DK162837B - Aggregat til fremstilling af mineralske fibre ved hjaelp af centrifugehjul - Google Patents

Description

DK 162837 B

Opfindelsen angår et aggregat til ved centrifugering at fremstille mineralske fibre ud fra et trækbart materiale.

Det er ved såkaldt fri centrifugering kendt at 5 føre det smeltede materiale, der skal omdannes til fibre, udefra til periferien af fibreringshjul, hvilket materiale bringes med af disse hjul og under centrifugalkraftens påvirkning udslynges fra hjulene under dannelse af fibre.

10 I denne teknik anvender man sædvanligvis tre el ler fire i nærheden af hinanden anbragte centrifugehjul.

Det smeltede materiale hældes over et første hjul, bibringes acceleration og slynges over til det næste hjul.

På denne måde føres det trækbare materiale fra det ene 15 hjul til det andet, idet hvert hjul omdanner en del af det smeltede materiale til fibre og overfører materialeoverskuddet til det næste hjul.

Denne teknik finder specielt anvendelse til industriel produktion af stenuld ud fra basaltglas, høj-20 ovnsslagger og i det hele taget materialer, der har højt smeltepunkt. Der er foreslået talrige forbedringer i dette tekniske område og her kan der specielt henvises til ΞΡ-Α1-0059152.

På grund af kontakt med det smeltede materiale 25 udsættes disse centrifugehjul for høj temperatur som dog ikke bør være så høj, at den fører til deformation og/ eller slid, som nedsætter hjulenes levetid. Derfor omfatter de i ovennævnte EP-skrift angivne, konventionelle aggregater midler til afkøling, hvilke midler 31 især består i etablering af cirkulation af vand igennem hjulets aksel og frem til inderfladen i hjulets periferiske del.

Til tilførsel af kølevand frem til hjulets nav er en fødeledning fortrinsvis anbragt inden i akselen 35 og koak.sialt med denne. Denne fødeledning er stillestående og bæres af lejer i hjulets aksel, der selv drejer hurtigt. Disse lejer er sædvanligvis anbragt i den ende 2

DK 162837 B

af ledningen, der befinder sig ved hjulet. Pakninger sikrer tætning i kølekredsen og beskytter disse lejer.

Da hjulene drejer med meget høj hastighed, er der kraftige påvirkninger på de lejer, der holder fødeled-5 ningen, desto mere som det til trods for pakningerne er vanskeligt at beskytte dem perfekt under de sædvanlige driftsforhold. Derfor slides disse lejer meget hurtigt og skal hyppigt udskiftes for at undgå en blokering der kunne føre til brud af fødeledningen.

10 Fra beskrivelsen til US patent nr. 2 882 552 ken der man et fibreringsaggregat med et centrifugehjul, der afkøles med vand, som føres igennem hjulakselen ved hjælp af en snegl. Indgangen til den således udformede rørledning er omgivet af et hus for vandoverløb, hvilket 15 tyder på at denne konstruktion ikke er tæt og kan derfor ikke være velegnet til overføring af de meget store vandmængder, der er nødvendige for høj fiberproduktion eller større mængder af bindemiddelblanding.

Opfindelsen giver anvisning på en teknik til for-20 bedret tilførsel af kølevand til centrifugehjulene, hvorved der opnås en væsentligt større levetid for aggregatet.

Opfindelsen beror på den erkendelse, at der kan opnås meget tilfredsstillende resultater ved at anvende 25 rørledninger, der er fast forbundet med deres centrifugehjul, uden behov for at skulle anvende roterende pakninger, der i betragtning af de opnåede hastigheder ville danne et svagt punkt i installationen.

Med basis i den fra nævnte EP-skrift nr.

30 0 059 152 kendte teknik angår opfindelsen et aggregat til fremstilling af mineralske fibre ud fra et trækbart materiale, der har et meget højt smeltepunkt, og som i smeltet tilstand hældes over et første centrifugehjul, hvorfra det overføres til et efterfølgende hjul, og hvor 35 hvert hjul omdanner en del af det smeltede materiale til fibre og overfører materialeoverskuddet til det næste 3

DK 162837 B

hjul, og hvor der i hvert centrifugehjuls aksel og langs dennes akse er indlagt en rørledning for kølevand, og hvor der i hvert centrifugehjul og koncentrisk i dettes kølevandledning er anbragt en rørledning for tilførsel 5 af bindemiddelblanding, hvilket aggregat ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at kølevandledningen drives i rotation sammen med hjulet, og er udstyret med midler, hvis rotation bevirker, at kølevandet føres fremad, og at rørledningen for tilførsel af bindemiddelblandingen 10 er anbragt i det indre af rørledningen for kølevand, og fast forbundet med denne, og er udstyret med midler, hvis rotation bevirker, at bindemiddelblandingen føres fremad.

I henhold til opfindelsen opnås tilførslen af 15 kølevand til hvert enkelt centrifugehjul ved hjælp af en rørledning, der er anbragt i centrifugehjulets aksel og langs dennes akse, og som drives i rotation sammen med centrifugehjulet.

Denne rørledning er udstyret med midler, hvis 20 rotationsbevægelse bevirker, at kølevandet føres fremad i retning mod centrifugehjulet. Disse midler har fast forbindelse med rørledningen og udgøres fortrinsvis af en væg, der danner en snegl men til samme formål kan der anvendes andre ækvivalente midler såsom skovle el-25 ler vinger af den art, der anvendes på en turbinerotor. Bevægelsen kan også bibringes ved hjælp af en eller flere skrueviklede noter i rørledningens væg.

I den bort fra centrifugehjulet vendende ende af akselen er rørledningen for kølevand tilknyttet sam-30 ordnede midler til indsprøjtning. Det drejer sig f.eks. om en dyse, der er anbragt over for enden af rørledningen. I denne ende er rørledningen åben, og der er ingen roterende pakning til tætning mellem dysen og rørledningen. For at skabe kontinuitet mellem midlerne til frem-35 føring af kølevand, kan dysen dog være ført ind i rørledningen men kun over en kort afstand for at undgå en- 4

DK 162837 B

hver risiko for kontakt mellem den roterende rørledning og den stillestående dyse.

Det vand, der sprøjtes ind i rørledningen kommer hurtigt i kontakt med de midler der sikrer fremføring 5 af vandet uden at vandet løber tilbage. I det tilfælde, hvor de pågældende midler kun strækker sig over en del af rørledningens længde, er de derfor fortrinsvis anbragt i nærheden af den ende, hvori vandet indføres.

Den maksimale strømningsmængde afhænger af rør-10 ledningens inderdiameter, af centrifugehjulets rotationshastighed og af sneglens stigning.

Rotationshastigheden er betinget af de forhold, der knytter sig til fiberfremstillingen og kan derfor ikke reguleres separat. Derimod kan man inden for visse 15 grænser og efter behov ændre rørledningens diameter og sneglens stigning eller de tilsvarende parametre hos andre midler.

Når rørledningens maksimale kapacitet svarer til den under de valgte driftsbetingelser indsprøjtede vand-20 mængde vil "pumpevirkningen" gennem rørledningen finde sted uden afbrydelse. En sådan driftstilstand kan også opnås ved også at indvirke på den indsprøjtede vandmængde. I modsat fald, dvs. når den indsprøjtede mængde er mindre end den maksimale værdi, og når rørledningen 25 derfor ikke er fyldt helt op, er risikoen for tilbagestrømning praktisk taget lig med nul, dels fordi rørledningen strækker sig vandret, dels fordi midlerne til fremføring af væske som nævnt befinder sig i umiddelbar nærhed af indgangen. Væsken indsprøjtes med vis has-30 tighed og overtages straks af de nævnte midler, der fører den videre til hjulet. Under disse betingelser vil luft i rørledningen ingen indflydelse have på en korrekt funktion.

Oftest skal de producerede fibre bruges til frem-35 stilling af isolationsmåtter. I så fald skal de behandles ved forstøvning af en flydende blanding af binde- 5

DK 162837 B

midler, eksempelvis fenolformaldehydharpiks, der efter poly-merisering bibringer slutproduktet dets mekaniske egenskaber og gør produktet sammenhængende. Denne påsprøjt-ning skal foregå så ensartet som muligt og må ikke ind-5 virke forstyrrende på selve fiberdannelsen. En særlig egnet løsning til dette fremgår af ovennævnte EP-A1-0059152. Den går ud på at anvende et organ til påsprøjtning af bindemiddel ved centrifugering, hvilket organ er udformet som en skive, der er 10 påmonteret det hjul, hvorfra fibrene dannes. Denne skive består af to sammensatte flanger, der afgrænser et kammer, som er forbundet med atmosfæren gennem et eller flere huller, hvorfra bindemiddelblandingen slipper ud i retning mod de netop fremstillede fibre. Bindemiddel-15 blandingen tilføres dette kammer gennem en rørledning der ligeledes er anbragt i det indre af hjulets aksel.

Hensigtsmæssigt anvendes der koncentriske rørledninger for tilførsel af vand og bindemiddel. Rørledningen for vand kan hensigtsmæssigt omgive rørledningen 20 for bindemiddelblandingen som således beskyttes mod en eventuel temperaturstigning inden den forstøves.

I den kendte teknik var rørledningen for tilførsel af bindemiddel anbragt i det indre af rørledningen for tilførsel af vand og begge rørledninger var stille-25 stående i det indre af akselen.

Når der i henhold til opfindelsen skal foretages simultan tilførsel af kølevand og bindemiddel, anbringes de to rørledninger koncentrisk med aksen i akselen som disse rørledninger er fast forbundet med.

30 Midler af samme art som ovenfor nævnt i forbin delse med rørledningen for kølevand bruges for rørledningen for bindemiddel. Hver rørledning er udstyret med midler såsom en snegl til væskefremføring og tilførslen af væske sker ved indsprøjtning i den åbne ende af 35 rørledningen. I så fald er det klart, at en af indsprøjtningsdyserne er opstillet på aksen gennem den til- 6

DK 162837B

hørende rørledning, medens den anden dyse er decentreret.

Den anden dyse kan også være formet som en ring der omgiver den første dyse.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende un-5 der henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et perspektivisk billede af et fibreringsaggregat af den art, der anvendes i overensstemmelse med opfindelsen, fig. 2a et snit gennem et centrifugehjul med 10 aggregat af kendt art til tilførsel af kølevand og bin-demiddelblanding, fig. 2b et til fig. 2a svarende snit gennem et aggregat i overensstemmelse med opfindelsen, fig. 3 et detaljeret snit gennem indsprøjtnings-15 zonen i aggregatet ifølge opfindelsen, og fig. 4 et snit gennem en del af enden af aggregatet med det tilhørende fibreringshjul.

Den efterfølgende beskrivelse gælder specielt for det tilfælde, hvor der også indsprøjtes en bindemiddel-20 blanding gennem akselen men det er klart, at de angivne løsninger også kan anvendes med eventuelle modifikationer indenfor opfindelsens ramme.

Fig. 1 viser et fibreringsaggregat af den art, der bruges i henhold til opfindelsen. Dette aggregat om-25 fatter tre centrifugehjul 1, 2, 3, hvoraf to succes sive hjul drejer i indbyrdes modsatte retninger. Lignende aggregater med fire centrifugehjul anvendes også hyppigt. Det trækbare materiale 4 der i smeltet tilstand tilføres ved hjælp af en rende 5 hældes over det 30 første centrifugehjul 1, der også kaldes fordeler-hjul, eftersom det praktisk taget ikke afgiver fibre og primært har til formål at bibringe det fibrerbare materiale 4 en acceleration og fordele det over det næste hjul 2, på hvilket materialet delvis klæber sig. Cen-35 trifugalkraftens påvirkning bevirker, at det smeltede materiale løsner sig fra hjulet 2 og danner filamen- 7

DK 162837 B

ter som bringes med af en gasstrøm/ der udgår fra hullerne i en blæsekrans 6, medens det materiale, der ikke hænger ved hjulet føres over til det næste centrifugehjul 3, hvorfra der på samme måde frembringes 5 yderligere fibre.

Den fiberbærende gasstrøm er rettet på tværs af retningen for udslyngning af fibrene fra hjulet. Ved hjælp af forstøvningsorganet 7 slynges bindemiddel-blandingen ved centrifugering ud i form af dråber i gas-10 strømmen som findeler disse dråber, således at de fremstillede fibre ensartet forsynes med bindemiddel.

Organet 7 er fortrinsvis omgivet af en krans, der beskytter hullerne mod fibrene.

Disse centrifugehjul afkøles med vand, fortrins-15 vis med vandmængder, der for hvert hjul justeres i afhængighed af den ligevægtstemperatur, der skal opnås.

Normalt aftager temperaturen af hjulene i kontakt med det smeltede materiale fra det første hjul 1 til det sidste hjul 3.

20 Kølevandet og bindemiddelblandingen tilføres gennem koncentriske rørledninger som vist i fig. 2a og 2b.

I det i fig. 2a viste kendte aggregat er rørledningen 9 for kølevand og rørledningen 10 for binde-25 middel begge stillestående og anbragt i det indre af akselen 12 på langs med rotationsaksen for det tilhørende centrifugehjul 11. Dette hjul 11 drives i rotation gennem akselen 12 og en ikke vist motor og drivremme i noterne på et drivhjul 13.

30 Centrifugehjulet 11's krans 14 er på teg ningen vist med en glat yderflade men i praksis er denne krans fortrinsvis udformet med fremspring, noter osv. som fremmer det smeltede materiales vedhængning. Inder-fladen 15 afkøles med vand, som tilføres gennem rør-35 ledningen 9 og en række huller 16 i akselen 12.

Bindemiddelblandingen som tilføres gennem rør- 9 8

DK 162837 B

ledningen 10 når frem til forstøverhjulet 12, der omfatter et kammer 17 som er afgrænset af sammensatte flanger 18 og 19. Centrifugalkraftens påvirkning slynger bindemiddelblandingen ud gennem åbninger 20.

5 Centreringen i forhold til aksen gennem akselen 12 og den ønskede position for de to koncentriske rørledninger 9 og 10 sikres ved hjælp af mindst ét leje 21, der er monteret i forstøverhjulet 22.

Erfaringen viser, at det er netop dette leje der 10 oftest er årsagen til brud af fødeledningerne.

I henhold til opfindelsen, jf. fig. 2b, er rørledningen 23 for tilførsel af bindemiddeIblanding og rørledningen 24 for tilførsel af kølevand fast forbundet med akselen 12, der driver centrifugehjulet 15 25 gennem midler 26, der vedvarende sikrer en perfekt centrering af rørledningerne 23 og 24 på rotationsaksen 27. Rørledningen 24 for kølevand omgiver rørledningen 23 for bindemiddelblandingen, således at denne blanding beskyttes mod en uønsket opvarmning.

20 Med henblik på fremføring af væskerne er hver rørledning udformet med en snegl henholdsvis 28 og 29. Disse snegle virker som pumpe på samme måde som Arkimede's skrue og bibringer væskerne tilstrækkelig acceleration til,at kølevandet når frem til centrifuge-25 hjulet 25 og bindemiddelblandingen når frem til forstøverhjulet 30. Ved de anvendte rotationshastigheder har disse to pumper tilstrækkelig sugeeffekt til at man undgår væsketilbagestrømning til en indsprøjtningsdyse 31 for vand og en indsprøjtningsdyse 32 for binde-30 middel, hvilke dyser er anbragt ved enden af de tilhørende rørledninger 23 og 24.

Fig. 3 er et detailbillede af et snit gennem indsprøjtningszonen i et aggregat i overensstemmelse med opfindelsen.

35 En motor, der ikke er vist,og som fortrinsvis er anbragt uden for fiberdannelseszonen, hvori dens 9

DK 162837 B

drift kunne forstyrres af de fremstillede fibre, driver akselen 33 til centrifugehjulet. Rotationsbevægelsen overføres til akselen 33 gennem drivhjulet 34, der ved hjælp af kontramøtrikker 35 er korrekt positione-5 ret på akselen.

Akselen 33 bæres af et kugleleje 37, der er anbragt på et stativ 36. Langs den centrale linie i akselen 33 er der anbragt et rør 39 til tilførsel af bindemiddelblanding. Inderfladen i akselen 33 og 10 yderfladen på røret 39 afgrænser en rørledning 42, der i tværsnittet er ringformet·og som tjener til overføring af kølevandet til centrifugehjulet.

Røret 39 holdes centreret ved hjælp af tre vinger 40 på en bærebøsning 41, der er skruet ind i 15 et indvendigt gevind i akselen 33. Ud over deres centreringsfunktion tjener disse vinger 40 også til at danne hvirvelstrømning, der fremmer tilførslen af kølevandet til centrifugehjulet. For at undgå enhver indsamling af vand på dette sted, er bøsningen 41 også 20 udformet med tre vandafløbsnoter 45.

En hætte 38, der er påskruet yderfladen på akselen 33 holder bøsningen 41 på plads.

En dyse 43 tjener til indsprøjtning af binde-middelblandingen i akselen,medens en dyse 44 tjener 25 til indsprøjtning af kølevandet. Disse dyser trænger hensigtsmæssigt lidt ind i det indre af akselen og af røret 39 og for at fremme indsprøjtningen af kølevandet er enden af røret 9 formet konisk.

Cirkulationen af væskerne opnås ved hjælp af 30 snegle 46 og 47.

For bindemiddelblandingens vedkommende er sneglen 46 anbragt i det indre af røret 39. Da dette rør har lille diameter behøver sneglen 46 ikke at strække sig over hele længden af røret, idet den til-35 førte bindemiddelblanding automatisk presses videre i retning mod hjulet. Sneglen 46 kan fastgøres til rø- 10

DK 162837 B

ret 39 ved slaglodning eller blot være presset, ind.

Sneglen 47 er anbragt på ydersiden af røret 39 og fortrinsvis fastgjort ved slaglodning. Denne snegl, der i fig. 3 og 4 strækker sig over hele længden 5 af røret 39 tvinger kølevandet fremad.

På tegningen har man vist sneglene 46 og 47 med den samme stigning men dette er ikke nogen betingelse.' En stigning på 20 cm svarer eksempelvis til en væskebevægelseshastighed på 20 m/s for en rotations-10 hastighed på ca. 6000 omdrejninger pr. minut. Da man til afkøling anvender 300-400 1 vand pr. time og 150-500 1 bindemiddeIblanding pr. time, ligger indsprøjtningshastigheden for vandet på mellem 12 og 16 m/s og for bindemiddelblandingen på mellem 6 og 20 m/s, hvilket 15 opnås med dyser med åbningsdiameter på 3 mm. På denne måde er væskernes cirkulationshastighed altid større end eller lig med deres indføringshastighed, således at væskerne ikke strømmer tilbage,idet der tværtimod sker en hvis indsugning af luft.

20 Dette sneglesystem er meget smidigt i brug. Hvis der af forskellige årsager eksempelvis ønskes indsprøjtning af større mængder af væsker, skal man blot udskifte røret 39 for bindemiddelblandingen med et andet rør med snegle, der har større stigning.

25 Den modsatte ende af akselen 33 er vist i fig.

4, som er et snitbillede gennem den øverste halvdel af centrifugehjulet. Centrifugehjulet 48 er påmonteret akselen 33.

Afkølingen af centrifugehjulet 48 og specielt 30 af dets omkredsflade sikres af det vand, der gennem rørledningen 42 føres frem til kammeret 49, der på højre side er lukket af en prop 57, som tjener til dels at forhindre vandet i at blande sig med bindemiddelblandingen, dels holder røret 39 i fast forbindelse 35 med centrifugehjulets aksel.

Ved kontakt med hjulet 48 omdannes en del af

Claims (9)

20 PATENTKRAV

1. Aggregat til fremstilling af mineralske fibre ud fra et trækbart materiale (14), der har meget højt smeltepunkt, og som i smeltet tilstand hældes over et første centrifugehjul (1), hvorfra det overføres til et 25 efterfølgende hjul (23), og hvor hvert hjul (1, 2, 3) omdanner en del af det smeltede materiale til fibre og overfører materialeoverskuddet til det næste hjul, og hvor der i hvert centrifugehjuls (1, 2, 3) aksel (12) og langs dennes akse er indlagt en rørledning (9, 24) 30 for kølevand, og hvor der i hvert centrifugehjul (1, 2, 3. og koncentrisk i dettes kølevandledning (9, 24) er anbragt en rørledning (10, 23) for tilførsel af bindemiddelblanding, kendetegnet ved, at kølevandledningen (9, 24) drives i rotation sammen med hju-35 let (1, 2, 3), og er udstyret med midler (29), hvis rotation bevirker, at kølevandet føres fremad, og at rør » DK 162837 B ledningen (24) for tilførsel af bindemiddelblandingen er anbragt i det indre af rørledningen for kølevand, og fast forbundet med denne, og er udstyret med midler (28) hvis rotation bevirker, at bindemiddelblandingen føres 5 fremad.

2. Aggregat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fremføringsmidlerne (29) udgøres af en væg, der er fast forbundet med rørledningen for kølevand og danner en snegl.

3. Aggregat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at fremføringsmidlerne (29) er anbragt ved den ende af rørledningen, hvori vandet indføres.

4. Aggregat ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved midler (41) til indsprøjtning af 15 kølevand i den bort fra centrifugehjulet vendende ende af akselen (12).

5. Aggregat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at indsprøjtningsmidlerne (41) strækker sig over en kort afstand inden i rørledningen (24) for kølevand.

6. Aggregat ifølge ethvert af kravene 1-5, ken detegnet ved, at rørledningen (42) for kølevand udgøres af centrifugehjulets hulaksel (33).

7. Aggregat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at rørledningen (39) for bindemiddelblandingen er 25 fast forbundet med centrifugehjulets aksel (33) ved hjælp af en ring (57).

8. Aggregat ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at rørledningen (39) for bindemiddelblandingen er udformet med en væg (46), der 30 er fast forbundet med rørledningen og danner en snegl.

9. Aggregat ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at rørledningen (39) for bindemiddelblandingen er keglestubformet ved sin bort fra centrifugehjulet vendende ende.