DK168949B1 - Apparatur til frembringning af fibre, især mineralfibre ud fra en smelte - Google Patents

Description

DK 168949 B1 i

Opfindelsen angår et apparatur af den i krav 1 1 s indledning angivne art. Ved dyseblæsemetoder føres primærtråde, der som regel tilvejebringes udgående fra en række åbninger i en smeltedeler, til en blæsedyses 5 strækkespalte. Primærtrådene accelereres i en ligeledes ind i strækkespalten passerende gasstrømning, hvorved de trækkes frem. I strækkespalten har strømningen en hastighedsprofil med udpræget randbetoning, idet strømninger med meget stor hastighed ved randen som regel 10 frembringes ved hjælp af fra randdyser indførte blæse- strømme, som i apparatet tillige indfører den til stræk-keprocessen nødvendige energi. På grund af hastighedstoppene ved randene med tilsvarende undertrykszoner sættes primærtråden i svingning, idet den udbøjes i 15 sideretningen og med højfrekvens udfører pendulsvingninger frem og tilbage mellem de to randzoner med stor strømningshastighed. Derved påvirkes trådbestanddele gentagne gange af randstrømmene med stor hastighed og medrives af disse, medens mellemliggende tråddele spæn-20 der over spalten mellem randzonerne med stor strømnings hastighed. På denne måde fremkommer piskesmældagtige virkninger, idet trådbestanddelene under indvirkning af forskellige strømningshastigheder er udsat for træk-kræfter og ved disse strækkes til tynde tråde.

25 Gas-t råd-dispersionen skal retarderes bag ved blæsedy- sens udløb, og gastrømningens statiske tryk skal øges tilnærmelsesvis op til omgivelsernes tryk, for at de ved afkøling størknede tråde til slut kan aflægges i form af en måtte. Til denne retardering kan der anven-30 des en infralyddiffusor. Herved skal det påses, at strøm ningen i infralyddiffusoren ikke har store hvirvler eller andre tværstrømme, som bevæger trådene eller fibrene mod hinanden og mod strømningens afgrænsningsvægge, fordi gensidige berøringer mellem de endnu ikke størk-35 nede tråde og disses berøring med væggen medfører dan- DK 168949 B1 2 nelsen af uudtrukne materialedele (perler), hvilke ganske vist bidrager til det færdige produkts tæthed, men ikke til fibrenes funktion. Kommer endnu ikke tilstrækkeligt størknede tråddele i berøring med hinanden, vil 5 den under trækspænding værende tråd være tilbøjelig til at rives itu på berøringsstedet, hvorved trækspændingen her elimineres og den pågældende trådende vil være tilbøjelig til at springe tilbage i kugleform, fordi smelter, der skal forarbejdes efter dyseblæseme-10 toden, har en mange gange større overfladespænding end vand og uden ydre kraftpåvirkning altid vil være tilbøjelige til at danne kugler med den mindst mulige overflade pr. volumen. Kommer en ikke størknet trådbestand-del i berøring med væggen, afbremses den pludseligt, 15 overrives og antager kugleform.

Til forhindring af sådanne tværstrømme skal afrivning af strømningen fra infralyddiffusorens strømningsrand undgås med sikkerhed. Da strømningshastigheden og dermed tillige det Reynoldske tal er meget høj, forudsæt-20 ter en sikker strømningsafrivningsfri retardering af strømningen i infralyddiffusoren en meget lille åbningsvinkel på højst nogle ganske få grader. Ved trykomsætningen med små tab i en sådan slank infralyddiffusor fås en god virkningsgrad og dermed et lille energiforbrug.

25 Desuden fremmes dannelsen af fine, stærkt udtrukne fi bre derved, at hastighedsprofilen fra blæsedysen opretholdes kvalitativt over en lang strækning i infralyd-diffusoren og tilsuger trådbestanddele nær ved randzonerne med undertryk og udsætter disse trådbestanddele 30 for en relativ acceleration og dermed for en suppleren de strækning indtil trådene størkner.

Den dermed følgende tværbevægelse af trådbestanddele i retning mod strømningens rand øger på grund af den lille åbningsvinkel imidlertid sandsynligheden for be- DK 168949 B1 3 røring med væggen, hvilket igen indebærer øget perledannelse på grund af vægberøringen. Desuden føres trådene på en lang strækning tæt ved hinanden, så at allerede små relativbevægelser mellem trådene kan medføre gensi-3 dig berøring af disse og dermed ligeledes perledannel se. Vægberøring og gensid i. g berøring af de allerede størknende tråde er ligeledes sandsynlig og medfører en mindskelse af middelfiberlængden på grund af fiber-brud. Det er derfor vanskeligt, efter dyseblæsemetoden 10 at frembringe fine fibre med stor middelfiberlængde og li.Ile perleandel.

Det er den foreliggende opfindelses formål at tilvejebringe et apparatur af den i krav 1's indledning angivne art, med hvilket der kan fremstilles fibre med stor middel-15 længde, god finhed og en lille andel perler. Dette for mål opnås ved det i krav l's kendetegnende del angivne, hvorved man opnår, at fiber- eller tråd- gas- dispersionen udvides relativt kraftigt i tilslutning til den pludselige tværsnitsudvidelse, så at trådene eller fi-20 brene får større gensidig afstand, hvorved risikoen for berøring mellem disse mindskes. Nedstrøms for den pludselige tværsnitsudvidelse dannes der på begge sider i returstrømzoner såkaldte indslagshvirvler, som i strømningsteknisk henseende udgør hovedstrømningens 25 ydre afgrænsning. Den direkte kontakt mellem tråddele og væggen undgås således i indslagshvirvlernes område derved, at strømningen afgrænses af en anden strømning og ikke af nogen fast væg. Indslagshvirvelen unddrager sin bevægelsesenergi fra hovedstrømningens nabolag, 30 så at hastigheden dér mindskes og hastighedsprofilen nedstrøms for indslagshvirvelen udjævnes kraftigere.

Derved mindskes tendensen til tværbevægelse af tråddele eller fibre og dermed sandsynligheden for vægkontakt nedstrøms for indslagshvirvlerne. På grund af ho-35 vedstrømningens forholdsvis kraftige udvidelse i ind- DK 168949 B1 4 slagshvirvlernes område i forbindelse med en endnu kraftigere randbetonet hastighedsprofil fås alligevel en øget supplerende strækkevirkning på trådbestanddelene med henblik på den øgede rumlige afstand mellem hastig-5 hedstoppene på randsiden og disses sugevirkning. Denne yderligere strækning af fibrene inden disses endelige størkning indebærer imidlertid ikke øget risiko for vægkontakt, da indslagshvirvlerne beskytter mod vægkontakt.

10 På denne måde opnås alt i alt en hurtig, relativ kraf tig udvidelse og udjævning af den fra blæsedysen kommende strømning. På grund af de for trådbestanddelene relativt ensartede strækningsbetingelser til ind i in-fralyddiffusoren opnås en snæver diameterfordeling og 15 god fiberfinhed. På grund af den skånsomme retardering i en udjævnet, relativt kraftigt udvidet strømning uden vægkontakt fås en stor middelfiberlængde og lille perleandel.

Ued det i krav 2 angivne opnås, at hovedstrømningen 20 udvides på det tidligst mulige tidspunkt, hvor trådbe- standdelen har en god supplerende strækkelighed. Den yderligere strømning i infralyddiffusoren finder da sted i allerede udvidet tilstand med tilsvarende mindsket sandsynlighed for indbyrdes kontakt mellem tråde-25 ne eller fibrene.

Ved anvendelsen af en støddiffusor i modsætning til en diffusor, som udvider sig kontinuerligt, mindskes trykomsætningens virkningsgrad, hvorved den nødvendige energitilførsel øges. Ved anvendelse af en flertrins-30 støddiffusor i henhold til krav 3 forbedres dennes virk ningsgrad i tilnærmelse til virkningsgraden af en infralyddi ffusor med kontinuerlig afgrænsning. Desuden opnås ved flere trin, at hovedstrømningens afgrænsning DK 168949 B1 5 over en øget længde af infralyddiffusoren ikke dannes af en fast væg, men af indslagshvirvlerne, så at de i det foregående omtalte fordelagtige virkninger forstærkes, og sandsynligheden for kontakt mellem fibre-5 ne eller trådene og en fast afgrænsningsvæg for strøm ningen reduceres betydeligt. Desuden kan der opnås en endnu stærkere udvidelse af hovedstrømningen uden strømningsafrivningsfænomener, så at også risikoen for berøring mellem trådene eller fibrene indbyrdes mindskes.

10 Ued det i krav 4 angivne opnås, at hovedstrømningen før et næste trin på en kort strækning påny kan lægge sig rent an mod strømningens faste afgrænsningsvæg, idet der ellers er risiko for store hvirveldannelser med lokalt som oftest stabil, meget uens strømnings-15 fordeling.

Ifølge krav 5 kan indfralyddiffusorens middeludvidelsesvinkel være lille som ved kontinuerlige infralyddif-fusorer, men den kan også øges op til ca. 8° til opnåelse af en maksimal udvidelse af hovedstrømningen på 20 den mindst mulige længde. En størst mulig middeludvi delsesvinkel synes at være fordelagtig med henblik på maksimering af fiberlængden samt minimering af perle-andelen.

Bag ved indslagshvirvlerne kan der opstå dødzoner med 25 sekundærhvirvler, når overgangen fra zonen med udvidet tværsnit til trinnets nedre flade (tilbagespring) har rektangulær form. Når indslagshvirvlerne griber fat i meget fine fiberbestanddele og fører disse med sig, kan der i de nævnte dødzoner aflejres sådanne meget 30 fine fibre. Til undgåelse af noget sådant kan tilbage springenes hulkel være udformet med passende afrundinger eller afskråninger på en sådan måde, at de er tilpasset indslagshvirvelens form i denne zone og derved DK 168949 B1 6 sådanne dødzoner undgås.

Ifølge krav 6 vil man imidlertid foretrække en hulkel på dette sted med et over for det udvidede tværsnit yderligere øget tværsnit. I denne hulkel kan der bag 5 ved indslagshvirvelen danne sig en fuld sekundærhvir vel, som kan udnyttes positivt til optæring af hastighedsenergien af hovedstrømningens randzoner, eller også kan indslagshvirvelen lægge sig i en tilsvarende stor, afrundet hulkel. Skønt små aflejringer i en så-10 dan hulkel, der befinder sig fjernt fra hovedstrømnin gen, ikke er til gene, kan selv sådanne aflejringer undgås ved en afrundet udformning , ved hvilken der opnås en selvrenselseseffekt.

Især i opstrøms beliggende diffusortrin, i hvis højde 15 trådene endnu er smelteflydende, kan der nedstrøms for den pludselige tværsnitsøgning på grund af store tværgående accelerationer, som i og for sig er ønskelige til opnåelse af supplerende strækningseffekter, alligevel forekomme vægkontakt tilnærmelsesvis i indslags-20 hvirvlernes udløbszone (opdæmningspunkt). Denne risiko mindskes yderligere ved det i krav 7 angivne, hvorved der dannes en supplerende pude mellem hovedstrømningen og væggen og dermed risikoen for vægkontakter yderligere mindskes.

25 Ifølge krav 8 kan dysernes akse være i det mindste til nærmelsesvis parallel med infralyddiffusorens længde-midterakse, så at der opnås en indblæsning parallelt med væggen. Herved kan der om fornødent med små tab også indføres supplerende energi, f.eks. i infralyd-30 diffusorens nedre område, såfremt der er risiko for, at hastighedprofilen på grund af profilrandzonens af-bremsning bliver for midterbetonet.

DK 168949 B1 7

Ifølge krav 9 kan dysernes akse dog også være beliggende på tværs af infralyddiffusorens længdemidterakse, idet dyserne nedstrøms, tilnærmelsesvis i området ved en hulkel kan være placeret i tilbagespringets strube.

5 På denne måde dannes en stabil hvirvel i hulkelen, me dens hovedstrømningen af blæsemediet fortrænges bort fra væggen, hvorved kontakt mellem denne og trådene eller fibrene forhindres. På energimæssigt særlig fordelagtig måde kan ifølge krav 10 blæsemediet fortrins-10 vis via en krummet ydre, nedre afgrænsningsflade omsty res parallelt med hovedstrømningen, så at der fås en Coanda-effekt af første slags og en for kraftig indsnø-ring af hovedstrømningen undgås.

I praksis fibreres et stort antal side om side anbrag-15 te primærtråde i en langstrakt blæsedyse, på hvis under side der kan være anbragt en på tilsvarende vis langstrakt infralyddiffusor. Med henblik på spaltens ringe bredde ved blæsedysens og diffusorens ender er disse åbne mod omgivelserne. Dette medfører imidlertid en 20 driftsforstyrrelse ved enden, når der anvendes en in fralyddi ffusor med tværsnitsudvidelse. Denne driftsforstyrrelse er des mere graverende, jo større middeludvidelsesvinkelen og infralyddiffusorens længde er, fordi mængden af ved enden tilsuget falskluft stiger 25 drastisk med afstanden mellem infralyddiffusorens af grænsningsvægge for strømningen. Ifølge krav 11 kan derfor i dette tilfælde den langstrakte infralyddiffusor være lukket mod omgivelserne ved hjælp af endevægge, hvorved man fremmer tilvejebringelsen af en uforstyrret 30 strømning i infralyddiffusoren og især i indslagshvirv lernes område. Desuden opnås derved eventuelt i samvirke med et lukke på blæsedysens ende en drastisk mindskelse af den tilsugede falskluftmængde, hvorved tillige den nødvendige bortsugningseffekt ved aflægningen 35 af fibrene reduceres. Derved forbedres igen energiøko- 8 DK 168949 B1 nomien, hvorved der kompenseres for den forringede virkningsgrad hvad angår trykomsætningen i støddiffusoren.

Ifølge krav 12 kan endevæggene være aftrappet på samme måde som infralyddiffusorens sidevægge, hvorved der 5 opnås en yderligere udjævning af strømningsbetingelser ne i diffusorens samlede længde. Ved det i krav 13 angivne undgås endvidere endeeffekter af enhver art, fordi der på grund af indføringen af blæsemedium fra dyser ved enden kan indstilles et til den langsgående hastig-10 hedsprofils statiske tryk svarende undertryk og derved strømningsafrivning ved enden kan undgås.

Til trods for alle beskrevne foranstaltninger kan der især i blæsedysens område, men også i infra lyddiffusorens område tilnærmelsesvis umiddelbart oven for et 15 trin opstå kontakt mellem trådene og strømningens fa ste afgrænsning. Bortset fra, at andelen af perler i fiberblandingen øges ved, at trådene kommer i berøring med væggen, medfører en sådan berøring tillige øget slid på blæsedysens og infralyddiffusorens vægge. Til 20 undgåelse af enhver vedhængning af tråddele i kontakt med væggen med risiko for en farlig tilstopning, har man hidtil fremstillet blæsedysen af ren nikkel, der har en mikroskopisk meget jævn overflade, som på grund af sin ekstreme glathed sikrer, at tråden glider af 25 væggen. Til gengæld er nikkel meget lidt slidfast, så at der kræves hyppige vedligeholdelses- og reparationsarbejder. Denne mangel afhjælpes ved det i krav 14 angivne, hvorved strømningens faste afgrænsningsvægge køles intensivt. På grund af denne kraftige afkøling 30 afkøles en tråddel i tilfælde af vægkontakt meget plud seligt, så at dens overflade størkener selv uden fugt-ning og derved springer tilbage fra væggen. Dette indebærer, at fastklæbning af smeltebestanddele og overfyldning af blæsedysen med smelte er udelukket, selv DK 168949 B1 9 når overfladen ikke er ekstremt glat. Blæsedyseflanker-ne og infralyddifusorens sidevægge kan derfor bestå af et billigere, men mere slidfast materiale, f.eks. ædelstål, som i en meget varmefast udførelse er relativt 5 højt legeret og har en forholdsvis stor mikroskopisk ruhed.

Desuden bortledes der ved hjælp af kølemediet så meget varme, at klimaet i den efterfølgende skakt aflastes og derved f.eks. risikoen for en for tidlig hærdning 10 af bindemiddel i selve faldskakten mindskes. Blæsedyse- halvdelene kan på grund af deres slidsfaste udførelse bringes tættere sammen, hvorved temperaturniveauet i fibreringszonen øges og således dannelsen af finere fibre med færre perler fremmes. Endvidere mindskes ved 15 denne foranstaltning andelen af tilsugede medier fra omgivelserne, så at kun tilsvarende mindre gasmængder skal bortsuges gennem produktet og efterbehandles. Hertil bidrager i øvrigt også den store trykgenvinding i stødfiffusorens udløbsplan med stor udvidelsesvinkel, 20 hvilket indebærer, at der på grund af den mindskede hastighed, hvormed fiber-gas-dispers ionen udgår fra diffusorens udstrømningsplan, ti Isuges mindre falskluft. Ved alle disse foranstaltninger i samvirke med blæsedysens og infralyddiffusorens lukkede ende mind-25 skes energibehovet til bortsugning af luften gennem produktet og luftens efterbehandling i en sådan grad, at der mere end kompenseres for den øgede energitilførsel, som er betinget af en støddiffusors ringere virkningsgrad over for en diffusor, som udvider sig konti-30 nuerligt.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen, hvor fig. 1 skematisk forenklet viser et snit i en udførel- 10 DK 168949 B1 sesform for apparaturet ifølge opfindelsen med en tre-trins-infralyddiffusor, fig. 2 en totrins-infralyddiffusor med tilførsel af et omgivende medium mellem en blæsedyse og infralyd-5 diffusoren, fig. 3 i større målestok en detalje i cirkelen A i fig.

1 i en ændret udførelsesform, fig. 4 en ændret udførelsesform for detaljen i fig. 1, fig. 5 en yderligere version af detaljen i fig. 3 og 4, 10 fig. 6 en i det væsentlige til fig. 3 til 5 svarende fremstilling af et tilbagestrømningsområde på et trin i infralyddiffusoren med tilførsel af blæsemedium, fig. 7 en ændret version af det i fig. 6 viste område, fig. 8 en yderligere ændret version af det i fig. 6 15 og 7 viste, fig. 9 er et skematisk forenklet længdesnit i diffusoren ifølge fig. 1, og fig. 10 er et til fig. 1 svarende snit i apparaturets blæsedyse, set fra enden.

20 Fra et ikke vist smeltekar tilføres der smelte, f.eks.

mineralsmelte til en smeltedeler 1. Smelten strømmer i form af et antal side om side beliggende primærtråde gennem boringer 2 ud af smeltedeleren 1. Selve smelten er for overskuelighedens skyld ikke vist. De i en ræk-25 ke beliggende boringer 2 har en diameter på 1 til 2 mm og er beliggende i en indbyrdes afstand svarende ca.

DK 168949 B1 11 til to gange deres diameter. Disse dimensioner kan dog varieres opad eller nedad alt efter smeltens art. Smel-tedeleren l's udløbsområde tempereres ved hjælp af varm forbrændingsgas 3, som på begge sider af udløbsområdet 5 med stor hastighed strømmer ud af en snæver spalte 4 og i zonen for primær trådenes dannelse og bevægelse omhyller smeltedelstrømmene. Smelte-massestrømmen pr. udløbsåbning er bestemt ved smeltens temperatur og geo-statiske tryk, boringsdiameteren samt højden af det 10 statiske undertryk i boringerne 2's udstrømningsplan.

Undertrykket frembringes som regel ved indblæsning af et blæsemedium 5 fra en blæsedyse 6 med si.idsformede dyseåbninger 7 foroven i en strækkespalte 8 i blæsedy-sen. Blæsemediet 5 indblæses gennem blæsedyserne 7 på 15 begge sider af strækkespal ten 8 og i det væsentlige parallelt med dennes væg henholdsvis parallelt med blæ-sedysen 6's længdemidterakse 9. Primærtråden, der trækkes frem i tilsugningsområdet, bringes derved til at svinge på tværs af hovedstrømningsretningen, påvirkes 20 af de hurtige vægstråler og accelereres yderligere samt trækkes frem. Strømningshastigheden af strækkegasstrøm-mene, der er dannet af selve blæsemediet 5 som drivmiddel samt af den tilsugede varme forbrændingsgas 3 og det omgivende medium 10 (sekundærluft), hvilken hastig-25 hed svarende til blæsedysen 6's konvergerende-diverge- rende kontur meget vel kan være større end lydhastigheden, mindskes i en efterfølgende infralyddiffusor 11.

Jo snævrere infralyddiffusoren 11 er, des finere, men også des kortere er de dannede fibre. Har infralyddif-30 fusoren 11 den sædvanlige kontinuerlige strømningskon tur, vil ved de sædvanlige strømningshastigheder kun en udvidelsesvinkel på maksimalt ca. 2° være mulig, uden at strømningen rives af og der opstår kraftigt turbulente bevægelsesvariationer. Især i langstrakte, 35 "plane" infralyddiffusorer 11, der er åbne ved enden, kan der i tilfælde af en større udvidelsesvinkel ikke 12 DK 168949 B1 længere opnås homogene fiberaflægningsbetingelser.

Når smeltematerialet forlader infralyddiffusoren 11, er fiberdannelsesprocessen som regel afsluttet. Sædvanligvis afbremses fiber-luft-dispersionen under til-5 førsel af kølemedier, glattemidler, bindemiddel og/el- ler yderligere konditioneringsmidier samt under ti 1 — sugning af yderligere falskluft yderligere i en fald-skakt, hvorved materialet tillige afkøles. På et under faldskakten værende perforeret bortledningsbånd aflæg-10 ges fibrene i form af en måtte, og fibrene skilles fra strækkegassen og tilsuget gas ved hjælp af under bortledningsbåndet anbragte undertrykkamre med til disse sluttede blæsere.

Apparaturet ifølge fig. 1 adskiller sig væsentligt fra 15 de kendte indretninger derved, at infralyddiffusoren 11 mellem s trækkespal ten 8's nedre ende og diffusorens udløbsplan 12 ikke har nogen kontinuerligt gennemgående afgrænsningvæg for strømningen, men er udformet med tre trin 13, 14 og 15, som er indbyrdes adskilt ved 20 pludselige tværsnitsudvidelser eller tilbagespring 16, 17 og 18 i spa 1 tevægene. Sådanne i og for sig kendte såkaldte støddiffusorer med et eller flere trin er i funktionel henseende ejendommelige ved, at hovedstrømningen afrives på stederne med pludselig tværsnitsudvi-25 delse og under dannelse af en tilbagestrømningszone først atter kommer til anlæg mod strømningens faste afgrænsning efter en bestemt strømningslængde. Jo større antallet af trin 13, 14 eller 15 er, des bedre er virkningsgraden for omsætningen af dynamisk i statisk 30 trykenergi.

Ved apparaturet i fig. 1 kan de enkelte tværsnitsudvidelser eller tilbagespring 16, 17, 18 samt længden af de enkelte trin 13, 14 og 15 dimensioneres på en sådan DK 168949 Bl 13 måde, at smelte- og fiberbestanddelene, der følger med strækkegasstrømmene med en bestemt skridning, først kan berøre infralyddiffusoren ll's faste afgrænsnings-væg for strømningen ved et trins nedre ende, idet even-5 tueile berøringer med væggen næsten vil være rettet parallelt med denne, hvilket kun indebærer uvæsentlig afbremsning og afkøling af smeltetråde og heraf resulterende perledannelse.

Længden af de enkelte trin 13, 14 og 15 bør vælges så-10 ledes, at der på trinnenes udløbsplan ikke længere dan nes tilbagestrømningszoner, da sådanne kan føre til strømninger med stort volumen, der som regel er ustabile og medfører en uensartet fiberstyring. Med henblik herpå har trinnene 13, 14 og 15 en foretrukken mindste 15 længde svarende tilnærmelsesvis til fem til seks gange differencen mellem kvadrat rødderne for hvert trins udløbstværsnitsareal og indløbstværsnitsareal.

I fig. 1 er allerede overgangen fra strækkespalten 8 til infralyddiffusoren 11 udformet som stød, idet man 20 herved opnår, at trådenes eller fibrenes rumlige kon centration så tidligt som muligt mindskes så meget, som nødvendigt af hensyn til den ønskede fiberlængde, der påvirkes af gensidig kontakt mellem fibre eller tråde. Fagmanden er altid frit stillet med henblik på 25 at dimensionere den ved tværsnitsudvidelsen og længden af de pågældende trin 13, 14 og 15 givne udvidelsesvinkel for hovedstrømningen på en sådan måde, at produktet svarer til de pågældende krav hvad angår finheden, perleandelen og fibrenes længdefordeling.

30 De i blæsedysen 6 frembragte, i det væsentlige parallel le vægstråler kan alt efter driftsbetingelserne meget vel nå op på en hastighed svarende til lydens hastighed og mere. De dermed forbundne komprimeringsstød pro- 14 DK 168949 B1 vokeres målrettet ved den pludselige tværsnitsudvidelse ved strækkespalten 8's udløb, da de på dette sted til fremme for fiberfinheden endnu kan indvirke på primærtrådenes mangfoldiggørelse.

5 Strækkespalten 8's vægge er hensigtsmæssigt parallelle, men strækkespalten kan også udvide sig konisk og have vægge med en skråningsvinkel på op til ca. 2°. Endvidere kan væggene på infralyddiffusoren ll's trin 13, 14 og 13 være parallelle eller divergere, når blot der 10 er sikret en ensartet strømningsføring. Afgrænsnings- væggene på infralyddiffusoren ll's enkelte trin 13, 14 og 15 er dog fortrinsvis parallelle.

Middeludvidelsesvinkelen α mellem streg-prik-linien 19 i fig. 1 og 2 og midteraksen 9 kan være mellem ca.

15 0,4° og 8°, fortrinsvis ca. 4° til 7°. Udvidelsesvin kelen for de enkelte trin 13, 14 og 15 er fortrinsvis konstant, men kan også variere svarende til de pågældende krav. Desuden kan antallet af trin 13, 14, 15 pr. længde vælges svarende til kravene, idet kun ét trin repræ-20 senterer det enkleste tilfælde. Infralyddiffusoren ll's længde kan tilpasses efter forholdene og produktets art, idet der med en længere infralyddiffusor 11 også opnås en længere fiber, såfremt diffusorens udvidelsesvinkel er passende dimensioneret.

25 Fig. 2 viser en udførelsesform med en infralyddiffusor 11a med to trin, hvor diffusorens indløbszone, der ikke er udformet som et trin med pludselig tværsnitsudvidelse, ikke slutter direkte op til strækkespalten 8's udløbstværsnit, men er beliggende i afstand fra 30 dette. Derved indsuges - som det kan være ønskeligt under bestemte fibreringsbetingelser og til bestemte produkter - mellem blæsedysen 6 og infralyddiffusoren 11a supplerende medium 20 fra omgivelserne, hvilket DK 168949 B1 15 tilføres hovedstrømmen i infralyddiffusoren 11a. Det yderligere medium 20 tilføres ved hjælp af et ledelegeme 21 med parallelle ledevægge 22 i form af ledeplader, som fortrinsvis er anbragt vinkelret på blæsedy-5 selangsiderne og parallelt med hovedstrømningsretnin gen. Derved opretholdes der i tilfælde af en langstrakt blæsedyse 6 og en langstrakt infralyddiffusor 11a til trods for tilførselen af supplerende medium 20 fra omgivelserne ved infralyddiffusorens indgang praktisk 10 taget todimensionale strømningsbetingelser. Principi elt kan supplerende medium fra omgivelserne også indføres efter én eller flere pludselige tværsnitsudvidelser.

Fig. 3 viser en detalje A i fig. 1 ved overgangen fra 15 trinnet 13 til trinnet 14. Tilbagespringet 17's tilba gespringende flade 31 mellem trinnet 13 og trinnet 14 er her dannet af en vinkelret op til trinnet 13's vertikale strømningsafgrænsning sluttende horisontal væg, som går over i den vertikale strømningsafgrænsning i 20 trinnet 14's område. Er denne overgang som skematisk vist i fig. 1 ligeledes udført retvinklet, fås en dødzone, i hvilken en indslagshvirvel 32 i trinnet 14's tilbagestrømszone kan aflejre fra hovedstrømningen 33 hidrørende meget fine fiberbestanddele. Dette er grun-25 den til, at denne overgang ved udførelsesformen ifølge fig. 3 er afrundet som vist ved 34.

På tilsvarende vis er ved udførelsesvarianten i fig.

4 overgangen mellem den tilbagespringende flade 31 og den vertikale strømningsafgrænsning på trin 14 dannet 30 af en skråflade 35.

Ved en i fig. 5 viste variant er overgangen udformet som hulkel 36 med et endnu større tværsnit end tværsnitsudvidelsen mellem trinnene 13 og 14. Dimensione- 16 DK 168949 B1 res en sådan hulkel som vist i fig. 5, kommer indslags-hvirvlen 32 til at ligge i denne. Har hulkelen 36 ved tilbagespringet 17 mellem trinnene 13 og 14 en mindre aksial udstrækning, kan der danne sig en langstrakt 5 indslagshvirvel 32, ved hvis bagside i hulkelen 36 der frembringes en sekundærhvirvel i modsat retning. Under alle omstændigheder opnår man ved udførelsesformerne ifølge fig. 3 til 5, at aflejringen af meget fine fibre mindskes mærkbart, og at der opnås en selvrensel-10 seseffekt ved undgåelse af udprægede dødrum i hjørner.

Ued anvendelse af en infralyddiffusor 11 ifølge fig.

1 fås fibre, der har længder på ca. 1000 til 10.000 gange fiberdiameteren og mere og er væsentlig finere og har færre perler end hidtil opnåeligt ved dyseblæ-15 semetoden. Der kan opnås en yderligere forbedring, når der især på det første trin 13 foretages yderligere skridt til fiberstyring. Her kan der ved små tværsnits-udvidelser på grund af de endnu smelteflydende trådes store tværaccelerationer opstå uønsket vægkontakt, som 20 foruden perledannelse medfører øget slid på den faste strømningsafgrænsningsvæg i infralyddiffusoren 11. Denne mangel kan afhjælpes ved, at der neden for i det mindste den første tilbagespringende flade 31 frembringes yderligere vægstråler af et supplerende drivmedium, 25 fortrinsvis trykluft som vist i fig. 6 og 7. I fig.

6 indblæses yderligere blæsemedium 40 fra dyser 41 ved en tilbagespringende flade 31a. Dyserne 41's akser 42 er i det mindste tilnærmelsesvis parallelle med infra-lyddiffusoren ll's længdemidterakse 9. I fig. 7 tilfø-30 res blæsemediet 40 neden for den tilbagespringende fla de gennem dyser 44, som udmunder i en yderligere tilbagespringende flade 43, og hvis akser 45 ligeledes er i det mindste tilnærmelsesvis parallelle med infralyd-diffusoren ll's længdemidterakse 9. Medens det supple-35 rende blæsemedium 40 ved udførelsesformen ifølge fig.

DK 168949 B1 17 6 erstatter indslagshvirvelen 32's pudeagtige funktion, anvendes blæsemediet ved udførelsesformen ifølge fig.

7 som supplement til denne under dannelse af et yderligere trin 14a i infralyddiffusoren 11.

5 Ved den i fig. 8 viste udførelsesform har blæsemediet 40 en i forhold til hovedstrømningsretningen udpræget tværkomposant fortrinsvis i nærheden af den nedstrøms for den tilbagespringende flade 31 dannede tilbagestrømszone. Tværgående stråler af blæsemediet 40 udgår for-10 trinsvis fra dyser 46, fra hvilke blæsemediestråler på tværs af infralyddiffusoren ll's længdemidterakse 9 i retningen 47 indblæses umiddelbart oven for hovedstrømningens anlægssted til opnåelse af en kraftigere vægafvisende virkning, hvorved kontakt med væggen helt 15 undgås.

Ved udførelsesformen i fig. 8 afgrænses blæsemedietvær-strålerne nedadtil af en krummet afgrænsningsflade 48 med en så stor krumningsradius, at tværstrømningen dér følger fladens krumning (Coanda-effekt af første art) 20 og omstyres ind i hovedstrømningsretningen, uden at hovedstrømningen derved hindres for kraftigt, d.v.s. "afsnøres". Dyserne 41, 44 og 46 kan have slidsformede udstrømningsåbninger, men kan også være udformet med en række åbninger, fortrinsvis boringer. Tværblæ- 25 sestrålernes udstrømningsplan gennem dyserne 46 kan danne en vinkel på ca. 10° til 120°, fortrinsvis ca.

60° til 90° med infralyddiffusoren ll's længdemidterakse 9.

Det er væsentligt ved tilførselen af blæsemedium 40 30 gennem tværdyserne 46, at disses nedre afgrænsnings- flade 48 ligger så tæt som muligt ved tværstrålernes udstrømningsplan og således styrer disse, medens dysen 46's åbning er beliggende fjernt fra den tilbagesprin- DK 168949 B1 18 gende flade 17a og er placeret i en hulkel 49 samt er forsat så langt tilbage fra det pågælgende diffusor-trins lodrette afgrænsningsvæg, at der foruden indslags-hvirvelen 32 dannes en yderligere, modsat denne drejen-5 de hvirvel 50 oven for dyserne 46's plan. Denne yderli gere hvirvel 50 er stationær på grund af de geometriske forhold.

Som følge af justerbarheden af indblæsningsbetingeiserne for blæsemediet 40 fra dyserne 46 har fagmanden ved 10 behov i samvirke med de allerede forklarede foranstalt ninger yderligere midler til sin disposition til påvirkning af den ønskede fiberkvalitet hvad angår finhed, perleandel og fiberlængde.

Apparaturet i fig. 1, eventuelt modificeret som nærme-15 re forklaret i forbindelse med fig. 3 til 8, medfører i infralyddiffusoren 11 en ensartet og kraftig udvidelse og dermed en afbremsning af hovedstrømningen. Derved opbruges tillige hastighedsprofilens randbetoning fra s trækkespal ten 8 på grund af energiforbruget til 20 dannelse af indslagshvirvlerne 32 samt eventuelle yder ligere hvirvler 50, så at hastighedprofilen udjævnes i tiltagende grad, hvorved der kan opnås en ønsket energitilførsel i tilfælde af en for kraftig retardering af randstrømningen på grund blæsemediet 40. Som følge 25 af strømningens kraftige udvidelse og den herved til vejebragte kraftige trykøgning forlader fiber-gas-dis-persionen infralyddiffusoren 11 ved udløbsplanet 12 med et forholdsvis lille undertryk over for omgivelserne, så at tilsugningen af yderligere falskluft er 30 minimeret på dette sted. Derved mindskes tillige om kostningerne til bortsugning af de samlede gasmængder gennem bortledningsbåndet.

Har smeltedele ren 1 henholdsvis blæsedysen 6 samt in- DK 168949 B1 19 fralyddiffusoren 11 og dermed også rækken af primær-tråde henholdsvis udløbsboringer 2 kun ringe længde, kan blæsedysen 6 og infralyddiffusoren 11 eller 11a i stedet for et aflangt rektangulært tværsnit have et 5 elliptisk eller cirkulært tværsnit.

Har den til blæsedysen 6 sluttede infralyddiffusor 11 eller 11a en tilstrækkelig stor samlet vertikal længde, vil selve fiberdannelsesprocessen i det væsentlige være afsluttet, når fibrene passerer udløbsplanet 12.

10 Et yderligere trin med supplerende foranstaltninger kan imidlertid være nødvendigt til sikring af den frembragte fibermåttes aflægning i den ønskede bredde. Dette kan opnås ved, at infralyddiffusoren 11 eller lla's udløbstværsnit 12 står i forbindelse med indløbstvær-15 snittet af en ledeskakt med en større udvidelsesvinkel på tværs af bortledningsbåndets fremføringsretning. Tilstrømning af falskluft mellem infralyddiffusoren 11, 11a og ledeskakten er acceptabel, hvorved der imidlertid til opnåelse af todimensionale forhold bør anven-20 des en ledeindretning svarende til ledeindretningen 21. Til tilvejebringelse af en bred fibermåtte kan ledeskakten være udformet indsnævrende i transportørens fremføringsretning på en sådan måde, at ledeskaktens tværsnit ikke ændrer sig i hovedstrømningsretningen 25 eller i det mindste kun aftager eller tiltager svagt i denne retning. I tilfælde af en lede indretning svarende til indretningen 21 mellem infralyddiffusoren 11, 11a og ledeskakten kan der på denne være anbragt tværsnittet regulerende organer til korrektion af uønskede 30 afvigelser fra en ensartet fibermåtte. Ledeskakten kan anbringes så tæt ved bortledningsbåndet, at der ikke kræves nogen faldskakt til optagelse af flere fiberdannelsesindretninger.

Som det fremgår af tegningen, er væggene af blæsedysen DK 168949 B1 20 6's strækkespalte 8 og af i nfra1yddiffusoren 11, 11a udformet med kølekanaler 51, der sikrer en kraftig afkøling af s trækkespal ten 8's flanker og af ultralyd-diffusoren 11, lla's strømningsafgrænsning. Ued køling 5 af de overflader, der står i direkte varmeudveksling med fi berdispersionen, øges driftssikkerheden, idet smeltebestanddele, der tilfældigt rammer varme overflader, vil være tilbøjelige til at klæbe til disse og medføre overfyldning af blæsedysen 6 med smelte.

10 Desuden opnås, at hidtil fortrinsvis af nikkel fremstillede blæsedyseflanker kan være fremstillet af et billigere materiale, f.eks. ædelstål, som tilmed er mere slidfast end nikkel. På den anden side bortleder kølemediet så meget varme, at klimaet i en tilsluttet 15 faldskakt aflastes, d.v.s. at risikoen for en for tid lig hærdning af bindemiddel i faldskakten forhindres.

Den med kølemediet bortledte varme kan eventuelt udnyttes andetsteds.

Anvendelsen af kølekanaler 51 medfører den yderligere 20 fordel, at blæsedysehalvdelene kan placeres tættere ved hinanden, hvorved andelen af tilsuget medium fra omgivelserne mindskes. Dette indebærer, at der gennem produktet også kun skal bortsuges og efterbehandles tilsvarende mindre gasmængder. Endelig medfører en re-25 duceret afstand mellem flankerne en øgning af tempera turniveauet i fiberdannelseszonerne, hvorved dannelsen af finere fibre med færre perler fremmes.

Fig. 9 er et længdesnit i en halvdel af apparaturet ifølge fig. 1 og viser, at blæsedysen 6 og infralyd-30 diffusoren 11 ved enderne er lukket ved hjælp af en devægge henholdsvis 60 og 61. På denne måde undgås såkaldte endeeffekter, som i området ved enderne ville medføre afvigelser fra de i og for sig todimensionale strømningsforhold. Desuden undgår man derved, at der DK 168949 B1 21 ved enderne tilsuges eventuelt betydelige mængder falskluft, som efter sin passage gennem bortledningsbåndet atter skulle fjernes.

Fig. 9 viser desuden ved nævnte ender til styring af 5 strømningen tjenende yderligere organer, der er anbragt mellem blæsedysehalvdelene og tjener til frembringning af et tilstrækkelig stort undertryk ved strømningsafgræsningsvæggene ved enderne. Disse organer er i den viste udførelsesform dyser 62, fra hvilke der med stor 10 hastighed i det væsentlige parallelt med hovedstrøm ningsretningen kan indføres yderligere drivstråler af et blæsemedium, fortrinsvis trykluft. Også ved infra-lyddiffusorens ender kan der på indersiden være anbragt yderligere vægstråledyser på samme måde som i fig. 6, 15 7 eller 8. Dyserne 62 kan være slidsdyser, men kan og så hver især have mindst én udstrømningsåbning i form af en boring. Ved hjælp af det ved enden tilvejebragte undertryk undgås afrivning af strømningen, d.v.s. dannelsen af et øget statisk tryk ved infralyddiffuso-20 ren ll's ender. Et sådant statisk tryk vil opstå i til fælde af manglende afkapsling ved enderne samt på grund af de tredimensionale tilsugningsbetingelser ved blæse-dyseenderne og medføre en uensartet fiberaflægning. Virkningen af tilførselen af supplerende blæsemedium 25 ved enderne kan desuden øges ved, at blæsedysen 62's øvre dækvæg har en i det væsentlige lodret strømnings-afgrænsning 63, f.eks. af metalplade, som i tilstrækkelig højde og længde rager op fra blæsedysen 6's øvre flade og sikrer en vidtgående todimensional tilsugning 30 af varm forbrændingsgas og medium fra omgivelserne, som bidrager til fiberdannelsesprocessen. På denne måde opnås en i det væsentlige ensartet opvarmning af sme1tede1eren 1 og dermed en mere homogen sammensætning af produktet.

DK 168949 B1 22

Dyserne 62's udstrømningsplan er som vist i fig. 9 beliggende i samme højde som dyserne 7. De supplerende dyser 62's udstrømningsåbning kan dog også være placeret højere eller lavere.

5 De supplerende dyser 62's strømningsafgrænsning 63 er fortrinsvis anbragt parallelt med hovedstrømningsretningen, men kan også i begge retninger danne en vinkel på op til 8° med denne. Dyserne 62 kan være drejelige inden for disse grænser.

10 Infralyddiffusoren ll's endevægge 61 kan danne en kon tinuerlig strømningsafgrænsning, men er fortrinsvis aftrappet på samme måde som diffusorens langsgående vægge. Endevæggenes aftrapningstrin kan være orienteret vinkelret på langsiderne eller have halvcirkulær 15 form.

Også endevæggene 60 og 61 kan om nødvendigt være udformet med kølekanaler 51.

Infralyddiffusoren 11 henholdsvis 11a i fig. 1 og 2 kan i princippet have vilkårlig længde. Ved passende 20 længde kan strømningen ved fiberdannelse ved hjælp af flere enheder være ført helt hen til bortledningsbåndet, hvorved der over for et gængs faldskaktsystem opnås fordele hvad angår tæthedsfordelingen i fibermåtten.

Claims (14)

1. Apparatur til fremstilling af fibre, især mineral-fibre, ud fra en smelte efter dyseblæsemetoden, og indbefattende en blæsedyse (6) med en strækkespalte (8), til hvilken der kan tilføres mindst én primærtråd af 5 smelte, som dér fibreres under indvirkning af fra siden i retning af primærtråden indblæste blæsestrømme, samt med en til blæsedysens (6) udløb sluttet infralyddiffusor (11; 11a) til retardering af gas-fiber-dispersionen under størkning af de smelteflydende tråde til faste 10 fibre, kendetegnet ved, at infralyddiffusoren (11; 11a) er udformet som støddiffusor med mindst én pludselig tværsnitsudvidelse (tilbagespring 16, 17, 18. i strømningsafgrænsningen.

2. Apparatur ifølge krav 1, kendetegnet ved, 13 ved, at der ved overgangen fra blæsedysen (6) til in fralyddif fusoren (11) forefindes en enkelt pludselig tværsnitsudvidelse (tilbagespring 16).

3. Apparatur ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at infralyddiffusoren (11; 11a) har et an- 20 tal bag ved hinanden placerede trin (13, 14, 15) med pludselig tværsnitsudvidelse.

4. Apparatur ifølge krav 3, kendetegnet ved, at længden af hvert trin (13, 14, 13) mindst er fem til seks gange differencen mellem kvadratrødderne for 25 trinnets udløbstværsnitsareal og indløbstværsnitsareal.

5. Apparatur ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at infralyddiffusorens (11; 11a) middeludvidelsesvinkel (a) er mellem 0,4° og 8°, DK 168949 B1 24 fortrinsvis mellem 4° og 7°.

6. Apparatur ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 5, k e n d e t e g n e t ved, at der ved begyndelsen af den pludselige tværsnitsudvidelse forefindes en afrundet 5 eller skrå hulkel (36) med et større tværsnit end det udvidede tværsnit, fig 3.

7. Apparatur ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at der på steder med pludselig tværsnitsudvidelse (tilbagespring 16, 17, 18) 10 eller neden for disse er anbragt dyser (41, 44, 46) til tilførsel af et blæsemedium, fig. 6 til 8.

8. Apparatur ifølge krav 7, kendetegnet ved, at dysernes (41, 44) længdemidterakser (42, 43) er i det mindste tilnærmelsesvis parallelle med infralyddif- 15 fusorens (11) længdemidterakse (9).

9. Apparatur ifølge krav 7, kendetegnet ved, at dysernes (46) længdemidterakser (47) strækker sig i det mindste tilnærmelsesvis på tværs af infralyddif-fusorens (11) længdemidterakse (9), og at dyserne (46) 20 fortrinsvis er placeret nedstrøms for en hulkel (49) i tilbagespringet.

10. Apparatur ifølge krav 9, kendetegnet ved en krummet ydre, nedre afgrænsningsflade (48) til omstyring af blæsemediet i retning parallelt med in- 25 fralyddiffusorens (11) længdemidterakse (9).

11. Apparatur ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 10, med en langstrakt blæsedyse (16) og en langstrakt infralyddiffusor (11; 11a) til fibrering af mindst én række på tværs af længderetningen side om side anbragte 30 primærtråde, kendetegnet ved, at infralyddif- DK 168949 B1 25 fusoren (11; 11a) og eventuelt tillige blæsedysen (6) ved sine ender er lukket mod omgivelserne ved hjælp af endevægge (60 henholdsvis 61).

12. Apparatur ifølge krav 11, kendetegnet 5 ved, at infralyddiffusorens (11) endevægge (61) på ste derne med pludselig tværsnitsudvidelse ligeledes springer tilbage bort fra diffusorens længdemidterakse (9).

13. Apparatur ifølge krav 11 eller 12, kendetegnet ved, at der ved blæsedysens (6) og eventuelt 10 tillige ved diffusorens (11) endevægge er anbragt dy ser (62) til indføring af blæsemedium i det væsentlige parallelt med væggen.

14. Apparatur ifølge et vilkårligt af kravene 1 til 13, kendetegnet ved, at blæsedysens (6) og/ 15 eller infralyddiffusorens (11; 11a) sidevægge er udfor met med kanaler (51) for et gennem disse passerende kølemiddel.