zu lenken, der entlang der Länge des Schlitzes zwischen einem größeren Winkel und einem kleineren Winkel, der mindestens 10º kleiner ist als der größere Winkel, variiert, und wobei die Luft eine tangentiale Komponente aufweist, die mit dem Rotor umläuft.
So wird der Luftstrom aus dem Schlitz unter verschiedenen Winkeln entlang der Länge des Schlitzes austreten. Durch diese Einrichtung ist es möglich, die tangentiale Geschwindigkeit der Luft an verschiedenen Positionen entlang des Schlitzes gemäß der Lage jeder Position bezogen auf die sie umgebende Vorrichtung zu optimieren.
Das Vorhandensein einer starken tangentialen Komponente zu dem Luftstrom wenigstens in Teilen jedes Schlitzes ist wünschenswert, weil es die Bildung eines faserigen Produktes mit einer gleichmäßigen und niedrigen Dichte fördert. Demgemäß sollte die Leiteinrichtung die Luft in einem Winkel über einem Teil der Länge des Schlitzes lenken, der mit dem Außenumfang umläuft und relativ groß ist, nämlich mindestens 20º, gewöhnlich mindestens 30º und oft mindestens 40º zu der axialen Richtung. Es ist im allgemeinen nicht wünschenswert, daß er über etwa 50 oder 65º ist, weil diese größeren Winkel die Schwierigkeit der Lieferung eines ausreichenden axialen Stromes, um die Fasern von dem Rotorsatz wegzutragen, vergrößern, und im allgemeinen ist der maximale Winkel unter 45º, oft um 42º.
Jedoch haben sich diese großen Winkel an einigen Positionen um jeden Rotor herum als nicht wünschenswert erwiesen, da an diesen Positionen ein stärker axialer (und weniger tangentialer) Luftstrom bessere Ergebnisse bringt. Demgemäß sollte der Luftstrom an diesen Positionen in einem kleineren Winkel austreten. Der kleinere Winkel wird mindestens 10º kleiner sein als der größere Winkel. Geeignete Ergebnisse werden oft erzielt, wenn der größere Winkel im Bereich von 30 bis 45º liegt und der kleinere Winkel mindestens 10º kleiner ist und im Bereich von 10 bis 25º liegt.
Gemäß einem besonders wichtigen und bevorzugten Gesichtspunkt der Erfindung liegt der kleinere Winkel über wenigstens einem Teil der Länge von mindestens einem der Schlitze in dem Bereich von 0 bis 150, oft 0-10º und vorzugsweise 0-5º, höchst vorzugsweise 0º0. In einigen Fällen kann der kleinere Winkel sehr klein sein (z. B. 0-5º), so daß die tangentiale Komponente der Luft zu dem Rotor gegenläufig ist.
Ein Fall, bei dem eine starke tangentiale Komponente nicht wünschenswert sein kann besteht dort, wo sich die Tangente zu der rotierenden Oberfläche nach unten erstreckt, z. B. in einem Winkel von ±45º zu der Vertikalen, weil die Auferlegung dieses tangentialen Luftstromes dazu neigt, die Fasern nach unten zu blasen, so daß sie sich möglicherweise nicht einwandfrei mit dem Bindemittel vermischen und sogar in die Vertiefung geblasen werden können. Demgemäß ist es in diesen Bereichen wünschenswert, daß die Leiteinrichtung in einem kleineren Winkel als in anderen Teilen des Schlitzes eingestellt werden sollte.
Insbesondere wird oft bevorzugt, daß das unterste Rotorpaar in entgegengesetzten Richtungen rotieren sollte, wobei beide Tangenten an die benachbarten rotierenden Oberflächen nach unten weisen, und daß es Luftschlitze um jeden dieser Rotoren geben sollte, und daß diese Luftschlitze sich zwischen benachbarten Teilen der Rotoren erstrecken sollten. Wenn es eine starke tangentiale Komponente in dem Luftstrom aus diesen beiden Schlitzen gibt, wird dies eine sehr starke, nach unten wirkende Kraft auf die Fasern ergeben, die von jedem Rotor des letzten Paares abgeworfen werden, wo sie nahe zusammen sind, und dies wird zu einer schlechten Bindemittelverteilung und einem besonders hohen Verlust an Fasern von guter Qualität in die Vertiefung hinein führen. Durch Reduzierung des Winkels der Leiteinrichtung in diesen Bereichen wird der Luftstrom eine stärkere axiale Komponente haben und so dazu neigen, die Fasern stärker auf die Sammeloberfläche zu blasen.
Eine andere Position, an der die Verwendung des größeren Winkels nachteilhaft sein kann, liegt vor, wenn sich die Tangente von einem Rotor ±45º vertikal aufwärts erstreckt, insbesondere an einem Rotor am oberen Ende des Satzes. Die ist so, weil der Luftstrom dazu neigen wird, die Fasern nach oben zu werfen. Sie können gegen das Dach der Kammer schlagen und sie können nach oben von dem Bindemittel weggeschleudert werden. Auch könnte der nach oben gerichtete Luftstrom in einigen Fällen den Schmelzstrom kühlen. Demgemäß wird am oberen Ende des Schlitzes eines solchen Rotors bevorzugt, daß der Winkel ein kleinerer Winkel sein sollte.
Eine weitere Situation entsteht, wenn die Spinnkammer relativ schmal ist, da die Verwendung eines größeren Winkels am äußersten Teil der Schlitze, angrenzend an die Wände der Spinnkammer, dann dazu führen kann, die Fasern gegen die Wände der Kammern zu lenken, und so würde es in diesen Positionen wünschenswert sein, einen kleineren Winkel zu haben.
Es ist wünschenswert, daß kein plötzlicher Übergang von einem größeren Winkel zu einem kleiner Winkel stattfinden sollte, und so findet vorzugsweise ein allmählicher Übergang statt. Gewöhnlich ist der größte Teil des Schlitzes von dem einen Winkel eingenommen, und der Rest des Schlitzes, gewöhnlich an einem Ende, von dem anderen Winkel eingenommen, aber wenn es gewünscht wird, kann der Winkel z. B. bei dem kleineren Winkel beginnen, auf den größeren Winkel anwachsen und dann auf den kleineren Winkel abfallen.
In jedem Schlitz, in dem sich der Winkel entlang der Länge ändert, hat im allgemeinen 10 bis 90%, oft 10 bis 40%, den kleineren Winkel und der Rest den größeren Winkel. Mehrere verschiedene kleinere Winkel können benutzt werden. Beispielsweise könnte ein Teil der Länge des Schlitzes, z. B. 10 bis 30%, den Winkel null haben, ein Teil einen Winkel von z. B. 10 bis 20º und der Rest einen Winkel von z. B. 30 bis
Obwohl der Schlitz vorzugsweise ein ringförmiger oder teilweise ringförmiger Kanal ist, der sich um den ihm zugeordneten Rotor herum erstreckt und der Blätter hat, die in ihm eingepaßt sind, um als Führungen zu dienen, kann er alternativ aus einer Reihe von benachbarter Öffnungen bestehen, wobei die Wände jeder Öffnung als Führung wirkt.
Im allgemeinen ist jedes Blatt geradlinig und in den Schlitz in dem gewünschten Winkel eingepaßt, doch können einige oder alle dieser Blätter gebogen sein, wobei in diesem Fall der Winkel wenigstens teilweise durch den Winkel des abgebenden Endes des Blattes definiert ist.
Wegen der Kapitalinvestition und der Arbeitskraft, die benötigt werden, eine solche Anlage zu betreiben, ist es sehr wünschenswert, ihre Produktivität zu erhöhen. Versuche nach dem Stand der Technik, die Produktivität zu erhöhen, beinhalteten die Verwendung eines Paares faserbildender Einrichtungen innerhalb der Faserbildungskammer, wie in US 37096704 und US 4119421 erläutert. In diesen beiden Patenten sind die Faserbildungseinrichtungen notwendigerweise symmetrisch angeordnet, um störende Wechselwirkung zwischen ihren jeweiligen Luftströmen zu vermeiden. Keines dieser Systeme ist sehr effektiv, und beide haben den zusätzlichen Nachteil, die Konstruktion von zwei zueinander entgegengesetzten Typen von Faserbildungseinrichtungen, so daß die Rotoren in der benötigten Spiegelbildgeometrie angeordnet werden können, zu erfordern. Ein Ersetzen der Faserbildungseinrichtung ist wegen den sehr aggressiven Bedingungen, denen sie ausgesetzt ist, relativ häufig notwendig, und so ist es sehr unbequem, daß jeder, der eine in einem dieser Patente beschriebene Anlage betreibt, zwei verschiedene Arten von Faserbildungseinrichtungen vorrätig haben müßte, um ein solches Ersetzten vorzunehmen.
Es besteht deshalb immer noch eine dringende Notwendigkeit, die Produktivität der Anlage steigern zu können, ohne die Produktqualität zu verringern und ohne es notwendig zu machen, zwei verschiedene Arten von Faserbildungsnotwendigkeiten (richtig: Faserbildungseinrichtungen), vorrätig zu halten.
Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung geschaffen, die eine Vielzahl von wie oben beschriebenen faserbildenden Einrichtungen aufweist, die Seite an Seite angeordnet sind, wobei jeder Rotorsatz in jeder der Faserbildungseinrichtungen im wesentlichen identisch ist.
Als ein Ergebnis davon, daß die Leiteinrichtung die Luft in verschiedenen Winkeln innerhalb desselben Rotorsatzes lenkt, ist es jetzt möglich, den Luftstrom in jedem Teil des Rotorsatzes zu optimieren. Als Folge davon ist es zum ersten Mal möglich, die Luftströme in einem Rotorsatz bezogen auf die Luftströme in dem angrenzenden Satz zu optimieren, und so ist es möglich, sehr gute Faserbildungsergebnisse zu erzielen, obwohl die Rotorsätze sehr nahe beieinanderliegen können und miteinander identisch sein können.
Wenn man sagt, daß die Rotorsätze untereinander identisch sind, ist gemeint, daß sie ohne irgendeine nachteilige Auswirkung auf die Leistung der Vorrichtung gegenseitig austauschbar sind. Natürlich kann es kleine und unbedeutende Unterschiede zwischen den Sätzen geben. Jedoch ist oft die ganze Faserbildungseinrichtung in diesem Sinne identisch, so daß eine Faserbildungseinrichtung mit dem Gehäuse, den Rotoren und den Luftschlitzen um die Rotoren herum gegen eine andere Faserbildungseinrichtung austauschbar ist.
Durch diese Anordnung der Faserbildungseinrichtung ist es möglich, störende Wechselwirkung zwischen den Luftzufuhren in benachbarten Faserbildungseinrichtungen zu vermeiden.
Der Zwischenraum zwischen den jeweiligen Rotorsätzen kann sehr klein sein, z. B. kann der horizontale Zwischenraum zwischen den Bereichen aneinander angrenzender Rotoren in den beiden Sätzen 1 bis 4, oft 1 bis 2, mal so groß sein wie der horizontale Abstand aneinander angrenzender Rotoren in einem Satz.
Der Rotorsatz kann aus nur zwei Rotoren bestehen, aber im allgemeinen besteht er aus drei, oder eher üblich vier Rotoren.
Die Erfindung wird veranschaulicht mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
Figur 1 eine Vorderansicht eines Rotorsatzes ist;
Figur 2 ein Querschnitt auf der Linie II-II durch den Satz von Rotoren in Figur 1 und durch die Sammelkammer, in der sie sich bei Verwendung angeordnet sind, ist;
Figur 3 ein Detail des Schlitzes um einen der Rotoren herum, ist.
Figur 4 eine Vorderansicht eines Paares von Rotorsätzen (die Schlitze sind nicht gezeigt), ist.
Die Vorrichtung besteht aus einem Rotorsatz 1, der auf der Vorderseite 2 eines Gehäuses 3 angebracht ist. Jeder Rotor ist auf herkömmliche Art auf einer angetriebenen Welle angebracht, die es ermöglicht, daß er mit hoher Außenumfangsgeschwindigkeit gedreht wird. Der veranschaulichte Satz besteht aus vier Rotoren, einem relativ kleinen Zuführungsrotor 4, der gegen den Uhrzeigersinn rotiert, einem ersten nachfolgenden faserbildenden Rotor 5, der im Uhrzeigersinn rotiert, einem zweiten nachfolgenden faserbildenden Rotor 6, der gegen den Uhrzeigersinn rotiert und einem dritten nachfolgenden faserbildenden Rotor 7, der im Uhrzeigersinn rotiert. Die Lagerungen und Antriebsmechanismen sind nicht gezeigt. Die Lagerungen und Antriebsmechanismen sind nicht gezeigt. Luftschlitze 8, 9 und 10 sind jeweils den nachfolgenden Rotoren 5, 6 und 7 zugeordnet, wobei sich jeder Schlitz nur um einen Teil des Rotors herum erstreckt. Im allgemeinen erstreckt sich jeder Schlitz um mindestens 1/3 des Außenumfangs des ihm zugeordneten Rotors, im allgemeinen um den äußeren Teil des Rotorsatzes. Im allgemeinen erstreckt er sich um nicht mehr als 2/3 oder 3/4 des Außenumfangs.
Jeder Schlitz geht von einer Luftzufuhrkammer innerhalb des Gehäuses aus.
Geschmolzene Mineralschmelze wird entlang Weg 11 auf den Rotor 4 gegossen und das meiste davon wird entlang Weg 12 auf den nachfolgenden Rotor 5 geworfen. Ein Teil der Schmelze wird von diesem Rotor weg zu Fasern gebildet, während der Rest entlang Weg 13 auf den nachfolgenden Rotor 6 geworfen wird. Eine erhebliche Menge davon wird von Rotor 6 weg zu Fasern gebildet, vor allem in dem Bereich, in dem Schlitz 9 ist, doch wird ein Teil entlang Weg 14 auf den nachfolgenden Rotor 7 geworfen. Eine erhebliche Menge wird in der allgemeinen Richtung 15 zu Fasern gebildet, doch wird auch eine große Menge um den Rest der von Schlitz 10 umgebenen Rotoroberfläche herum zu Fasern gebildet.
Da sich die Schlitze 8, 9 und 10 nicht um den ganzen Außenumfang von jedem Rotor erstrecken, kann der Luftstrom in der Region der Wege 12, 13 und 14 gesteuert werden und kann tatsächlich im wesentlichen null sein.
Innerhalb jedes Schlitzes sind Blätter 25 in einem Winkel, bezogen auf die axiale Richtung des zugeordneten Rotors, der bei einem typischerweise von 0 bis 42º reichenden Wert vorherbestimmt werden kann, montiert. Beispielsweise kann im Schlitz 9 der Winkel im Bereich A bis B von 0º bei A bis etwa 20º bei B ansteigen und dann kann der Winkel der Blätter im Bereich B bis C im wesentlichen gleichbleibend bei 42º sein. Ähnlich kann in Schlitz 10 der Winkel von etwa 0 bei D bis auf etwa 20º bei E ansteigen und kann dann durch den Bereich E bis F hindurch ansteigen und bei einem Winkel von 42º im wesentlichen gleichbleibend sein.
In Schlitz 8 kann vorzugsweise, ein kleinerer Winkel vorgesehen sein, normalerweise ein gleichbleibender Winkel von ungefähr 15 bis 30º, oft ungefähr 20 oder 25º.
Der innere Rand 24 jedes Schlitzes ist vorzugsweise koaxial zu dem zugeordneten Rotor und hat vorzugsweise einen Durchmesser, der im wesentlichen so groß ist wie der zugeordnete Rotor. Die Durchmesser sind vorzugsweise identisch, doch kann der innere Rand des Schlitzes einen geringfügig größeren Durchmesser haben, wobei es aber wünschenswert ist, daß jede solche Erhöhung im Durchmesser ausreichend klein sein sollte, damit ein Wandströmungseffekt noch erreicht wird, wenn die Luft aus dem Schlitz und über die Oberfläche des Rotors strömt. Wenn daher der Schlitz einen inneren Durchmesser hat, der mehr als einige Millimeter größer ist als der äußere Durchmesser des Rotors, ist es im allgemeinen wünschenswert, daß der Schlitz den Luftstrom als einen leicht nach innen konvergierenden Luftstrom lenkt, um so in einem kleinen Winkel auf die Oberfläche gelenkt zu werden und damit eine Wandströmung zu bilden; WO-A-88/07980 ist ein Beispiel einer solchen Anordnung.
Es ist bei der Erfindung wünschenswert, daß der Luftstrom eine Wandströmung aufweist, was leicht durch Identifizierung des an die Oberfläche angrenzenden Geschwindigkeitsprofils eingerichtet werden kann. Wenn eine Wandströmung existiert, liegt die größte Geschwindigkeit sowohl am hinteren Ende 16 des Rotors als auch am vorderen Ende 17 des Rotors nahe (z. B. innerhalb von 10mm) an der Oberfläche.
Bindemittelzerstäuber 18 sind als zentrale Düse auf der Vorderseite jedes Rotors angebracht und stoßen Bindemittel in die Fasern aus, die von dem Rotor weggeblasen werden. Anstelle davon oder zusätzlich können separate Bindemittelzerstäuber vorgesehen sein, z. B. unter oder über dem Rotorsatz und im wesentlichen axial ausgerichtet.
Die Sammelkammer weist eine Vertiefung 20 mit einer Doppelschnecke 21 auf, die Perlen und andere Fasern, die in die Vertiefung fallen sammelt und in die Schmelzkammer zurückführt. Ein Förderband 22 sammelt die Fasern und trägt sie von den Spinnern weg. Luft wird durch einen sekundären Luftring geblasen, z. B. eine Vielzahl von Öffnungen 23, die um die Vorderseite des Gehäuses 2 herum und/oder in und/oder unter der Vorderseite des Gehäuses 3 angeordnet sind. Der sekundäre Luftring liefert einen axialen Luftstrom, um den axialen Transport der Fasern von den Rotoren weg zu fördern und um ihre Setzrate und ihre Vermengung mit dem Bindemittel zu steuern.
Man kann aus Figur 13 sehen, daß der innere Rand 24 des ringförmigen Schlitzes im wesentlichen denselben Durchmesser hat wie der äußere Rand des Außenumfangs von Rotor 6, und daß die Blätter 25 im wesentlichen radial über den Schlitz hinweg angeordnet sind. Sie können natürlich, wenn gewünscht, in einem Winkel angeordnet werden. Die Vorderkante der Blätter ist als 25 gezeigt, und die Seitenfläche der Blätter ist als 26 gezeigt. In Figur 3 entspricht Position X ungefähr Position C in Figur 1, d.h. wo die Blätter in etwa 42º angeordnet sind, Position Y entspricht Position B, d.h. wo die Blätter in ungefähr 20º angeordnet sind, und Position A entspricht Position Z, d.h. wo die Blätter in 0º sind und so echt axialen Luftstrom begünstigen.
Bei 42º oder nahe daran liegt der bevorzugte Winkel für die Blätter, da dies in der Praxis einen tangentialen Luftstrom durch den Schlitz liefert, der mindestens die halbe Tangentialgeschwindigkeit des Rotors hat und so die Bildung von Fasern im Bereich von z. B. B bis C auf Rotor 6 optimiert. Beispielsweise beträgt eine typische Außenumfangsgeschwindigkeit des Rotors 6 80 bis 120 Meter pro Sekunde; eine typische Luftgeschwindigkeit durch den Schlitz 80 bis 140 oder 20º Meter pro Sekunde; eine typische Axialkomponente der Luftgeschwindigkeit 50 bis 130 Meter pro Sekunde; und eine typische Tangentialkomponente der Luftgeschwindigkeit 50 bis 120 Meter pro Sekunde. Wenn also die Luftgeschwindigkeit durch den Schlitz 80 bis 140 Meter pro Sekunde ist und die Blätter bei etwa 42º stehen, beträgt die Axialkomponente der Geschwindigkeit 60 bis 104 Meter pro Sekunde und die Tangentialkomponente etwa 53 bis 94 Meter pro Sekunde.
Die Rotoren können alle herkömmliche Größe haben, typischerweise Durchmesser im Bereich von 180 bis 400 mm, wobei Rotor 4 im allgemeinen am kleinsten ist, Rotor 5 normalerweise im Bereich von 220 bis 300 mm und die Rotoren 6 und 7 im allgemeinen im Bereich von 300 bis 400 mm liegen. Die Breite des Schlitzes liegt im allgemeinen im Bereich von 5 bis 40, im allgemeinen ungefähr 5 bis 20 mm.
Die beschriebene Herstellungsweise liefert ein gleichmäßigeres Produkt (sowohl bei hoher als auch bei niedriger Faserdichte) und erlaubt eine bedeutende Erhöhung in der Produktionskapazität.
Obwohl in Figur 2 nur ein einziger Lufteingang 23 veranschaulicht ist, kann es eine Vielzahl von einzeln angebrachten Luftschlitzen geben, die unter den Rotoren angebracht sind, die die Luft in einer im allgemeinen nach vorne weisenden Richtung lenken.
In Figur 4 zeigen die Bezugszeichen dieselben Merkmale der Vorrichtungen an wie die Figuren 1-3. Separate Luftkanäle 30 sind für jeden Rotorsatz vorgesehen, und führen von dem Schmelzofen her.
Obwohl wir uns oben auf einen einzelnen Luftschlitz bezogen haben, kann der Luftschlitz aus einem inneren und einem äußeren Schlitz bestehen, wobei der innere Schlitz einen inneren Luftstrom liefert, der ausreichend nahe an der Oberfläche ist, um eine Wandströmung zu bilden, und der äußere Schlitz einen äußeren Luftstrom liefert, der sich mit dem inneren Luftstrom vermischt, um so den zusammengesetzten Luftströmen einen Wandströmungseffekt zu erteilen. Im allgemeinen ist die innere Oberfläche des äußeren Schlitzes nicht mehr als 20 oder 30mm radial von der Oberfläche des Rotors entfernt und liegt normalerweise innerhalb von 10mm. Vorzugsweise haben die inneren und äußeren Luftströme beim Verlassen ihrer Schlitze unterschiedliche Wanderwinkel. Beispielsweise kann der innere Luftstrom vollständig axial sein und der äußere Schlitz mit der Leiteinrichtung in Kontakt stehen, um bei dem äußeren Luftstrom die gewünschte tangentiale Komponente zu verursachen.
Das folgende ist ein Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung:
Eine Faserbildungskammer hat eine Breite von 1,8 -2,0 Metern, und darin ist ein Satz von vier Rotoren angebracht, die gemäß den Zeichnungen als 5, 6 und 7 numeriert sind. Einzelheiten der verwendeten Rotorgrößen, ihrer Geschwindigkeiten und der Geschwindigkeiten der Luft sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Alle Luftgeschwindigkeiten sind mit einer Heißdrahttechnik gemessen. TABELLE 1 Durchmesser des Rotors (mm) V periph rotor (m/s) V tang air (m/s) V air slot (m/s) Blätterwinkel
V periph rotor = Außenumfangsgeschwindigkeit des Rotors
V tang air = tangentiale Geschwindigkeit der Luft
V air slot = Geschwindigkeit der Luft durch den Schlitz
Die Menge der verbrauchten Schmelze; die Ausbeute an hergestellter Wolle; und der Verlust an Wolle und die Menge an nicht zu Fasern gebildetem Material auf der Schnecke wurden über einem Zeitraum von acht Stunden gemessen und deren Durchschnittswerte sind unten aufgeführt.
Die Menge an verbrauchter Schmelze (oder Schmelzkapazität):
7000 kg/Stunde
Ausbeute an Wolle: 87%
Verlust an Wolle und Menge an nicht zu Fasern gebildetem Material auf der Schnecke: 910 kg/Stunde.
Das folgende ist ein Vergleichsbeispiel, das im einzelnen eine Spinnvorrichtung zum Herstellen von Mineralwolle erörtert, die nicht die allmählich übergehende Winkelanordnung der vorliegenden Erfindung besitzt.
Eine Faserbildungskammer hat eine Breite von 1,8- 2,0 Metern, und darin ist ein Satz von vier Rotoren angebracht. Drei dieser Rotoren sind faserbildende Rotoren, die in Tabelle 2 in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Beispiel der Erfindung als 5, 6 und 7 bezeichnet sind. Tabelle 2 zeigt Einzelheiten der Rotoren und der Luftgeschwindigkeiten. Alle Luftgeschwindigkeiten sind mit einer Heißdrahttechnik gemessen. TABELLE 2 U/min des Rotors Durchmesser des Rotors (mm) V periph rotor (m/s) V tang air (m/s) V air slot (m/s) Blätterwinkel
Die Abkürzungen für die Geschwindigkeiten sind dieselben wie für Tabelle 1.
Herstellungsdaten wurden wieder über eine Zeitdauer von acht Stunden erhoben, und die Durchschnittswerte berechnet; diese sind unten aufgeführt. Menge an Schmelze (oder Schmelzkapazität) 5000 kg/Stunde
Ausbeute an Wolle: 76%
Verlust an Wolle und Menge an nicht zu Fasern gebildetem Material in der Schnecke: 1200 kg/Stunde.
Insgesamt erreicht die erfindungsgemäße Vorrichtung einen höheren Wirkungsgrad bei einer höheren Kapazität, und dies führt im Vergleich zu der im Vergleichsbeispiel ausgeführten Vorrichtung zu einem geringeren Verlust an Wolle und nicht zu Fasern gebildetem Material.
Beide Vorrichtungssätze führen zu einer Mineralwolle mit 29-33% Fasergröße, die größer als 63 um ist. Jedoch ist das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewonnene Produkt sichtbar gleichmäßiger, mit weniger Wollbüscheln ohne darin befindlichem Bindemittel; dies beruht auf der von der Vorrichtung der Erfindung erreichten besseren Bindemittelverteilung.

Claims

1. Vorrichtung zur Bildung von Mineralwollfasern mit

einem Gehäuse (3) mit einer Vorderseite (2),

einem Satz (1) Rotoren (4-7), die jeweils auf der Vorderseite des Gehäuses zur Rotation um verschiedene im wesentlichen horizontale Achsen montiert und so angeordnet sind, daß bei rotierenden Rotoren Mineralschmelze, die auf den Außenumfang des obersten Rotors (4) des Satzes gegossen wird, auf den Außenumfang des folgenden Rotors (3) oder jedes der Reihe nach folgenden Rotors (5-7) des Satzes geworfen wird und Mineralwollfasern von dem oder jedem nachfolgendem Rotor abgeworfen werden,

einer Einrichtung zum Sammeln der Mineralwollfasern mit, in Zuordnung zu dem oder jedem folgenden Rotor, einem Luftzufuhrschlitz (8, 9, 10), der sich durch die Vorderseite des Gehäuses hindurch um und nahe an jenem Rotor erstreckt, zum Abgeben eines Luftstromes nahe an und im wesentlichen parallel zu dem Außenumfang des Rotors mit einer axialen Komponente zum axialen Wegtragen der Mineralwollfasern von diesem Außenumfang, und

einer Leiteinrichtung (25) zum Auswählen des Winkels der abgegebenen Luft bezogen auf die axiale Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß

die Leiteinrichtung mindestens in dem dem letzten Rotor (7) in dem Satz zugeordneten Schlitz (10) dazu angeordnet ist, die Luft in einem Winkel zu der axialen Richtung zu lenken, der entlang der Länge des Schlitzes zwischen einem größeren Winkel und einem kleineren Winkel, der mindestens 10º kleiner ist als der größere Winkel, variiert und wobei die Luft eine tangentiale Komponente aufweist, die mit dem Rotor umläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der sich jeder der Schlitze (8, 9, 10) nur über einen Teil der Außenumfangsoberfläche des ihm zugeordneten Rotors (5, 6, 7) erstreckt und sich im wesentlichen nicht zwischen diesem Rotor und dem angrenzenden nachfolgenden Rotor erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, in dem die letzten Rotoren (6, 7) in dem Satz ein Paar gegenläufige Rotoren aufweisen, die in einer solchen Richtung rotieren, daß die Rotationstangenten der am nähesten beieinanderliegenden Teile der Rotoren nach unten verlaufen, und der kleinere Winkel sich in dem Teil jedes Schlitzes (9, 10) befindet, in dem die Rotationstangenten nach unten verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, in der der Rotorsatz (1) aus einem Anfangsrotor (4) und drei folgenden Rotoren (5, 6, 7) besteht, und die Leiteinrichtung (25) dazu angeordnet ist, die Luft in einem Winkel zu der axialen Richtung zu lenken, der entlang der Länge der jeweils dem dritten und vierten Rotor zugeordneten Schlitze (9,10) variiert.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche mit einer Einrichtung (18) zum Sprühen eines Bindemittels auf die Fasern, während sie axial von dem (5) oder jedem Rotor (5-7) weggetragen werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 7, in der die Einrichtung zum Sprühen von Bindemittel einen Bindemittelzerstäuber (18) aufweisen, der koaxial zu dem Rotor (4-7) angebracht ist.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, in der die Einrichtung zum Sammeln der Mineralwollfasern ein Förderband (22) aufweist, das sie von dem Rotorsatz (1) wegträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, in der sich eine Vertiefung (20) vor dem Rotorsatz (1) und vor dem Förderband (22) befindet, und eine Einrichtung (21) zum Zurückführen des Auswurfes und der Wolle, die sich in der Vertiefung sammeln, in einem Schmelzofen vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, in der der größere Winkel zwischen 30 und 50º liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, in der der kleinere Winkel zwischen 10 und 25º liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, in der der kleinere Winkel zwischen 0 und 10º liegt.

12. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Luftschlitz einen inneren Schlitz nahe der Oberfläche des Rotors (5-7) und einen äußeren Schlitz, dessen innere Oberfläche sich nicht mehr als 30 mm radial außerhalb der Oberfläche des Rotors befindet, aufweist.

13. Anordnung für die Bildung von Mineralwollfasern mit einer Vielzahl von Vorrichtungen gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, und die nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rotorsatz (1) in jeder der Vorrichtungen im wesentlichen identisch ist.

14. Verfahren zur Bildung von Mineralwollfasern, dadurch gekennzeichnet, daß es die Verwendung einer Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche aufweist und das Gießen von Schmelze auf den obersten Rotor (4) in einem Rotorsatz (1), während alle Rotoren rotieren und Luft durch die die Mineralwollfasern sammelnden Schlitze (8-10) geblasen wird, aufweist.