EA000274B1

EA000274B1 - Изделия из искусственного стекловолокна, способы и устройство для их изготовления

Info

Publication number: EA000274B1
Application number: EA199700376A
Authority: EA
Inventors: Флемминг Веисс Тондер; Пауль Хольст Есперсен
Original assignee: Роквул Интернэшнл А/С
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1999-02-25
Also published as: DE69606705T2; HUP9801804A2; ATE189801T1; CZ358497A3; US5906669A; SK153397A3; ES2143201T3; HU225550B1; WO1996038391A1; GB9509782D0; PL182570B1; DK0825966T3; EP0825966A1; SK284310B6; PL323474A1; CZ287858B6; EE9700297A; AU5896996A; HUP9801804A3; EP0825966B1

Description

Изобретение относится к устройству и способам изготовления искусственного стекловолокна с помощью центрифугального механизма для вытягивания нити, в котором один или несколько роторов установлены для вращения относительно, по существу, горизонтальной оси. Оно также относится к изделиям, которые имеют особенно полезное сочетание свойств и могут быть выполнены с помощью центрифугального механизма для вытягивания нити.

Центрифугальный механизм для вытягивания нити может иметь один ротор, установленный для вращения на, по существу, горизонтальной оси, как, например, в системе, известной как механизм Доуни для вытягивания нити. Механизм для вытягивания нити представляет собой каскадный механизм для вытягивания, включающий первый ротор и один или более последующих роторов, причем каждый установлен для вращения относительно, по существу, горизонтальной оси и расположен таким образом, что расплав, выливаемый на первый ротор, перебрасывается на последующий ротор или по очереди на каждый последующий ротор и сбрасывается с помощью центрифугирования с последующего ротора или каждого последующего ротора и дополнительно с первого ротора в виде волокон.

Необходимо удалять волокна с роторов. В патенте US 3709670 каскадный механизм для вытягивания нити сбрасывает ее в сборную камеру, которая прикреплена близко к устройству для вытягивания нити. В этом случае волокна не собираются, как нетканый материал, а просто высасываются из камеры, как волокна, уносимые воздухом.

При большинстве способов волокна переносятся к коллектору и внутрь его, где образуют нетканый материал, который затем уносится с механизма для вытягивания нити с помощью коллектора. Материал может быть слоистым. Важно поместить волокна на коллектор, по возможности слоями. Если волокна размещены перпендикулярно плоскости нетканого материала, например, в виде пучков или шариков из волокна, это снижает качество нетканого материала и изготовленных из него изделий.

Традиционно принято подавать воздух, проходящий по оси вперед, вокруг механизма для вытягивания нити, чтобы снимать волокна со смежного ротора и подавать к коллектору и на него. Такой транспортировочный воздух может выдуваться из насадок для подачи воздуха, расположенных вокруг и на расстоянии в несколько сантиметров от периферийной части роторов, как представлено в патенте GB 867299, или может всасываться вокруг механизма для вытягивания нити, причем всасывание осуществляется через коллектор, как описано в патенте GB 961900, а также может одновременно выдуваться и втягиваться.

Коллектор обычно представляет собой наклонное основание коллекторной камеры. Обычно камера открыта в концевую часть механизма для вытягивания нити, т.е. удаленную от коллектора, а механизм для вытягивания нити расположен в этой открытой концевой части, оставляя относительно большую и изменяющуюся открытую площадь вокруг устройства для вытягивания нити для подачи форсированного воздуха, который всасывается в камеру. Механизм для вытягивания нити и связанные с ним двигатели для вращения роторов обычно имеют большую площадь поперечного сечения, например, как показано на фиг. 1 патента US 5, 131, 935. Хотя механизм для вытягивания нити может иметь, в основном, прямоугольный профиль, как представлено в нем, он часто имеет в большой степени неправильный профиль, как в поперечном, так и в продольном направлении. Соответственно, поперечное сечение открытой площади вокруг механизма для вытягивания нити в значительной степени меняется при мгновенных изменениях открытой площади по длине механизма для вытягивания нити. Поток воздуха по длине механизма для вытягивания нити может обладать сильной турбулентностью из-за переменного продольного профиля. В дополнение к этому необходимо обеспечить достаточно мощное всасывание через коллектор, чтобы всасывать воздух через открытую площадь вокруг механизма для вытягивания нити с осевой скоростью, достаточной для переноса волокон в коллектор.

В патенте GB 961900 часть коллекторной камеры, соединенная с механизмом для вытягивания нити, по существу, закрыта, если не считать отверстия, в котором расположен механизм для вытягивания нити. Трубчатый канал ведет к этому отверстию, а роторы механизма для вытягивания нити установлены внутри корпуса механизма для вытягивания нити, образуя относительно узкий проход, наподобие сопла, между корпусом механизма для вытягивания нити и внешней трубчатой стенкой канала. Воздух втягивается через этот узкий проход в результате всасывания через коллектор, чтобы унести волокна с роторов механизма для вытягивания нити и подать их на коллектор. Поток воздуха через канал, как считается, составляет от 1000 до 5000 футов в минуту (примерно, от 5 до 30 мм/с), и установлено, что проходы, проводящие воздух к роторам, выполнены таким образом, чтобы избежать вихревых токов или других условий возникновения турбулентности внутри потока воздуха.

Соответственно, следует обеспечить, по существу, условия для создания стационарного потока в проходе, ведущем к задней части роторов. Тем не менее, эти условия для потока будут неизбежно нарушаться по мере того, как воздух выходит из прохода мимо роторов из очень большой площади, занятой передней частью корпуса механизма для вытягивания нити (через которую не проходит воздух), по отношению к открытой площади прохода. Количественное соотношение между открытой площадью и площадью края корпуса не может быть определено из чертежей патента GB 961, 000 из-за несоответствия масштабов чертежей. Тем не менее, проход расположен даже не вокруг всего корпуса механизма для вытягивания нити, а лишь имеет С-образную форму с большой заблокированной площадью над механизмом для вытягивания нити. Следовательно, неизбежно то, что даже если пограничный слой примыкает к корпусу механизма для вытягивания нити, а внешняя трубчатая стенка канала в качестве прохода ведет к роторам, условия для возникновения турбулентного потока могут превалировать по мере того, как из этого прохода выходит воздух. Эта турбулентность будет далее обеспечиваться за счет того, что воздух выходит из прохода, который сужается в широкую камеру механизма для вытягивания нити с ее задней части с помощью широкой разделительной стенки. Следовательно, будут иметь место значительные задние вихри, образуемые в камере как внутри области фронтального края механизма для вытягивания нити, так и снаружи области прохода. Обратный поток воздуха в пределах камеры представлен на чертежах, представлено также, что воздух считается втянутым, по существу, перпендикулярно через коллектор. Следовательно, неизбежно образование значительного числа пучков или шариков волокна.

При изготовлении искусственного стекловолокна с помощью центрифугального механизма для вытягивания нити, как известно, улучшается первоначальное формирование волокна и транспортировка волокон с поверхности ротора путем создания механизма для первичной подачи воздуха, связанного с каждым из последующих роторов (и также дополнительно с первым ротором) для выдувания воздуха, по существу, по оси вперед поперек поверхностей роторов. Таким образом, этот выдутый воздух движется, по существу, по оси вдоль поверхности роторов. Он может также иметь винтовую или тангенциальную составляющую скорости и может принимать форму расходящегося конуса. Такая система описана, например, в патентах WO 92/06047 и US 5131935. Это выдувание воздуха может обычно иметь очень высокую скорость, обычно свыше 100 метров в секунду (20000 футов в минуту).

Воздух, который выдувается вдоль поверхности роторов, выходит в виде, по существу, стационарного потока поперек поверхности роторов, образуя на роторах пограничный слой, который представляет собой сопло стенки, обеспечивающее формирование волокна.

Несмотря на условия для создания стационарного потока, ведущего к роторам, обычно, на практике возникают условия для возникновения очень высокой турбулентности, превалирующие непосредственно перед роторами. Например, когда в первичном воздухе превалируют условия стационарного потока, условия возникновения очень высокой турбулентности обычно преобладают в любом воздухе, который проходит вокруг механизма для вытягивания нити. Например, в патенте US 5, 131, 935 раскрыто типичное устройство, в котором механизм для вытягивания нити является громоздким и имеет неправильную форму, а его двигатели смещены относительно роторов. Соответственно, любой воздух, проходящий вдоль механизма для вытягивания нити, вряд ли имеет пограничный слой, связанный с устройством для вытягивания нити, а большая площадь фронтального края механизма для вытягивания нити также обеспечивает значительную турбулентность непосредственно перед механизмом для вытягивания нитей. Соответственно, если любой нагнетаемый воздух, проходящий вдоль механизма для вытягивания нити, имеет условия стационарного потока по мере его приближения к роторам, первичный воздух имеет такую высокую осевую скорость относительно осевой скорости нагнетаемого воздуха, что имеет место очень высокий градиент скорости в радиальном направлении. Этот градиент и расстояние между первичным воздухом и нагнетаемым воздухом, практически, так велики, что значительная турбулентность и задние вихри неизбежно имеют место перед фронтальным краем механизма для вытягивания нити. Практически, как представлено выше, воздух, движущийся вдоль механизма для вытягивания нити к роторам, склонен к турбулентности в противоположность условиям стационарного потока, и это будет далее увеличивать турбулентность. Турбулентность непосредственно перед механизмом будет также возрастать с таким коэффициентом, что, практически, площадь, занятая роторами, имеет обычно небольшую пропорцию (например. ниже 25%) относительно площади передней части механизма для вытягивания нити. Все эти факторы в совокупности приводят к значительной турбулентности, когда первичный воздух сливается с воздухом, который перемещается вдоль механизма для вытягивания нити. Поток воздуха непосредственно перед механизмом для вытягивания нити, следовательно, имеет присущую ему турбулентность, а не находится в условиях стационарности потока. Соответственно, значительная часть волокон неизбежно будет образовывать пучки или по-другому оседать в коллекторе в направлении глубины коллектора.

В обычном центрифугальном механизме для вытягивания нити воздух, который всасывается вокруг механизма для вытягивания нити, обязательно имеет значительно более низкую скорость, в основном, ниже 5% скорости первичного воздуха. Это очень важно, потому что объем воздуха, который должен поступать на коллектор и через него, при существующих конструкциях устройства будет избыточным, если скорость выше этой, особенно в связи с изменяемой и обычно большой открытой площадью, по меньшей мере, вокруг некоторых частей механизма для вытягивания нити в обычном устройстве.

Следовательно, на практике обычные центрифугальные механизмы для вытягивания нити с подачей первичного воздуха, как описано выше, обязательно генерируют очень высокую поверхностную скорость течения на оси потока и относительно низкую скорость нагнетаемого воздуха вокруг нее, но на расстоянии от нее. В патенте WO 88/06146 представлен блок, который включает один ротор, установленный в относительно обтекаемом корпусе, который содержит как ротор, так и двигатель, коаксиальный ротору, но не представлены детали того, как такой блок должен использоваться для получения волокон или данные о соотношении между воздухом, который подается внутри корпуса, и любым воздухом, который может двигаться вокруг корпуса.

В патенте WO 93/13025 каскадный механизм для вытягивания нити сбрасывает ее на круто наклоненную поверхность коллектора, а выдувание первичного воздуха, также как и другого, происходит через механизм для вытягивания нити и вокруг него. Всасывание осуществляется с задней части коллектора, так что падение давления на коллекторе отсутствует, а камера коллектора, в основном, лишена стенок. Таким образом, очевидно, что выдувается достаточно воздуха, чтобы коллекторная поверхность могла быть полностью открытой для атмосферы, причем волокна ограничены исключительно движением воздуха. При этом преимуществом является то, что стенки камеры не загрязняются, но практически процесс очень трудно контролировать.

Вата из искусственного стекловолокна, полученная с помощью горизонтального центрифугального механизма для вытягивания нити, а конкретно с помощью каскадного механизма для вытягивания нити, изготавливается, по существу, из расплава камня (известен также как расплав шлака) в противоположность стекловате, которая обычно изготавливается из расплава стекла, например, с помощью механизма Теля для вытягивания нити. Вата из камня, изготовленная с помощью таких механизмов для вытягивания нити, имеет ряд преимуществ перед стекловатой. Вата из камня меньше подвержена возгоранию и более устойчива к воздействию воды, а затраты на производство могут быть ниже, например, благодаря более дешевому сырью. Чтобы достичь необходимой величины изоляции, тем не менее, по существу, необходимо изготавливать вату из камня с большей плотностью, чем стекловата. Например, вата из искусственного стекловолокна, изготовленная с помощью каскадного механизма для вытягивания нити, имеет тенденцию к пропорциональному содержанию твердых включений (частиц, имеющих диаметр, по меньшей мере, 63 микрона), а это не оказывает воздействия на свойства ваты.

Можно уменьшить количество твердых включений и улучшить свойства ваты из искусственного стекловолокна, изготовленной с помощью каскадного механизма для вытягивания нити или другого горизонтально установленного центрифугального механизма для вытягивания нити путем эксплуатации механизма для вытягивания нити при тщательно контролируемых условиях, а конкретно, с помощью уменьшения производительности механизма для вытягивания нити. Тем не менее, это создает тенденцию удорожания производства. Один из примеров ваты из искусственного стекловолокна, которая может быть изготовлена с помощью каскадного устройства для вытягивания нити и имеет хорошее качество, но которая, по существу, выполнена при относительно низкой часовой производительности, представлена в патенте WO 92/12941.

Целесообразно иметь возможность усовершенствования изготовления ваты из искусственного стекловолокна с помощью такого устройства для вытягивания нити, которое обеспечивает улучшение производительности процесса или качества изделий или и того, и другого. Конкретно, было бы желательно модифицировать существующие способы и устройства для улучшения контроля, осуществления процесса, и обеспечения улучшенного расположения волокон в нетканом материале, который изготавливается при данном процессе, при соответствующих скоростях производства.

Задачей настоящего изобретения является создание нового устройства, включающего горизонтально установленный центрифугальный механизм для вытягивания нити и коллекторную камеру, причем новые элементы для использования в этом устройстве включают новый механизм для вытягивания нити и сочетание механизма для вытягивания нити с окружающим его корпусом, а также новый способ изготовления искусственного стекловолокна с использованием нового механизма для вытягивания нити и/или нового устройства.

С помощью этого изобретения можно экономично изготавливать высококачественные изделия из искусственного стекловолокна, в т.ч. новые изделия.

В варианте осуществления изобретения в части устройства, новое устройство для изготовления изделий из искусственного стекловолокна (особенно из камня) включает центрифугальный механизм для вытягивания нити, имеющий переднюю часть, первый вращаемый ротор или ряд вращаемых роторов, включающий первый ротор и один или более последующих роторов, в котором ротор или роторы установлены с возможностью вращения относительно горизонтальной оси перед передней частью, в результате чего расплав, выливаемый на первый ротор, сбрасывается в виде волокна или, при наличии ряда роторов, сбрасывается последовательно на последующий ротор или на каждый последующий ротор и дополнительно с первого ротора в виде волокна, а средство для подачи первичного воздуха, по меньшей мере, во внешних периферийных областях механизма для вытягивания нити соединено с первым ротором или, при наличии ряда роторов, с каждым последующим ротором, и дополнительно с первым ротором для выдувания первичного воздуха, по существу, аксиально вперед поперек поверхности одного или каждого ротора, с которым связано средство для подачи первичного воздуха, и блок двигателя для вращения ротора или роторов, камеру, которая включает коллекторный участок, имеющий часть участка механизма для вытягивания нити, прилегающую к каскадному механизму для вытягивания нити и который выступает вперед от края механизма для вытягивания нити и который включает боковые и верхнюю стенки и наклоненное вверх основание, определенное коллектором, установленным для приема волокон, сдутых с устройства для вытягивания нитей, и для переноса волокон как нетканого материала из камеры и средство для всасывания через коллектор, и в этом устройстве камера также содержит участок механизма для вытягивания нитей, имеющий заднюю часть, открытую в атмосферу, и переднюю часть, которая открыта в коллекторный участок и соединена с ним, и, по существу, трубчатый канал, который расположен между передней частью и задней частью, коллекторный участок камеры, по существу, закрыт для доступа воздуха за исключением воздуха, подаваемого через механизм для вытягивания нити, и воздуха, который всасывается через трубчатый канал и, дополнительно, меньшее, не влияющее на процесс количество воздуха, всасываемого или подаваемого через дополнительные проходы для воздуха в крае механизма для вытягивания нити коллекторного участка, передняя часть механизма для вытягивания нити и передняя часть участка механизма для вытягивания нити вместе образуют между собой, по существу, открытый кольцевой выход, по меньшей мере, 50% площади поперечного сечения передней части участка механизма для вытягивания нити открыто потоку воздуха, всасываемого через участок механизма для вытягивания нити с помощью средства для всасывания воздуха, и механизм для вытягивания нити и трубчатый канал выполнены таким образом, чтобы создавать, по существу, условия для стационарного потока воздуха, проходящего через кольцевой выход.

В результате обеспечения вдуваемого воздуха в условиях стационарного потока, проходящего через кольцевой выступ, в сочетании с соответствующим выбором подаваемого или первичного воздуха, можно легко создать, по существу, условия отсутствия турбулентности в той части коллекторного участка, где первичный воздух первоначально объединяется с воздухом из кольцевого выступа.

Первая особенность изобретения, в части способа, заключается в использовании устройства, включающего центрифугальный механизм для вытягивания нити, имеющий переднюю часть, первый вращаемый ротор из ряда вращаемых роторов, состоящего из первого ротора и одного или более последующих роторов, в котором каждый ротор или роторы установлены для вращения относительно, по существу, горизонтальной оси перед передней частью, с помощью чего расплав, выливаемый на первый ротор, сбрасывается как волокна или, при наличии ряда роторов, сбрасывается на последующий ротор, или каждый последующий ротор последовательно и сбрасывается с последующего ротора или каждого последующего ротора как волокна, и средство для подачи первичного воздуха, по меньшей мере, во внешнем периферийном отделе механизма для вытягивания нитей, связанное с первым ротором, или, при наличии ряда роторов, с каждым последующим ротором и дополнительно с первым ротором для выдувания первичного воздуха, по существу, аксиально вперед поперек поверхности каждого ротора, с которым связаны средства для подачи первичного воздуха, и блок двигателя для вращения ротора или роторов, камеру, которая включает коллекторный участок, имеющий часть механизма для вытягивания нити, прилегающую к центрифугальному механизму для вытягивания нити с центрифугой, которая выступает вперед от края механизма для вытягивания нити и которая включает боковые стенки и верхнюю стенку и наклоненное вперед основание, определяемое коллектором, установленным для приема волокон, сдутых с устройства для вытягивания волокон, и для переноса волокон как нетканого материала из камеры и средство для всасывания через коллектор, и в этом устройстве камера также включает участок механизма для вытягивания нити, который имеет заднюю часть, открытую в атмосферу, и переднюю часть, которая открыта в коллекторный участок и соединена с ним, и, по существу, трубчатый канал, который расположен между передней частью и задней частью, коллекторный участок камеры, по существу, закрыт от попадания воздуха, за исключением воздуха, подаваемого через механизм для вытягивания нити, и всасываемого через трубчатый канал, и дополнительно меньшее, не влияющее на процесс, количество воздуха, всасываемого или подаваемого через дополнительные воздушные проходы в крае механизма для вытягивания нити коллекторного участка, передняя часть механизма для вытягивания нити и передняя часть участка механизма для вытягивания нити вместе образуют в основном открытый кольцевой выступ между ними, по меньшей мере, 50% площади поперечного сечения передней части участка механизма для вытягивания нити, открыто потоку воздуха, всасываемого через участок механизма для вытягивания нити с помощью средства для всасывания воздуха, и механизм для вытягивания нити и трубчатый канал выполнены таким образом, чтобы создавать, по существу, условия стационарного потока воздуха через кольцевой выступ, и способ включает выливание расплава на первый ротор, в то время как ротор или роторы вращаются, формируя волокна с первого ротора или, в ряде роторов, с каждого последующего ротора и дополнительно первого ротора, при этом подают первичный воздух через средство для подачи первичного воздуха в условиях, по существу, стационарного потока и сбор волокон в виде нетканого материала на коллекторе при всасывании через коллектор и вынос нетканого материала из камеры на коллекторе, и при этом способе воздух, всасываемый через кольцевой проход, при условиях, по существу, стационарного потока, проходит с аксиальной скоростью, которая составляет от 5 до 40% аксиальной скорости первичного воздуха по мере его принудительной подачи из средства для подачи воздуха.

Во всем описании, если нет других указаний, аксиальные скорости подсчитываются на основе скорости потока (нанометры³ в секунду) через площадь прохода, через которую движется воздух. Таким образом, аксиальная скорость первичного воздуха подсчитывается на основе открытой площади прорезей, а аксиальная скорость воздуха, всасываемого через открытую площадь в передней части участка всасывающего средства, подсчитывается на основе площади кольцевого выхода или, если внутри механизма для вытягивания нити имеется открытая площадь, на основе площади кольцевого выхода плюс открытая площадь внутри механизма для вытягивания нити.

В результате прохождения воздуха через кольцевой выход при условиях, по существу, устойчивого потока и в результате выбора аксиальной скорости воздуха, который проходит через кольцевой выход, соответственно, в пределах диапазона от 5 до 40% аксиальной скорости первичного воздуха, можно, по существу, обеспечить условия отсутствия турбулентности в коллекторной камере, где первичный воздух первоначально сливается с воздухом из кольцевого выхода. Это обеспечивается такими условиями, при которых первичный воздух и воздух из кольцевого выхода выходят из механизма для вытягивания нити настолько близко друг к другу, насколько это является допустимым и благоприятным.

Механизм для вытягивания нити, используемый в устройстве и способе в соответствии с настоящим изобретением, может иметь один ротор, но предпочтительно имеется множество роторов (как каскадный механизм для вытягивания нити).

Каскадный механизм для вытягивания нити может также иметь открытую внешнюю периферийную часть, причем в этом случае он не имеет корпуса, в который заключен механизм для вытягивания нити. Вместо этого каскадный механизм для вытягивания нити может включать, например, множество отдельных блоков, каждый из которых может включать один ротор, установленный в относительно обтекаемом корпусе, в котором находятся как ротор, так и коаксиальный ему двигатель для привода ротора, например, как показано в патенте WO 88/06 146. Например, один такой блок может обеспечивать верхний ротор, а один, два или три таких блока могут обеспечивать последующие роторы, и каждый из блоков может быть установлен независимо на внешнем трубчатом канале. Обычно, тем не менее, блоки ротора объединены с помощью стержней или других опор, которые позволяют воздуху проходить между блоками ротора и окружающим трубчатым каналом.

Предпочтительно, тем не менее, чтобы механизм для вытягивания нити, который используется в устройстве и способе в соответствии с настоящим изобретением, имел корпус, который, по существу, закрыт для свободного аксиального потока воздуха, например, из-за закрытости на его передних или задних частях, а роторы установлены на приспособлениях (таких как валы) внутри или, по существу, позади этого корпуса для вращения вне корпуса.

Соответственно, предпочтительный механизм для вытягивания нити включает корпус, который, по существу, закрыт для свободного аксиального потока воздуха через механизм для вытягивания нити и который имеет переднюю поверхность, заднюю часть и, по существу, трубчатую стенку корпуса, которая расположена между передней поверхностью и задней частью и который, по существу, является обтекаемым для потока воздуха, проходящего аксиально вдоль передней части внешней стороны корпуса, первый ротор и один или более последующих роторов установлены в корпусе с возможностью вращения перед передней поверхностью относительно, по существу, горизонтальной оси и расположен таким образом, что расплав, выливаемый на первый ротор, сбрасывается по очереди на последующий ротор или роторы и сбрасывается с последующего ротора или роторов (и дополнительно с первого ротора) в виде волокон, и средства для подачи первичного воздуха, связанные с последующим ротором или каждым последующим ротором (и дополнительно с первым ротором) для выдувания воздуха аксиально вперед поперек поверхности ротора или каждого ротора, по меньшей мере, в обращенных наружу отделах ротора или роторов, и блок двигателя для вращения роторов, расположенный внутри корпуса или, по существу, позади задней части, например, при расположении двигателей таким образом, что их периферийная часть находится, по существу, внутри площади, образуемой периферийной частью задней части корпуса при рассмотрении с тыльной части.

В обычном типичном каскадном механизме для вытягивания нити, таком как представленный в патенте WO 92/12941 или WO/92/06047 или US 5, 131, 935, роторы обычно занимают только очень небольшую часть (например, от 5 до 20%) общей площади поперечного сечения каскадного механизма для вытягивания нити. Соответственно, части корпуса механизма для вытягивания нити вокруг роторов обязательно являются причиной возникновения нежелательной турбулентности и образования вихрей. В настоящем изобретении общая площадь поперечного сечения роторов предпочтительно составляет, по меньшей мере, 40% максимальной площади поперечного сечения каскадного механизма для вытягивания нити.

Когда устройство для вытягивания нити представляет собой открытый ряд отдельных роторных блоков, то площадь поперечного сечения механизма для вытягивания нити представляет собой площадь, которая частично препятствует аксиальному движению воздуха мимо механизма для вытягивания нити, т.е. общую сплошную площадь поперечного сечения механизма для вытягивания нити. Когда это желательно, каскадный механизм для вытягивания нити имеет, по существу, закрытый внешний корпус, определяемый, по существу, трубчатой стенкой, то максимальная площадь поперечного сечения представляет собой максимальную площадь, определяемую этим закрытым корпусом, за исключением того, что при наличии центрального открытого канала через механизм для вытягивания нити для прохода нагнетаемого воздуха через механизм для вытягивания нити, как описано в патенте US 5, 131, 935, площадь этого открытого канала исключается из площади механизма для вытягивания нити.

Вторая особенность настоящего изобретения заключается в новом механизме для вытягивания нити, как описано выше, имеющим корпус, который, по существу, закрыт для свободного аксиального движения воздуха через механизм для вытягивания нити, и в котором общая площадь поперечного сечения первого и последующих роторов составляет, по меньшей мере, 40%, по существу, от 40 до 95% максимальной площади поперечного сечения, определяемой корпусом.

Новый механизм для вытягивания нити может быть установлен внутри, по существу, трубчатого канала, который окружает корпус и который открыт на каждой концевой части для создания кольцеобразного прохода между корпусом механизма для вытягивания нити и каналом, как объясняется ниже.

Передняя поверхность корпуса механизма для вытягивания нити и/или задняя часть предпочтительно закрыты, чтобы корпус был, в основном, закрыт для свободного аксиального движения воздуха через механизм для вытягивания нити. Соответствующие средства для подачи воздуха и апертуры для осей и насадок для подачи связующего вещества могут иметься в сплошной передней поверхности корпуса. Предпочтительно как передняя поверхность, так и задняя часть корпуса закрыты.

Трубчатая стенка корпуса, в который заключен механизм для вытягивания нити, по существу, обтекаема, по меньшей мере, вдоль передней части стенки и предпочтительно по всей длине стенки. Степень обтекаемости должна быть такой, что воздух, движущийся вдоль стенки, имел пограничный слой, который соединен со стенкой, по меньшей мере, вдоль передней части стенки (например, по меньшей мере, передняя часть - 25% от длины корпуса), чтобы обеспечить условия, по существу, стационарного движения воздуха вдоль передней части стенки и предпочтительно вдоль всей длины корпуса.

Чтобы этот пограничный слой, по существу, не имел отрывов, стенка должна быть предпочтительно свободной от искажающих поток ступеней, имеющих радиальную глубину более 5 см или 10 см, и они желательно не должны иметь радиальную глубину более 1-2 см. Ступень может рассматриваться как искажающая движение воздуха, если она имеет, в основном, радиальную глубину (например, глубину более 2 см или, максимально, 5 см) и если имеется лицевая поверхность, и, особенно, обращенная вниз лицевая поверхность (например, лицевая поверхность, обращенная к коллекторной камере), которая имеет значительную радиальную глубину и составляет угол более 30 градусов по отношению к оси. Угол любой такой лицевой поверхности, который имеет место, не должен, следовательно, превышать 30 градусов и предпочтительно составляет менее 20 градусов, наиболее предпочтительно составляет менее 10 градусов по отношению к оси (т.е. обращенная вниз лицевая поверхность должна составлять угол, по меньшей мере, 150 градусов и предпочтительно приближаться к 180 градусам по отношению к обращенной вниз поверхности корпуса).

Обращенная вверх лицевая поверхность (т.е. поверхность, которая обращена к задней части механизма для вытягивания нити) предпочтительно составляет угол не более 45 градусов по отношению к оси (т.е. обращенная вверх лицевая поверхность и обращенная вверх поверхность корпуса составляет угол более 135 градусов) и предпочтительно угол составляет менее 30 градусов, а предпочтительно менее 15 градусов.

Общая площадь поперечного сечения роторов предпочтительно имеет максимальную возможную величину по отношению к максимальной площади поперечного сечения корпуса механизма для вытягивания нити и предпочтительно составляет, по меньшей мере, 50%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 55% площади. Она может составлять до 85-90%, но обычно достаточно 70-75% максимальной площади. Например, площадь поперечного сечения обычно составляет от 0,3 до 0,6 м², а площадь ротора составляет от 0.1^ до 0,4 м².

Роторы могут быть выполнены несколько коническими или куполообразными, но предпочтительно, по существу, имеют цилиндрическую форму.

Механизм для вытягивания нити может содержать единственный первый ротор и один или более, обычно два, последующих ротора, но предпочтительно имеется три последующих ротора.

Первый ротор, в основном, имеет диаметр в диапазоне от 100 до 250 мм, обычно порядка 150-200 мм. Каждый последующий ротор, в основном, имеет диаметр в диапазоне от 150 до 400 мм, часто порядка 220-350 мм. Обычно первый ротор имеет диаметр в диапазоне от 220 до 300 мм, а последующие роторы имеют диаметр в диапазоне от 300 до 350 мм.

Скорости кругового вращения роторов, в основном, таковы, что первый ротор имеет ускорение от 8 до 100 км/с², в то время как последующие роторы создают ускорение, которое обычно равно, по меньшей мере, величине ускорения первого ротора и часто, по меньшей мере, в 1,5 раза больше ускорения на первом роторе и обычно находится в диапазоне от 20 до 300 км/с². Например, когда требуются относительно грубые волокна, ускорение на первом роторе обычно находится в диапазоне от 8 до 25 км/с², в то время как поле ускорения на каждом из последующих роторов выше и обычно находится в диапазоне от 15 до 70 км/с². Тем не менее, когда требуются более тонкие волокна, ускорение на первом роторе обычно находится в диапазоне от 30 до 100 км/с². а ускорение на последующих роторах обычно выше и находится в диапазоне от 80 до 350 км/с².

Передняя часть корпуса механизма для вытягивания нити может быть обтекаемой за счет сведения на конус внутрь по отношению к основанию роторов в передней поверхности, например, под углом до 45 градусов, предпочтительно под углом не более, примерно, 20-30 градусов. Это сведение на конус может осуществляться на относительно коротком расстоянии, например, до 5 см или, возможно, до 10 см. Определенные процентные соотношения площади корпуса могут затем быть отнесены к переднему участку только корпуса, например, первые 5 или 10 см корпуса. Конкретно, предпочтительно роторы имеют площади, по меньшей мере, 50% площади поперечного сечения, определяемую передними 10 см корпуса. Любая более широкая часть корпуса за этой передней частью может иметь очень незначительное влияние или не иметь влияния на возможную турбулентность вокруг передней поверхности, если корпус имеет соответствующую форму. Тем не менее, при необходимости сведение на конус может осуществляться по большей длине.

По существу, корпус имеет параллельные стороны, проходящие от ближайшей передней поверхности (например. в пределах 5 см) до его крайней задней части или до позиции на его задней части достаточно далеко от передней поверхности, чтобы избежать последствий, вызывающих значительную турбулентность воздушного потока, движущегося вокруг передней части, например, ступени или другие формы, связанные с питающими трубами или двигателями в задней 25% части и обычно в задней 10% части общей длины каскадного механизма для вытягивания нити, обычно приемлемы. Далее, как объясняется ниже, если любой внешний трубчатый канал имеет соответствующую форму, он может быть пригодным для обтекаемой части корпуса, выступающей только вдоль меньшей части общей длины устройства для вытягивания нити.

Для, по существу, параллельных сторон, возможно также слияние во внутренне конусообразную секцию, так что диаметр корпуса увеличивается постепенно наружу от задней части по направлению к передней части корпуса механизма для вытягивания нити. Таким образом, особенно эффективная обтекаемость может быть достигнута за счет сведения корпуса в конус в направлении назад к суженной части корпуса и за счет того, что входная трубка подачи воздуха, по существу, имеет одинаковую протяженность с протяженностью суженной части корпуса.

Чтобы избежать неудобств и турбулентности, вызываемой смещением двигателей для роторов, по существу, относительно соответствующих роторов, например, как представлено в патенте US 5, 131, 935, желательно, чтобы блок двигателя для вращения роторов был ограничен, по существу, периферийной частью каскадного механизма для вытягивания нити. Если каскадный механизм имеет закрытый внешний корпус, возможным является, например, наличие единственного двигателя, расположенного внутри корпуса и снабженного соответствующими приводными ремнями и/или соответствующим механизмом привода для передачи движения с этого двигателя на отдельные роторы. Тем не менее, весьма предпочтительно, чтобы блок двигателя в каскадном механизме для вытягивания нити включал двигатель для каждого ротора, в основном, коаксиально ротору. Это снимает необходимость в приводных ремнях или других средствах для передачи движения с двигателя на ротор. Наличие двигателя для каждого ротора, по существу, коаксиального с этим ротором, удобно для создания обтекаемого каскадного механизма для вытягивания нити, состоящего из серии отдельных роторных блоков, каждый из которых включает ротор и двигатель.

Двигатели могут быть полностью заключены внутри корпуса механизма для вытягивания нити. Тем не менее, двигатели часто расположены за пределами задней части корпуса или, по меньшей мере, за пределами задней стенки корпуса для того, чтобы они могли охлаждаться воздухом, движущимся вдоль корпуса. Любая ступень во фронтальной части двигателя, которая будет иметь тенденцию искажать поток, предпочтительно снабжена экраном, который обращен вниз по потоку и который расположен под углом к оси менее 30 градусов. Так как общая обтекаемость в задней части может не быть критической, для двигателей допустимо выступать слегка за пределы области периферийной части корпуса.

Предпочтительно имеются средства для индивидуальной регулировки скорости вращения одного или более роторов отдельно от одного или более из других роторов. Например, если каждый ротор включается с помощью собственного, связанного с ним, по существу, соосного двигателя с переменной скоростью, то можно регулировать скорость вращения каждого двигателя независимо от скорости вращения всех других роторов.

Каскадное устройство для вытягивания нити должно иметь средства для подачи первичного воздуха для выдувания воздуха поперек поверхности роторов, по меньшей мере, во внешнем периферийном отделе роторов, т.е. в тех отделах роторов, которые расположены вблизи внешней периферийной части каскадного механизма для вытягивания нити.

Средства для подачи первичного воздуха, по существу, выступают вокруг, по меньшей мере, одной трети, и обычно, по меньшей мере, половины каждого из последующих роторов.

Первичный воздух предназначен прежде всего для формирования и транспортировки волокон, следовательно, он должен обеспечиваться для каждого из последующих роторов, с которых происходит формирование волокна. Тем не менее, он может также обеспечиваться для первого ротора, особенно когда конструкция роторов и способ использования роторов подразумевает значительное количество волокон, формируемых с первого ротора.

Каждое устройство для подачи первичного воздуха обычно включает кольцеобразную прорезь. Это может быть сплошная прорезь или последовательность насадок, которые расположены близко друг от друга. Внутренний диаметр прорези (или насадок) может быть больше, чем диаметр соответствующего ротора, например, до 20 или даже в некоторых случаях до 50 мм, но, по существу, предпочтительно, чтобы внутренний диаметр был, по существу, таким же, как диаметр соответствующего ротора или не более, чем от 10 до 15 мм.

Выдувание первичного воздуха может быть полностью аксиальным или может иметь тангенциальную составляющую, так, что выдуваемый воздух выходит из прорези в спиралеобразном направлении. При наличии тангенциальной составляющей может иметься средство в прорези для изменения угла выдуваемого потока воздуха, например, как описано в патенте WO/92/06047, в пределах длины одной или более прорезей.

Средство для подачи первичного воздуха может состоять из внутренней и внешней прорезей, где внешняя прорезь сливается или близка к внутренней прорези и где прорези выполнены таким образом, что создают различные направления движения первичного воздуха при его выдувании через внутренние и внешние первичные прорези.

Первичный воздух проходит через прорезь в условиях, по существу, стационарного потока, таким образом, что предпочтительно движется вдоль поверхности ротора в виде струи, повторяющей по форме стенку.

Может иметься средство для подачи вторичного воздуха с устройства для вытягивания нити. Средство для подачи вторичного воздуха может быть выполнено как следующее кольцо за пределами прорезей для подачи первичного воздуха или может быть расположено в некоторых частях только передней поверхности каскадного устройства для вытягивания нити, например, непосредственно под роторами. Эта подача вторичного воздуха служит прежде всего для обеспечения транспортировки волокон с механизма для вытягивания волокон.

Хотя выдувание первичного воздуха и любое выдувание вторичного воздуха, по существу, происходит из соответствующего средства для подачи воздуха в направлении, по существу, параллельном оси роторов, он может выходить с неаксиальным компонентом или может приобрести неаксиальный компонент после выхода, например, из-за спиралевидного вращения потока первичного воздуха, и может, таким образом, иметь общее направление, представляющее собой расходящийся конус.

Аксиальная скорость первичного воздуха, по существу, находится в диапазоне от 60 до 170 м/с, предпочтительно, от 70 до 120 м/с. Эти величины подсчитаны на основе скорости потока (нм³/с) через площадь средства для подачи первичного воздуха, т.е. через открытую площадь прорезей. Если вторичный воздух выдувается из механизма для вытягивания нити, его аксиальная скорость (измеренная таким же образом) может быть в том же диапазоне или может быть меньше, например до 30 м/с.

Новый каскадный механизм (с окружающим трубчатым каналом или без него) может использоваться для осуществления большого числа способов вытягивания нити с помощью каскадного механизма при изготовлении искусственного стекловолокна, особенно минерального. Он может использоваться как замена обычного каскадного механизма для вытягивания нити. Его преимущество состоит в небольшом весе и компактности, а при его работе может использоваться меньше энергии, чем для многих обычных механизмов для вытягивания нити. Настоящее изобретение, соответственно, включает, в числе прочего, все способы изготовления изделий из искусственного стекловолокна, для которых используется заявляемый каскадный механизм для вытягивания нити, который заключен внутри корпуса каскадного механизма для вытягивания нити, и который определяет, по существу, закрытую внешнюю периферийную часть, и в котором площадь поперечного сечения первого и последующих роторов составляет, по меньшей мере, 40% максимальной площади поперечного сечения, определяемой корпусом механизма для вытягивания нити, как объяснено выше.

Преимущество данного механизма для вытягивания нити особенно важно, когда желательно или необходимо регулировать поток воздуха вокруг механизма для вытягивания нити, особенно поток нагнетаемого воздуха вокруг механизма для вытягивания нити. Чтобы максимально использовать его преимущества, каскадный механизм для вытягивания нити предпочтительно устанавливается внутри, по существу, трубчатого канала, который окружает корпус. Например, по существу, трубчатый канал может быть установлен вокруг механизма для вытягивания нити и относительно близко к нему, чтобы создать относительно узкий проход между каналом и внешним корпусом каскадного механизма для вытягивания нити, часто по всей длине механизма для вытягивания нити.

Как трубчатый канал, так и внешний корпус предпочтительно выполнены таким образом, чтобы образовать между ними проход, обеспечивающий условия стационарности потока, особенно для воздуха, который перемещается через проход. Таким образом, пограничные слои воздуха должны оставаться, по существу, примыкающими, соответственно, к внешней стенке корпуса механизма для вытягивания нити и к внутренней стенке трубчатого канала, по крайней мере, близко к передней части корпуса механизма для вытягивания нити. Соответственно, внутренняя стенка трубчатого канала должна быть, по существу, обтекаемой, по меньшей мере, в отделе, близком к передней части трубчатого канала и, таким образом, должна быть, по существу, свободной от ступеней, имеющих радиальную глубину и угол лицевой поверхности, обращенной вниз по потоку, искажающих поток, отделяя пограничный слой от внутренней поверхности канала.

При наличии относительно узкого прохода между механизмом для вытягивания нити может быть желательным нагнетание воздуха, например, с помощью воздуходувки, через этот относительно узкий канал, чтобы этот воздух выполнял роль вторичного воздуха для механизма для вытягивания нити, в котором первичный воздух выдувается через кольцеобразные прорези вокруг роторов.

Чтобы обеспечить достаточно первичного воздуха и воздуха для транспортировки для обычных механизмов для вытягивания нити, необходимо нагнетать очень большие объемы воздуха через механизм для вытягивания нити. Тем не менее, компактность нового и других предпочтительных каскадных механизмов для вытягивания нити небольшая площадь поперечного сечения закрытого корпуса по отношению к площади роторов и способность к установке в, по существу, трубчатом канале, которая может оптимизировать нагнетаемый поток воздуха, вместе позволяют значительно уменьшить количество воздуха, которое должно нагнетаться через механизм для вытягивания нити. Например, объем (нм³/с) первичного воздуха обычно может быть меньше половины или даже четверти или менее объема, который необходим в обычном каскадном механизме для вытягивания нити с такой же производительностью при изготовлении волокна. Это позволяет в значительной степени сократить систему трубопроводов и другого оборудования, связанного с приспособлением для подачи воздуха в механизме для вытягивания нити. Конкретно, это позволяет в значительной степени экономить энергию, которая требуется для обеспечения необходимого первичного воздуха, так как потребление энергии находится в зависимости от объема воздуха в кубе (в нанометрах³).

Механизм для вытягивания нити может быть установлен для осевого или колебательного движения отдельно или предпочтительно в трубчатом канале, что создает такое осевое или колебательное движение, которое более детально описано ниже.

Хотя проход между механизмом для вытягивания нити и внешним, по существу, трубчатым каналом, может быть относительно узким, предпочтительно иметь относительно большой проход, как результат того, что открытая площадь поперечного сечения в открытом крае канала вокруг механизма для вытягивания нити довольно велика. Часть прохода, которая первоначально контролирует характер воздушного потока, который уносит волокна с механизма для вытягивания нити, представляет собой кольцевой выступ вокруг передней части механизма для вытягивания волокон и передней части участка механизма для вытягивания волокон. Предпочтительно, по меньшей мере, 50% площади поперечного сечения передней части участка механизма для вытягивания нити должно быть открыто для потока воздуха, всасываемого через участок механизма для вытягивания нити с помощью средств для всасывания. Так как механизм для вытягивания нити предпочтительно закрыт для потока воздуха, всасываемого через корпус механизма для вытягивания нити, площадь поперечного сечения кольцевого выступа предпочтительно представляет, по меньшей мере, 50% площади поперечного сечения передней части участка механизма для вытягивания нити. Открытый участок обычно составляет от 50 до 95% общей площади поперечного сечения открытого края трубчатого канала. Часто открытая площадь составляет, по меньшей мере, 60%, но часто не более 80% общей площади открытого края канала.

Для того чтобы эти условия, по существу, стационарного потока имели место для воздуха, проходящего через кольцевой выход, кольцевой выход должен быть, по существу, обтекаемым (т.е., в основном, свободным от выпуклостей, искажающих поток) и должен иметь достаточную длину, чтобы условия, по существу, стационарного потока имели место в воздухе, выходящем из кольцевого выхода как результат того, что воздух, приближенный к каждому из механизмов для вытягивания нити и трубчатому каналу, имел неразрывный с ним пограничный слой по мере его прохождения через кольцевой выход. Длина кольцевого выхода, необходимая для обеспечения условий достаточно стабильного потока воздуха, выходящего из кольцевого выхода, будет зависеть от конструкции механизма для вытягивания нити и трубчатого канала вверх по потоку по отношению к кольцевому выходу (т.е. по направлению к передней части механизма для вытягивания нити). Условия стационарности потока воздуха могут, например, быть достигнуты в относительно коротком кольцевом выступе, если трубчатый канал выполнен таким образом, чтобы создавать ускорение воздуха при его прохождении через кольцевой выход, благодаря тому, что кольцевой выход имеет более узкую площадь поперечного сечения, чем верхние части прохода, ведущего к нему. Таким образом, он может иметь форму сопла. Кольцевой выход может иметь, по существу, однородную ширину по очень небольшой аксиальной длине, где достигается эффект сопла, но, по существу, имеет аксиальную длину, по меньшей мере, 5 см, где он имеет, по существу, равномерную ширину по отношению к корпусу механизма для вытягивания нити. Кольцевой выход часто имеет, по существу, однородную ширину, по меньшей мере, на 25% длины корпуса механизма для вытягивания нити.

Кольцевой выход может быть рассмотрен как кольцо между передними частями механизма для вытягивания нити, который контролирует поток воздуха, выходящий из кольцевого выхода, и, таким образом, может быть коротким в ряде случаев, когда может наблюдаться ускорение внутри прохода, или длиннее, когда проход имеет параллельные стороны.

Внешний трубчатый канал может быть, по существу, цилиндрическим, но при желании может иметь форму конуса, переходящую в цилиндр на его передней части. Часто предпочтительно, чтобы, по существу, трубчатый внешний канал был, по существу, цилиндрическим за исключением более широкой входной области в задней части, которая сходит на конус по направлению к цилиндру. Его поперечное сечение может быть круглым или некруглым, например, эллипсовидным.

По существу, трубчатая стенка корпуса механизма для вытягивания нити является, по существу, некруглой, и вместо этого приблизительно повторяет конфигурации, определяемые расположением роторов, но при желании она может быть действительно цилиндрической. Соответственно, кольцеобразный проход между корпусом и трубчатым каналом, по существу, не является правильным кольцом.

Ширина кольцевого выхода вокруг механизма для вытягивания нити может быть, по существу, одинаковой или может меняться, причем кольцевой выход, по существу, шире под механизмом, чем над ним, как описано ниже. По существу, предпочтительно, чтобы кольцевой выход был, тем не менее, по существу, полным, при этом предпочтительно имеется открытый воздушный проход вокруг всей периферийной части механизма для вытягивания нити. Если любая часть кольцевого выхода закрыта (что обычно нежелательно), важно, чтобы кольцевой выход сходил на конус по ширине к его закрытой части, чтобы избежать турбулентности в точке, где выход закрыт.

По существу, узел механизма в трубчатом канале состоит исключительно из механизма для вытягивания нити, по существу, трубчатого канала и средства для поддержки или, в другом случае, установки механизма для вытягивания нити в трубчатом канале, чтобы образовывать замкнутый трубчатый выход вокруг механизма для вытягивания нити. Тем не менее, если необ21 ходимо, трубчатый канал может содержать один или более концентрично установленных или эксцентрично установленных каналов внутри основного трубчатого канала при условии, что эти внутренние каналы не создают нежелательной турбулентности или вихрей в воздухе, нагнетаемом между кольцами, образованными между внутренним и внешним каналами, и при условии, что эти внутренние каналы не уменьшают неприемлемости общей открытой площади кольцевого выступа, через который поток воздуха может двигаться через канал. Например, может иметься трубчатый канал, окружающий корпус механизма для вытягивания нити и близкий к нему, и окружающий его внешний трубчатый канал. Общий проход для потока нагнетаемого воздуха и кольцевой выход, таким образом, делится на внутренние и внешние кольца с помощью внутреннего канала, но проход и открытая площадь не меняются значительно за счет присутствия внутреннего канала.

Возможно также выполнение трубопроводов или других систем труб, проходящими, по существу, параллельно механизму для вытягивания нити и внешнему трубчатому каналу, от задней части механизма для вытягивания нити или близкой от него области до передней части канала. Например, выдувание вторичного воздуха может осуществляться таким образом под механизмом для вытягивания нити или вокруг него. По существу, целесообразно удерживать такие трубы или другие подающие устройства на минимальной величине, так как они уменьшают открытую площадь между механизмом для вытягивания нити и трубчатым каналом. Такие подающие трубы или другие устройства также должны быть достаточно обтекаемыми, чтобы избежать образования нежелательной турбулентности потока воздуха, проходящего через кольцевой проход.

Длина трубчатого канала, выступающего назад по отношению к передней поверхности механизма для вытягивания нити, обычно составляет, по меньшей мере, 30%, а предпочтительно. по меньшей мере, 60% длины механизма для вытягивания нити, т.е. расстояние от передней поверхности роторов до задней части корпуса или, если далее, до крайней задней части крайнего заднего двигателя. Часто канал имеет, по меньшей мере, такую же длину, как механизм для вытягивания нити, а часто превышает длину механизма для вытягивания нити в три или даже в пять раз и более.

Передняя часть трубчатого канала предпочтительно, по существу, копланарна передней части механизма для вытягивания нити, а конкретно, по существу, копланарна передней поверхности механизма для вытягивания нити. Если трубчатый канал имеет переднюю поверхность, которая расположена слишком далеко к низу по отношению к механизму для вытягивания нити, волокна и твердые включения, которые сбрасываются с роторов, будут загрязнять переднюю часть трубчатого канала вместо того, чтобы быть сброшенными в коллекторную часть камеры. Если передняя часть трубчатого канала находится вверху по отношению к корпусу механизма для вытягивания нити, уменьшается возможность контроля за нагнетаемым воздухом вокруг передней части механизма для вытягивания нити.

Необходимо иметь возможность выливать расплав на верхний ротор из внутренней части камеры. Может быть достаточным выполнение отверстия в верхней части трубчатого канала, чтобы позволить расплаву выливаться через это отверстие непосредственно на верхний ротор, но часто выполняют отверстие в трубчатом канале и канавку, ведущую от этого отверстия в пространство над ротором. Расплав может, таким образом, выливаться через отверстие в канавку, а из канавки на верхнюю часть ротора.

Когда каскадный механизм для вытягивания нити установлен на участке механизма для вытягивания нити или в каком-либо другом трубчатом канале, образующем относительно большую площадь вокруг механизма для вытягивания нити, предпочтительно установить механизм для вытягивания нити в позиции более высокой, чем центральная позиция трубчатого канала. Это позволяет нагнетать большее количество воздуха под механизмом для вытягивания нити, чем вокруг и над механизмом для вытягивания нити, и это может обеспечить улучшенную транспортировку волокон на коллектор.

Механизм для вытягивания нити устанавливается, по существу, таким образом, чтобы разделение по вертикали между нижним из последующих роторов и нижней частью трубчатой стенки трубчатого канала было, по меньшей мере, в 1,2 раза, а предпочтительно, по меньшей мере, в 1,5 раза больше вертикального разделения между верхней частью первого ротора и высшей частью стенки трубчатого канала. Соотношение между этими нижним и верхним разделениями составляет, по меньшей мере, 2, а часто, по меньшей мере, 3 и 4. Оно может достигать 10, и на самом деле в ряде случаев может не быть необходимости наличия значительного воздушного потока вдоль верхней части механизма для вытягивания нити, причем в этом случае соотношение может быть очень высоким. По существу, тем не менее, соотношение составляет ниже 20, а часто ниже 10.

Максимальный горизонтальный поперечный размер механизма для вытягивания нити часто представляет собой ширину механизма по горизонтальной линии, проходящей, как правило, по оси второго последующего ротора. Ширина механизма для вытягивания нити, измеренная по этой оси, составляет, по существу, от 25 до 75%, часто от 30 до 60% ширины камеры, измеренной в той же горизонтальной позиции. Это обеспечивает наличие соответствующей открытой площади вокруг каждой стороны механизма для вытягивания нити.

Механизм для вытягивания нити обычно установлен внутри трубчатого канала, так что соотношение между нижним из последующих роторов на одной стороне и этой стороной трубчатого канала к соотношению нижнего последующего ротора на другой стороне и той другой стороне трубчатого канала лежит в пределах близко к 1:1, например, в диапазоне 3:1 до 1:3 предпочтительно от 2:1 до 1:2.

Обычные каскадные механизмы для вытягивания нити установлены на монолитной основе, по существу, на бетонном полу или на рельсах. Из-за их веса их относительно трудно двигать, даже если они установлены на колесах. Преимущество новых механизмов для вытягивания нити состоит в их легкости и компактности и, следовательно, в отсутствии необходимости в монолитной основе. Вместо этого они могут быть подвешены на соответствующих опорах. Конкретно, механизм для вытягивания нити может быть подвешен по сторонам и/или верхним частям трубчатого канала. Механизм для вытягивания нити может быть подвешен на крюке в верхней части трубчатого канала или на множестве опор, таких как пластины или стержни, которые выступают из сторон и/или верхних частей трубчатого канала.

Средство для подвешивания или другой установки механизма для вытягивания нити в трубчатом канале может включать средство, создающее колебание механизма для вытягивания нити по отношению к трубчатому каналу вокруг, по существу, вертикальной оси или вокруг горизонтальной оси, которая может быть, по существу, параллельна осям вращения роторов или, по существу, перпендикулярна им. В альтернативном варианте весь блок трубчатого канала и механизма для вытягивания нити может быть установлен для такого колебания или поворота по оси.

Механизм для вытягивания нити и окружающий его трубчатый канал установлены вместе с возможностью колебания относительно вертикальной оси, так как благодаря этому нагнетаемый и форсированный воздух, проходящие через канал, будут иметь тенденцию к колебанию при колебании механизма для вытягивания нити. Колебание механизма для вытягивания нити относительно, по существу, вертикальной оси обычно происходит при относительной небольшой величине угла колебания, часто от 5 до 30 градусов (например. от 2,5 до 15 градусов) при любой стороне центральной оси. Общий угол колебания, по существу, составляет, по меньшей мере, 7 градусов, а обычно, по меньшей мере, 10 градусов. Обычно нет необходимости, чтобы он составлял более 25 градусов, а чаще всего он не превышает 20 градусов. Часто используют диапазон от 14 до 20 градусов.

Колебание обычно происходит при частоте, по меньшей мере, 0,05 Гц, чаще всего 0,1 Гц. Оно может осуществляться при величинах, например, до 2 Гц, но 1 Гц обычно составляет удобный максимум. Обычно предпочтительна частота от примерно 0,3 до 0,6 или 1 Гц. Колебание может иметь место непрерывно или периодически. Частота колебания может меняться в соответствии с условиями процесса. Например, скорость движения коллектора может меняться пропорционально скорости сбора нетканого материала, чтобы обеспечивать, в основном, однородный вес на единицу поверхности независимо от объема выпускаемого расплава. Предпочтительно частота колебаний меняется в соответствии со скоростью перемещения коллектора, причем частота может возрастать при возрастании скорости перемещения и уменьшаться при уменьшении частоты. Предпочтительно частота меняется, по существу, прямо пропорционально скорости перемещения коллектора, так что один цикл колебания соответствует, по существу, постоянной длине перемещения коллектора.

Колебание относительно, по существу, вертикальной оси может оказывать благоприятное воздействие на однородность укладки поступающего на коллектор волокна и может улучшать качество войлока, например, выполненного с помощью перекрестного наложения нетканого материала, который формируется на коллекторе.

Колебание механизма для вытягивания нити или механизма для вытягивания нити и канала относительно, по существу, горизонтальной оси, которая, по существу, перпендикулярна осям вращения, может также происходить при такой же скорости и может оказывать благоприятное воздействие на укладываемый войлок.

Колебание механизма для вытягивания нити осуществляется предпочтительно относительно, по существу, горизонтальной оси, по существу, параллельной осям вращения роторов и может представлять собой повторяющееся колебание, но предпочтительно принимает форму регулируемого поворота относительно оси механизма для вытягивания нити из одной фиксированной позиции в другую фиксированную позицию. Обычно механизм для вытягивания нити поворачивается относительно оси внутри канала, но при желании канал и механизм для вытягивания нити могут поворачиваться относительно оси вместе. С помощью этого средства можно менять угол между горизонтальной линией, проходящей поперек через центр первого ротора, и линией, проведенной между центром первого ротора и центром первого последующего ротора. Обычно механизм для вытягивания нити установлен таким образом, что может осуществлять управляемый по25 ворот относительно оси таким образом, что описанный угол может иметь любую выбранную величину обычно в диапазоне от нуля до 30 градусов, часто от нуля до 20 градусов, а чаще всего, примерно, от 5 до 10 градусов. Изменение этого угла и, вследствие этого, угловое расположение второго и любого третьего последующего ротора относительно друг друга может в значительной степени влиять на формирование волокна.

Хотя желательно, чтобы кольцевой проход, образованный между механизмом для вытягивания нити и трубчатым каналом, был, по существу, обтекаемым, может быть целесообразным выполнение направляющих в проходе для сообщения неаксиальной составляющей потока воздуха, проходящего через проход. Эти направляющие могут быть расположены таким образом, чтобы обеспечивать результирующее спиралевидное перемещение воздуха, движущегося через проход. Предпочтительно, тем не менее, чтобы направляющие были выполнены таким образом, чтобы каждая сообщала неаксиальное движение аксиально движущемуся потоку воздуха, проходящего через проход. Например, направляющие в одном нижнем квадранте трубчатого канала могут иметь тенденцию придавать вращение по часовой стрелке воздуху, проходящему через этот квадрант, в то время как направляющие в прилегающем квадранте могут иметь тенденцию придавать вращение против часовой стрелки воздуху, проходящему через этот квадрант, или наоборот. Например, поток воздуха в любом конкретном отделе, например, под механизмом для вытягивания нити может максимизироваться с помощью этого способа.

Направляющие могут быть выполнены в виде фиксированных лопастей постоянной формы для создания этих различных неаксиальных движений различным частям воздушного потока, но предпочтительно эти лопасти регулируемы, так что направление воздушного потока может регулироваться во время использования устройства в ответ на изменение функционирования.

В дополнение к тому, что направляющие вызывают вращательное движение, обычно предпочтительно, чтобы они имели форму и расположение для обеспечения внешней конической составляющей для воздуха, поступающего из трубчатого канала, например, с механизма для вытягивания нити и по направлению к коллектору.

Направляющие обычно находятся в передней части, по существу, трубчатого канала, окружающего механизм для вытягивания нити. Направляющие могут находиться на механизме для вытягивания нити, но предпочтительно они представляют собой лопасти, установленные на внутренней стенке трубчатого канала, расположенного, по существу, в продольном направлении, так что они не создают неприемлемого закрытия прохода между механизмом для вытягивания нити и трубчатым каналом.

Небольшие струи нагнетаемого воздуха могут также действовать как направляющие, причем в этом случае такие струи могут быть на или в корпусе механизма для вытягивания нити или на трубчатом канале.

Механизм для вытягивания нити в соответствии со вторым аспектом изобретения предпочтительно используется в первом аспекте, где описанный трубчатый канал представляет собой трубчатый канал участка механизма для вытягивания нити камеры в соответствии с первым аспектом. Коллекторный участок камеры в соответствии с первым аспектом предпочтительно выполнен таким образом, чтобы свести к минимуму и предпочтительно, по существу, предотвратить возможность для всасывания воздуха в коллекторный участок (с помощью средства для всасывания, которое осуществляет всасывание через коллектор) за исключением всасывания через трубчатый канал и дополнительно другие известные впуски, обеспечивающие вход не мешающих объемов воздуха. Например, некоторая утечка в камеру будет обычно иметь место из выемки, которая предпочтительно имеется под открытым краем канала для сбора твердых включений, но объем воздуха, поступающего через нее, может легко контролироваться, так что он не оказывает значительного влияния на характеристику способа.

Обычно камера, по существу, закрыта за исключением коллектора, через который осуществляется всасывание, и открытой площади открытого края канала вокруг механизма для вытягивания нити и за исключением впусков для необходимых добавок. Например, повторно используемое искусственное стекловолокно, увлекаемое воздухом, может попадать в коллекторную камеру через один или более впусков в стенках камеры.

Воздух, нагнетаемый через механизм для вытягивания нити, обычно представляет собой только первичный воздух, но, как представлено выше, через механизм для вытягивания нити может нагнетаться также вторичный воздух. Дополнительно контролируемый и не влияющий на процесс объем воздуха, меньший, чем воздух, нагнетаемый через механизм для вытягивания нити и всасываемый через открытую площадь канала, может также получать возможность поступать в коллекторный участок камеры через край механизма для вытягивания нити. Например, контролируемый объем вторичного воздуха может нагнетаться через проходы в крае механизма для вытягивания нити коллекторного участка или контролируемый объем воздуха может всасываться через кольцеобразные или другие отверстия в крае механизма для вытягивания нити коллекторного участка.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, 50%, по существу, по меньшей мере, 75% или, по меньшей мере, 85% общего объема воздуха (в нм³/с), который высасывается из камеры (через коллектор), поступало через трубчатый канал и механизм для вытягивания нити.

Воздух поступает через кольцевой выход в результате всасывания, которое осуществляется через коллектор внутрь, по существу, закрытого участка коллектора. Обычно воздух, проходящий через кольцевой выступ, нагнетается именно таким образом, и поэтому отсутствуют средства для форсирования части воздуха или значительных количеств воздуха вперед через канал. Тем не менее, в некоторых случаях может оказаться полезным наличие таких средств (например, воздуходувки на открытом тыльном крае канала) дга помощи в управлении нагнетаемым воздухом, всасываемым через канал.

В результате конструирования камеры, чтобы большая часть или, в основном, весь воздух, всасываемый через коллектор, должен быть воздухом, выдуваемым через механизм для вытягивания нити и нагнетаемым через трубчатый канал, и в результате создания достаточно большой открытой площади вокруг механизма для вытягивания нити через канал можно легко контролировать нагнетаемый воздух, проходящий через проход, чтобы свести к минимуму турбулентность потока в коллекторном участке камеры. В обычных механизмах для вытягивания нити имеется высокая первичная скорость воздуха и низкая скорость воздуха вокруг механизма для вытягивания нити (и часто на расстоянии от него), т.е. очень высокий градиент скорости в радиальном направлении вокруг механизма для вытягивания нити и это неизбежно вызывает значительную турбулентность. В настоящем изобретении возможно легко контролировать подачу первичного воздуха и степень всасывания, чтобы свести к минимуму неприемлемые градиенты скорости.

Конкретно, форсированный воздух и габариты устройства предпочтительно таковы, что средняя аксиальная скорость воздуха, нагнетаемого через открытую площадь поперечного сечения открытого края трубчатого канала, составляет от 5 до 40%, обычно от 5 до 30% средней аксиальной скорости первичного воздуха. Обычно это составляет от 10 до 20 или 25% от аксиальной скорости первичного воздуха. Аксиальная скорость нагнетаемого воздуха подсчитывается на основе скорости потока воздуха (нм³/с), и открытой площади открытого края вокруг механизма для вытягивания нити, через который проходит поток воздуха.

По существу, средняя осевая скорость нагнетаемого воздуха составляет от 5 до 50 м/с предпочтительно от 10 до 35 м/с.

Например, при обычном способе первичный воздух может форсироваться при 100 м/с, а нагнетаемый воздух может иметь среднюю скорость 25 м/с. Это противоречит соответствующим цифрам, составляющим, например, свыше 130 м/с и ниже 10 м/с в обычном средстве для вытягивания нити.

Конкретное преимущество этого устройства состоит в том, что для объема форсированного первичного воздуха (в нм³/с) или для первичного или вторичного воздуха возможно теперь составлять меньшую пропорцию общего объема воздуха (в нм³/с), поступающего на участок механизма для вытягивания нити и/или всасываемого через коллектор, чем для обычных механизмов для вытягивания нити. Например, хорошие результаты могут быть получены, когда пропорция составляет ниже 10% и часто ниже 8%, например, в диапазоне от 3 до 6%. Это не только сокращает требования к энергозатратам, как представлено выше, но и обеспечивает поддержание условий, по существу, устойчивого потока по возможности долгое время, где первичный воздух соединяется с нагнетаемым воздухом. Это происходит из-за уменьшения тенденции возникновения турбулентности в том случае, когда поток первичного воздуха имеет, например, максимальную осевую скорость 120 мА и обеспечивает 5% общего объема воздуха, а поток вторичного воздуха имеет максимальную скорость 40 м/с и обеспечивает 95% объема, чем когда поток первичного воздуха имеет максимальную скорость 160 м/с и обеспечивает 10% объема, а поток вторичного воздуха имеет максимальную скорость 10 м/с и обеспечивает 90% объема. В дополнение к этому нетурбулентное смешение потоков создается их близким расположением, когда они выходят из фронтальной части механизма для вытягивания нити, в противоположность их близкому расположению, когда имеется значительная радиальная ступень между внешней кромкой корпуса и внешней кромкой прорези для первичного воздуха.

Таким образом, стало возможным обеспечение поддержания условий, по существу, стационарного потока движущейся струи воздуха даже после того, как он прошел кольцевой выход и, конкретно, после того, как воздух, всасываемый через кольцевой выход, прошел роторы и смешивается с первичным воздухом в коллекторном участке. Соответственно, в области перед механизмом для вытягивания нити в коллекторном участке, например, на первых 20 см или, возможно, 50 см, линии траекторий воздуха, т.е. траектории, за которыми следуют волокна, уносимые воздухом, предпочтительно, по существу, нетурбулентны и ведут с, по существу, обтекаемых линий траектории через кольцевой выступ в, по существу, нетурбулентном режиме к коллектору.

При сведении к минимуму турбулентности и разрыва линий траектории в коллекторном участке также сводится к минимуму формирование пучков и шариков волокна, уносимого транспортирующим воздухом.

Для того, чтобы эти условия, по существу, стационарного потока имели тенденцию превалировать, например, на первых 20 см перед роторами, где первичные и вторичные потоки воздуха сливаются, необходимо, чтобы фронтальный край участка механизма для вытягивания нити сливался с коллекторным участком, что предпочтительно по сравнению с обычным введением в коллекторный участок, имеющим резко возрастающую ширину для движения уносимых волокон, из-за кормовых вихрей, которые будут создаваться в отделе, где ширина резко возрастает.

Тем не менее, по существу, предпочтительно, чтобы коллектор (и, следовательно, база камеры) был шире, чем края механизма для вытягивания нити коллекторного участка. Чтобы обеспечить необходимое слияние скорее, чем неприемлемую, разрушающую поток ступень, предпочтительно, чтобы боковые стенки коллекторной камеры на воздушных направляющих внутри боковых стенок выходили наружу, по существу, конусообразно из соседнего в открытый край участка механизма для вытягивания нити и к коллектору. Это позволяет избежать значительного внезапного возрастания эффективной ширины коллекторной камеры, которое создает ненужную турбулентность в камере. Также желательно, чтобы верхняя стенка, образующая верхнюю часть коллекторного участка, тоже была выполнена, по существу, обтекаемой, следовательно, она предпочтительно выступает, по существу, конусообразно вверх от вершины открытого края участка механизма для вытягивания нити.

Хотя большая часть расплава преобразуется с помощью центрифугального механизма для вытягивания нити в тонкие волокна, которые переносятся воздухом на коллектор, часть расплава сбрасывается с волокон как нежелательные твердые включения, т.е. грубые волокна или большие комки расплава. Обычно имеется выемка под открытым краем участка механизма для вытягивания нити, в которой могут собираться твердые включения, и, по существу, имеются средства для сбора в выемке твердых включений, которые выбрасываются радиально наружу из ближнего открытого края участка механизма для вытягивания нити. Предпочтительно, это средство для сбора включает коллекторную зону, которая открывается внутрь вокруг открытого края для приема твердых включений и ведет вниз в выемку, а, по существу, коническая воздушная направляющая отделяет эту коллекторную зону от остальной части коллекторной камеры.

Основной поток волокон и воздуха таким образом удерживается в пределах площади, образуемой, по существу, конусообразной воздушной направляющей перегородкой, в то время как твердые включения выбрасываются через зазор между направляющей перегородкой и открытым краем и падают вниз в выемку, откуда они могут быть удалены с помощью шнека или другого устройства для непрерывного или порционного удаления.

Коллектор, по существу, имеет ширину, большую, чем ширина открытого края участка механизма для вытягивания нити, например, от 1,1 W до 2 W, где W представляет собой максимальную ширину открытого края участка механизма для вытягивания нити.

В результате того, что поток воздуха, проходящий через открытую площадь трубчатого канала и поступающий в коллекторный участок, является максимально нетурбулентным, образование шариков и пучков волокна сведено к минимуму. Также, по мере того, как волокна уносятся с механизма для вытягивания нити на коллектор, соотношение волокон, которые расположены, по существу, параллельно направлению перемещения и, таким образом, образуют, по существу, слоистую структуру, максимизируется.

Целесообразно собирать волокна, когда они имеют по возможности наибольшее соотношение внутри, по существу, слоистого материала и минимальное соотношение образовавшихся шариков или перпендикулярно расположенных волокон. Следовательно, предпочтительно, чтобы коллектор был расположен таким образом, чтобы свести к минимуму длину перемещения волокон от механизма для вытягивания нити к коллектору. Это сводит к минимуму возможность потери слоистой конфигурации и получения конфигурации с шариками.

Горизонтальное расстояние от дна нижнего последующего ротора до коллектора, следовательно, составляет не более 2 W или 2,4 W, где W представляет собой максимальную ширину открытого края участка механизма для вытягивания нити. Предпочтительно он составляет, по меньшей мере, около 0,8 W, часто, по меньшей мере, около W. Обычно это менее 2 метров или, максимум, 3 метров, но обычно более полуметра или, чаще всего, более 1 метра.

Коллектор должен быть по возможности более крутым, чтобы свести к минимуму горизонтальное перемещение волокон через камеру в верхнюю часть коллектора. По существу, коллектор расположен в коллекторной камере под углом, по меньшей мере, 60 градусов к горизонтали. Он может быть расположен под углом до 80 градусов или даже до 90 градусов (т.е. перпендикулярно) и если необходимо, верхняя часть коллектора может также быть наклонена вперед к механизму для вытягивания нити, например, если коллектор находится под углом до 110 градусов или даже до 120 градусов к горизонтали. Естественно, всасывание, осуществляемое через коллектор, должно быть достаточным для удерживания нетканого материала на коллекторе, но так как нетканый материал может иметь небольшую плотность, для этого не31 обходимо только относительно небольшое всасывание.

Коллектор обычно представляет собой непрерывный проницаемый ленточный транспортер, через который необходимая степень всасывания распространяется однородно по площади ленточного транспортера и с помощью которого нетканый материал из волокон, который собирается на ленточном транспортере, может, по существу, непрерывно выноситься из камеры.

Нетканый материал может затем подвергаться обычной последующей обработке, такой как перекрестное наложение прочеса и отверждение. Предпочтительно скорость снятия нетканого материала достаточно велика, так как нетканый материал очень легок, например, ниже 400 г/м², часто 200-300 г/м², если нетканый материал подвергнут перекрестному наложению или другому образованию слоев для получения конечного продукта в виде войлока.

Связующее вещество может вводиться в нетканый материал обычным образом, например, с помощью распылителей связующего вещества, расположенных на механизме для вытягивания нити или внутри него, например, коаксиально одному или нескольким роторам, или с помощью распылителей связующего вещества, расположенных вокруг механизма для вытягивания нити или в коллекторной камере.

Расплав, который подается на механизм для вытягивания нити для образования искусственных стекловолокон может представлять собой любой пригодный расплав такого типа, который обычно используется для формирования каменного волокна (т.е. материала, описываемого как минеральная шерсть, каменное волокно или шлаковата, скорее, чем стекловата) и таким образом обычно содержит различные элементы, включая значительные количества SiO₂ и обычно, по меньшей мере, 15% окисей щелочноземельных металлов (СаО и MgO) и относительно низкие количества (обьшно ниже 10%) окисей щелочных металлов. Количество A1₂O₃может быть небольшим (ниже 10% и часто ниже 4%) или может быть выше, например, до 30%. Может использоваться любая обычная смесь для получения расплава. Обычный расплав представлен в патенте WO 92/12941. Температура расплава обычно находится в диапазоне от 1400 до 1600 градусов на верхнем роторе.

Чтобы увеличить производительность предприятия без ущерба качеству продукции может быть желательно ограничить объем выпуска расплава на каскадном механизме для вытягивания нити и увеличить число каскадных механизмов для вытягивания нити.

Например, может иметься два каскадных механизма для вытягивания нити, расположенных бок о бок внутри участка механизма для вытягивания нити с соответствующей формой (обьшно трубчатый канал в основном эллиптической формы), но чаще всего имеются, по меньшей мере, два каскадных механизма для вытягивания нити, причем каждый расположен внутри собственного участка механизма для вытягивания нити. Эти участки механизма для вытягивания нити могут быть расположены, по существу, параллельно друг другу, так что каждый открывается на край механизма для вытягивания нити единого коллекторного участка. Таким образом, единый коллекторный участок может питаться за счет двух или более участков механизма для вытягивания нити и может иметься единый коллектор для приема волокон с обоих механизмов.

Часто, тем не менее, два или более блока механизма для вытягивания нити и камеры расположены бок о бок с некоторой степенью относительности. Таким образом, одно устройство, включающее определенный механизм для вытягивания нити и камеру, может быть расположено с некоторой степенью относительности, по меньшей мере, с одним блоком механизма для вытягивания нити и камерой.

Каждый механизм для вытягивания нити может получать расплав с собственного предназначенного для этого купола или с другой печи, но часто одна печь будет подавать расплав на два или более механизмов для вытягивания нити.

С помощью настоящего изобретения легко регулировать скорость подачи расплава и условия работы, так что волокно может быть относительно грубым, например, диаметром от 3,5 до 5,5 микрон или относительно тонким, например, диаметром от 2 до 3,5 микрон, а изделие может иметь относительно низкую плотность, например, от 20 до 100 кг/м³. или относительно высокую плотность, например, от 100 до 300 кг/м³. Это может легко достигаться просто изменением скорости вращения одного или более роторов и/или путем поворота механизма для вытягивания нити относительно горизонтальной оси, чтобы изменить углы между первым и последующим роторами.

Получаемые в результате материалы из искусственного стекловолокна могут использоваться, например, для изоляции или защиты от возгорания, нагревания или звука, как среда для выращивания в сельском хозяйстве или наполнитель, а также для других целей, обычных для искусственного стекловолокна.

Особое преимущество настоящего изобретения состоит в простоте контролирования и эффективности осуществления способа, позволяя, таким образом, уменьшить затраты на производство или улучшить качество изделий, или достичь и того, и другого. Например, можно легко получить хорошую комбинацию лямбда, плотности и прочности на разрыв с очень экономным использованием выгодных рабочих условий, таких как способность к плавлению и подача энергии (для подачи воздуха и для роторов).

Содержание твердых включений может легко составлять менее 35% по весу, например, менее 32% и часто в диапазоне от 25 до 30%. Прочность на разрыв (измеренная обычным образом на листе толщиной 100 мм, имеющем плотность 30 кг/м³ и содержание связующего вещества 1,2%) может легко быть, как при первоначальном изготовлении, по меньшей мере, 10 и часто, по меньшей мере, 13 kN/м², до, например, 18 или 20 kN/м².

Особое преимущество изделий в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что они могут поддерживать необычно высокое значение прочности на разрыв после сжатия на 30-60% в течение 24 часов. Этот тест указывает на прочность на разрыв после обычного уплотнения с помощью сжатия и обычно дает в результате уменьшение на 40% или более. В настоящем изобретении уменьшение составляет менее этой величины, обычно в диапазоне от 10 до 20 или 30%.

С помощью настоящего изобретения возможно легко изготовить изделие, которое после сжатия имеет прочность на разрыв от 8 до 15, часто от 9 до 14 kN/м². Так как изделия в соответствии с настоящим изобретением могут сохранить большую прочность на разрыв после сжатия, чем обычные изделия, и так как выбор изделия для любой конкретной цели часто диктуется частично его прочностью на разрыв, то, следовательно, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что можно обеспечить прочность на разрыв после сжатия более экономичными средствами, чем может быть достигнуто, когда первоначальное изделие теряет большую часть своей прочности на разрыв во время сжатия. С помощью настоящего изобретения можно получать изделия, имеющие, например, соотношение плотность - лямбда, приближающееся или эквивалентное соотношению, определенному в патенте WO 92/12941, что очень экономично и удобно.

Далее настоящее изобретение иллюстрируется на прилагаемых чертежах, на которых:

на фиг. 1 представлен продольный горизонтальный разрез устройства в соответствии с настоящим изобретением (по линии I - I фиг. 2), на фиг. 2 - продольный вертикальный разрез того же самого устройства (по линии II - II на фиг. 1), на фиг. 3 - поперечный разрез по линии III - III на фиг. 2 и новый механизм для вытягивания нити более детально (он представлен в виде диаграммы на фиг. 1 и 2), на фиг. 4 - продольный разрез механизма для вытягивания нити, представленного на фиг. 3 по линии IV - IV (не в масштабе), на фиг. 5 - ввд, аналогичный фиг. 1, но механизма, имеющего более короткий трубчатый канал, на фиг. 6 - поперечное сечение, аналогичное фиг. 1, но механизма, имеющего два механизма для вытягивания нити, на фиг. 7А и 7В - две схематические диаграммы профилей скорости воздуха, где V представляет собой скорость, a R представляет собой радиальное расстояние от центра прорези для первичного воздуха.

Устройство включает каскадный механизм 1 для вытягивания нити, расположенный внутри камеры 2, который включает коллекторный участок 3, имеющий край 4 механизма для вытягивания нити, близкий к каскадному механизму 1 для вытягивания нити, и участок 5 механизма для вытягивания нити. Этот участок 5 механизма для вытягивания имеет заднюю часть 6, которая открыта в атмосферу, и переднюю часть 7, которая открывается в край механизма для вытягивания нити коллекторного участка 3.

Имеется, по существу, трубчатый канал 8, расположенный между передней частью 7 и задней частью 6. Передние части каскадного механизма для вытягивания нити 1 и канала 8 образуют между собой открытый кольцевой выступ 9. Воздух может проходить через этот выступ вдоль прохода 10 в направлении от выступа 9 задней части 6.

В показанном устройстве кольцевой выступ 9 сливается с проходом 10 и имеет одинаковую с ним протяженность в пространстве, так как механизм для вытягивания нити и канал вместе представлены как имеющие, по существу, параллельные стороны. Тем не менее, если трубчатый канал 5 имеет, например, форму сходящегося конуса, кольцеобразный проход 10 будет иметь открытую площадь, уменьшающуюся к фронтальной части механизма для вытягивания нити, а соответствующая открытая площадь поперечного сечения вокруг механизма для аксиального движения вперед нагнетаемого воздуха из прохода будет тогда представлять собой кольцевой выступ 9 между механизмом для вытягивания нити и передней частью 7 участка 5 механизма для вытягивания нити.

Целесообразно, чтобы коллектор 16 представлял собой конвейерную ленту с ребрами или другой пористый несущий элемент, который может перемещаться непрерывно вокруг роликов 20, 21 и 22.

Коллекторный участок 3 имеет боковые стенки 12, торцевые стенки 13, соединенные с участком механизма для вытягивания нити, верхнюю стенку 14, соединенную с участком механизма для вытягивания нити и с боковыми стенками, и основание, включающее секцию 15 выемки и наклоненный конвейер 16. Позади коллектора 16 имеется всасывающая камера 18, воздух из которой удаляется с помощью всасывающего насоса 19. Всасывающая камера 18 имеет одинаковую протяженность с коллектором 16 и, таким образом, всасывает воздух по всему коллекторному участку, хотя самый большой объем всасывания будет осуществляться там, где нетканый материал имеет наименьшую толщину.

Во время работы устройства волокна собираются на коллекторе 16 для создания тонкого нетканого материала 23, который переносится наверх коллектором и снимается с помощью снимающего устройства 24. Из этой позиции он может быть подвергнут обычной обработке, такой, как перекрестное наложение и отверждение. Ролики 25 действуют как герметизирующие устройства, предотвращающие значительный доступ воздуха вокруг конвейера.

Зона 15 выемки включает желоб 26, установленный в основании выемки и имеющий закрытый край и затвор или шаровой клапан на противоположном крае (не показан). Шнековый транспортер 27 вращается внутри желоба 26 для переноса твердых включений, которые собираются в желобе, наружу через затвор или клапан. Этот открываемый край может быть постоянно открытым при условии, что он выполнен таким образом, что через него может поступать только ограниченное количество воздуха, или может быть открытым периодически, позволяя конвейеру удалять твердые включения с желоба.

Имеются направляющие перегородки 32 воздуха на каждой стороне коллекторной камеры, выступающие из стенки 12 к открытой кромке 33. Эти перегородки 32 воцушных направляющих расходятся наружу, по существу, конусообразно от кромки 33, которая примыкает к передней части 7 участка механизма для вытягивания нити. Верхняя стенка 14 также, по существу, конусообразно выступает вверх. Желательно, чтобы угол, который верхняя стенка и каждая из перегородок воздушной направляющей образуют по отношению к аксиальному направлению, не превышал 45 градусов, предпочтительно примерно 15-30 градусов.

Имеется зона 35 для сбора твердых включений вокруг открытого края участка механизма для вытягивания нити. Одна сторона коллекторной зоны образована краевой стенкой 13 камеры, а другая образована кромкой 33 и перегородкой 32. Твердые включения, выбрасываемые наружу из механизма для вытягивания нити, выбрасываются через зазор между кромкой 33 и стенкой 13 в зону 35. Боковая стенка 12 соединяется около своего основания с перегородкой 32, заставляя твердые включения, которые скользят вниз коллекторной зоны 35, падать в желоб 26.

Механизм 1 для вытягивания нити включает периферийный трубчатый корпус 40, закрытый в задней части краевой пластиной 41, а на передней части лицевой пластиной 42. Верхний первый ротор 43 и последующие роторы 44, 45 и 46 установлены обычным образом в виде каскада так, что расплав выливается на ротор 43, ускоряется и сбрасывается на ротор 44, дополнительно с некоторым количеством сформированного волокна на ротор 43, часть расплава на роторе 44 сбрасывается в виде волокна, в то время как остальная часть поступает на ротор

45. Часть расплава на роторе 45 сбрасывается в виде волокна, в то время как остальная часть поступает на ротор 46, с которого этот расплав сбрасывается в виде волокна. Вращение оси создается двигателем 50, при этом двигатель 50 установлен на каждой оси. Двигатели 50 могут быть заключены в корпусе 40 или могут быть при необходимости расположены за краевой пластиной 41.

Необходимо, чтобы в проходе 9 не было значительных внутренних ступеней, достаточных для того, чтобы резко нарушить поток воздуха, проходящий мимо передней части механизма для вытягивания нити. Нарушение потока в задней части механизма для вытягивания нити менее важно, поэтому там небольшие ступени могут быть приемлемы.

Кольцевые прорези 53, 54, 55 и 56 выступают вокруг внешних периферийных отделов каждого из роторов, соответственно, от 43 до

46. за исключением того, что прорезь 53 расположена вокруг только на небольшой части внешнего периферийного участка ротора 43. Внутренняя кромка каждой прорези имеет такой же диаметр, как и соответствующий ротор и коаксиальна ему. Лопасти 57 расположены внутри каждой прорези, чтобы регулировать угол, под которым воздух выходит из прорези. Все лопасти в прорези могут быть отрегулированы одинаковым образом или под различными углами, чтобы сообщать различный расход тангенциального потока воздуха, который выходит из каждого паза.

Внутри корпуса 40 имеется воздушная камера 59 для подачи воздуха одновременно на каждую из прорезей и на его выдувание из прорезей, например при 100 м/с. Эта камера ведет от трубки 60 подачи воздуха, с помощью которой воздух подается под давлением и на большой скорости к прорезям с 53 по 56. Этот воздух выходит как первичный воздух.

Внешний профиль корпуса 40 следует по большей части длины механизма для вытягивания нити к передней части по линии 61. Тем не менее, если механизм для вытягивания нити следовал по этой линии вплоть до роторов, соединение внешнего корпуса этой формы с передней поверхностью 42 будет создавать значительную направленную вниз ступень в областях 62 между каждой смежной парой роторов. Соответственно, корпус в этих областях 62 сходит на конус внутрь под углом порядка 20-30 градусов. так что площадь передней поверхности 42 меньше, чем общая площадь, определяемая линией 61. Это сведение на конус обычно проводится вдоль, например, 5-10 см по направлению к роторам.

Хотя канал 8 и корпус 40 механизма для вытягивания нити представлены как имеющие параллельные стороны и образующие кольцеобразный поход с, по существу, параллельными сторонами, они могут иметь другие формы при условии достаточной обтекаемости. В трубчатом канале 8 имеется направленный наружу раструб 63, обеспечивающий забор воздуха в канал.

Механизм для вытягивания нити оборудован распылителями 65 для связывающего вещества, расположенными на фронтальной кромке каждого из роторов, коаксиальными им и к которым подается расплав с помощью трубки 66 обычным образом. Распылители для связывающего вещества могут быть установлены в другом месте на фронтальной лицевой плоскости механизма для вытягивания нити и/или на жиклерах, расположенных вокруг механизма для вытягивания нити в передней части 7 камеры 5 механизма для вытягивания нити.

Механизм для вытягивания нити подвешен на пластинах или штырях 70 го сторон и верхней части трубчатого канала 8. Эти штыри могут быть жесткими, но при желании они могут быть снабжены средствами для синхронизированного расширения и сжатия, для обеспечения возможности поворота механизма для вытягивания нити относительно его продольной оси или для колебания относительно поперечной горизонтальной оси или вертикальной оси. Поворот относительно продольной оси необходим, так как он позволяет осуществлять регулировку угла А, т.е. угла между горизонтальной линией и линией, соединяющей центры роторов 43 и 44.

Трубчатый канал 8 имеет отверстие 71, через которое расплав может выливаться на верхний ротор 43 или далее в канавку (не показана), которая ведет к коллекторному участку и выливает расплав на верхний ротор.

Имеется последовательность направляющих лопастей от 72 до 79. Они имеют такую форму, чтобы сообщать направление потоку воздуха, который перемещается через проход 10 и открытую площадь вокруг механизма для вытягивания нити. Они могут быть фиксированными или регулируемыми. Например, поток воздуха в виде сегмента, проходящий мимо лопастей 72 и 73, может быть направлен против часовой стрелки, в то время как такой же поток, проходящий мимо лопастей 74 и 75, может быть направлен по часовой стрелке, чтобы увеличить поток воздуха под механизмом для вытягивания нити. Лопасти 77 и 78 могли иметь форму, позволяющую проходящему мимо них сегменту воздуха перемещаться конусообразно вверх, чтобы следовать линиям верхней стенки 14 камеры. Могут быть выбраны другие конфигурации лопастей, и предпочтительно они снабжены средствами для регулировки их конфигурации во время работы.

Промежуток В между нижним последующим ротором 46 и нижней частью трубчатой стенки 8, расположенной по вертикали ниже ротора значительно больше, чем промежуток С между высшей частью первого ротора 43 и частью трубчатого канала 8 вертикально выше его. Как показано, соотношение В:С на чертеже составляет порядка 4:1.

Поперечная горизонтальная линия D, проходящая через ось второго последующего ротора 45 (т.е. третьего ротора в плане), находится, по существу, в позиции на самой широкой части механизма для вытягивания нити или близко к ней. В этой позиции расстояние между точками Е, где линия пересекает корпус механизма для вытягивания нити, на чертеже составляет порядка 50% общей ширины камеры в этой позиции. Промежуток, т.е. горизонтальное расстояние между ротором 45 (который является нижним из последующих роторов на правой стороне) и прилегающей стороной камеры, на чертеже имеет приблизительно такую же величину, как промежуток между нижним ротором на другой стороне, ротором 46 и горизонтально прилегающей стенкой канала 8.

Общая площадь передних поверхностей роторов 43, 44, 45 и 46 составляет, по меньшей мере, 40% максимальной площади поперечного сечения корпуса, определяемой линией 61, и предпочтительно составляет, по меньшей мере, 50% в зоне на протяжении 10 см от фронтальной поверхности корпуса.

Угол F между коллектором 16 и горизонталью может составлять, например, 70 градусов. Расстояние G на горизонтальной линии от дна нижнего ротора до конвейера, как представлено на иллюстрации, приблизительно равно диаметру трубчатого канала 8, но предпочтительно превышает этот диаметр в 1,5-3 раза (обычно, примерно, в 2 раза). Максимальная ширина коллектора 16 в соответствии с иллюстрацией, почти в два раза превышает диаметр трубчатого канала.

Вместо установки механизма для вытягивания нити на опорах 70, которые создают поворот относительно оси или колебание, или в дополнение к ней, весь канал 8 может быть установлен для поворота относительно оси или колебания по отношению к коллекторному участку 3. Если это сделано, необходимо обеспечить, чтобы движение канала по отношению к краевым стенкам 13 коллекторного участка не позволяло осуществляться нежелательному поступлению воздуха. Чтобы предотвратить это, может понадобиться соответствующее уплотнение вокруг канала.

Если необходимо увеличить производительность единичной коллекторной камеры 3, камера может быть оснащена двумя участками 5 механизма для вытягивания нити, как представлено на фиг. 6. Механизм 1А для вытягивания нити расположен на участке 5А механизма для вытягивания нити, а механизм 1В расположен на участке 5В механизма для вытягивания нити. Этот участок может быть разделен со стороны механизма для вытягивания нити коллекторного экрана с помощью наклонных стенок 32 для обеспечения образования выступающей наружу коллекторной зоны для каждого механизма для вытягивания нити.

В механизме для вытягивания нити, представленном на фиг. 5, трубчатая секция 8 участка механизма для вытягивания нити составляет только половину длины механизма для вытягивания нити. Она может быть сделана даже короче, например, около четверти длины механизма для вытягивания нити, особенно, если участок 63 в виде раструба увеличен по длине и глубине, чтобы создать эффект сопла в кольцевом выступе 9 между трубчатым участком 8 и механизмом 1 для вытягивания нити.

В типичном механизме для вытягивания нити типа, представленного в патенте WO 92/06047, часто для первичного воздуха желательно иметь среднюю скорость около 150 м/с. для воздуха, который проходит вокруг механизма для вытягивания нити, желательно иметь среднюю осевую скорость около 5 м/с, объем первичного воздуха должен составлять около 15000 нм³/ч, в то время как объем нагнетаемого воздуха должен составлять около 150000 нм³/ч. Тем не менее, при обычном способе в соответствии с настоящим изобретением средняя скорость первичного воздуха может составлять около 100 м/с, дающая объем около 5000 нм³/ч, в то время гак средняя скорость нагнетаемого воздуха, проходящего через кольцевой выступ вокруг механизма для вытягивания нити, может составлять от около 25 м/с и может давать объем только около 100000 нм³/ч.

В механизме для вытягивания нити, как представлено в патенте WO 92/06047, стационарный поток может иметь место в прорези для первичного воздуха, но не будут иметь место в воздухе, проходящем вокруг корпуса механизма для вытягивания нити из-за его неправильной формы. Тем не менее, если этот механизм для вытягивания нити был модифицирован, а нагнетаемый воздух проходил при той же количественной скорости и объеме, но через кольцеобразный проход, сходный с проходом 9 на фиг. 1 (чтобы исключить турбулентность), в то время как при сохранении той же передней поверхности механизма для вытягивания нити (чтобы роторы занимали только небольшой участок воздуха фронтальной лицевой плоскости) профиль радиальной скорости может быть таким, как показанный на фиг. 7 А.

На этой фигуре точка К соответствует центру прорези для первичного воздуха, точка L соответствует его наибольшей стенке, точка М соответствует внешней кромке корпуса 1, а точка N соответствует внутренней поверхности трубчатой стенки 8. Сплошная линия представляет скорость воздуха на передней поверхности механизма для вытягивания нити, т.е. при выходе первичного воздуха из прорези. Будет очевидным, что все еще имеется очень крутой градиент скорости и, соответственно, имеется очень сильная тенденция возникновения турбулентности в передней части механизма для вытягивания нити довольно близко к роторам механизма для вытягивания нити.

Необходимо помнить, что практически, обычный механизм для вытягивания нити не будет давать потока воздуха, представленного на фиг. 7А, а вместо этого нагнетаемый воздух между М и N является турбулентным, далее увеличивая турбулентность перед механизмом для вытягивания нити.

При обычном способе в соответствии с настоящим изобретением усиленный контроль способа и улучшенная обтекаемость устройства позволяет соответствующему потоку воздуха обычно представлять собой поток первичного воздуха порядка 100 м/с, давая объем около 5000 нм³/ч, и поток нагнетаемого воздуха порядка 25 м/с, давая объем около 100000 нм³/ч, где нагнетаемый воздух и первичный воздух очень близки друг к другу. Теоретический профиль такого воздушного потока представлен в виде диаграммы на фиг. 7В, где К и N представляют те же самые точки, как на фиг. 7 А, но Р представляет стенку, которая определяет внешнюю часть прорези и внешнюю часть корпуса механизма для вытягивания нити. Сплошная линия представляет поток воздуха на фронтальной лицевой плоскости механизма для вытягивания нити, а пунктирная линия представляет потоки воздуха в коллекторном участке, перед механизмом для вытягивания нити. Очевидно, что градиент скорости отсутствует на каждом участке, где градиент чрезвычайно крут, и, таким образом, имеется гораздо меньше возможностей для возникновения турбулентности.

Пример. Используется устройство, как представлено на фиг. с 1 по 4, в котором:

А = 15 градусов,

В: С=6, площадь ротора = 0,20 м², площадь поперечного сечения механизма для вытягивания нити = 0,3^ м², площадь поперечного сечения канала =1,54 м², диаметры ротора 1, 2, 3, 4 = 185, 250, 310, 330 мм, соответственно, поля ускорения ротора = 36, 49, 72, 89 км/с², соответственно, поток первичного воздуха = 4150 нм³/ч, поток нагнетаемого воздуха = 90000 нм³/ч, выпуск расплава = 4500 кг/ч.

плотность нетканого материала = 250 г/м², качество изделия - прочность на разрыв изделия со связывающим веществом = от 10 до 12 kN/м² после 60% сжатия.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для изготовления изделий из искусственного стекловолокна, содержащее центрифугальный механизм (1) для вытягивания нити, имеющий переднюю часть, первый вращаемый ротор (43) или ряд вращаемых роторов, включающий первый ротор (43) и один или более последующих роторов (44, 45 и 46), в котором ротор или роторы установлены с возможностью вращения относительно горизонтальной оси перед передней частью, в результате чего расплав, выливаемый на первый ротор, сбрасывается в виде волокна или, при наличии ряда роторов, сбрасывается последовательно на последующий ротор или на каждый последующий ротор, и дополнительно с первого ротора в виде волокна, а средство для подачи первичного воздуха (53, 54, 55 и 56), по меньшей мере, во внешних периферийных областях механизма для вытягивания нити, соединено с первым ротором (43) или, при наличии ряда роторов, с каждым последующим ротором (44, 45 и 46) и дополнительно с первым ротором (43) для выдувания первичного воздуха, по существу, аксиально вперед поперек поверхности одного или каждого ротора, с которым связано средство для подачи первичного воздуха, и блок двигателя 50 для вращения ротора или роторов, и камеру (2), которая включает коллекторный участок (3), имеющий часть (4) механизма для вытягивания нити, прилегающую к центрифугальному механизму (1) для вытягивания нити, и которая выступает вперед от края механизма (4) для вытягивания нити, отличающееся тем, что камера также содержит участок 5 механизма для вытягивания нити, имеющий заднюю часть (6), по существу, открытую в атмосферу, и переднюю часть (7), которая открыта в коллекторный участок (3) и соединена с ним, и, по существу, трубчатый канал (8), который расположен между передней частью (7) и задней частью (6), коллекторный участок (3) камеры, по существу, закрыт для доступа воздуха, за исключением воздуха, подаваемого через механизм (1) для вытягивания нити, и воздуха, который всасывается через трубчатый канал (8), и, дополнительно, меньшее, не влияющее на процесс количество воздуха, всасываемого или подаваемого через дополнительные проходы для воздуха в крае (13) механизма для вытягивания нити коллекторного участка (3), передняя часть механизма (1) для вытягивания нити и передняя часть (7) участка (5) механизма для вытягивания нити вместе образуют между собой, по существу, открытый кольцевой выход, по меньшей мере, 50% площади поперечного сечения передней части (7) участка механизма для вытягивания нити открыто потоку воздуха, всасываемого через участок механизма для вытягивания нити с помощью средства для всасывания воздуха (19), механизм (1) для вытягивания нити и трубчатый канал (5) выполнены таким образом, чтобы создавать, по существу, условия для стационарного потока воздуха, проходящего через кольцевой выход.
2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что механизм для вытягивания нити представляет собой каскадный механизм для вытягивания нити, содержащий корпус, который, по существу, закрыт для свободного аксиального потока воздуха через корпус и который имеет переднюю поверхность, заднюю часть и, по существу, трубчатую стенку, которая расположена между передней поверхностью и задней частью, первый ротор и один или более последующих роторов, каждый из которых установлен в корпусе с возможностью вращения перед передней поверхностью относительно, по существу, горизонтальной оси и расположен таким образом, что расплав, выливаемый на первый ротор сбрасывается по очереди на последующий ротор или роторы и сбрасывается с последующего ротора или роторов (и дополнительно с первого ротора) в виде волокна, и средство для подачи первичного воздуха, связанное с последующим ротором или каждым последующим ротором (и дополнительно с первым ротором) для выдувания воздуха, по существу, аксиально вперед поперек поверхности ротора или каждого ротора, по меньшей мере, в обращенных наружу частях ротора или каждого ротора и блок двигателя для вращения роторов и расположенный внутри корпуса или, по существу, внутри площади, образуемой периферийной частью задней части корпуса.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что общая площадь поперечного сечения первого и последующего ротора или роторов составляет от 40 до 95% максимальной площади поперечного сечения, определяемой корпусом.
4. Устройство по п.З, отличающееся тем, что общая площадь поперечного сечения первого и последующих роторов составляет от 50 до 90% максимальной площади поперечного сечения, определяемой на переднем участке корпуса длиной 10 см.
5. Устройство по п.З или 4, отличающееся тем, что корпус имеет, по существу, параллельные стороны, проходящие от передней поверхности до его задней части или рядом с ней.
6. Устройство по одному из пп. с 3 по 5, отличающееся тем, что общая площадь поперечного сечения первого и последующих роторов составляет от 55 до 85% максимальной площади поперечного сечения, определяемого корпусом.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что блок двигателя включает двигатель для каждого ротора, по существу, коаксиальный ротору.
8. Устройство по п.7, включающее средства для индивидуальной регулировки скорости вращения одного или более роторов отдельно от одного или более других роторов.
9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, включающее средство для выдувания воздуха аксиально вперед к коллектору.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средства для подачи вторичного воздуха расположены в механизме для вытягивания нити.
11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что механизм для вытягивания нити установлен таким образом, что вертикальное расстояние между нижним последующим ротором и нижней частью трубчатого канала участка механизма для вытягивания нити, по меньшей мере, в 1,5 раза больше вертикального расстояния между вершиной первого ротора и верхней частью трубчатого канала.
12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что механизм для вытягивания нити подвешен на участке механизма для вытягивания нити относительно сторон и/или верхних частей трубчатого канала.
13. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что имеются средства для колебаний механизма для вытягивания нити по отношению к участку механизма для вытягивания нити относительно, по существу, вертикальной оси с углом колебания от 5 до 30 градусов.
14. Устройство по любому из пп. 1-12, включающее средства для колебания механизма для вытягивания нити относительно, по существу, вертикальной оси с углом колебания от 5 до 30 градусов.
15. Устройство по любому из предшествующих пунктов, включающее средства для поворота механизма для вытягивания нити относительно, по существу, горизонтальной оси, которая, по существу, параллельна осям вращения роторов.
16. Устройство по любому из предшествующих пунктов, включающее средства для колебания механизма для вытягивания нити относительно, по существу, горизонтальной оси, которая, по существу, перпендикулярна осям вращения роторов.
17. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что имеются направляющие на передней части участка механизма для вытягивания нити или около него, каждая для сообщения неаксиального движения аксиальному потоку воздуха, проходящего через переднюю часть участка механизма для вытягивания нити в коллекторный участок.
18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что направляющие расположены на внутренней поверхности трубчатой стенки и выполнены с возможностью регулирования таким образом, чтобы обеспечить различное неаксиальное движение различным аксиальным потокам воздуха, проходящего через переднюю часть участка механизма для вытягивания нити.
19. Устройство по п. 17 или 18, отличающееся тем, что направляющие расположены для обеспечения внешней, по существу, конической составляющей воздуха, проходящего от передней части участка механизма для вытягивания нити в коллекторный участок.
20. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что коллекторный участок камеры, по существу, закрыт для доступа воздуха за исключением воздуха, подаваемого вперед из механизма для вытягивания нити, и воздуха, всасываемого через открытый участок в передней части участка механизма для вытягивания нити.
21. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что имеется, по существу, кольцевой проход, по существу, с параллельными сторонами, образованный между внешним, по существу, трубчатым каналом участка механизма для вытягивания нити и внутренним - центрифугального механизма для вытягивания нити и выходами этого прохода из, по существу, открытой задней части к кольцевому выходу.
22. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что коллектор расположен в коллекторной камере под углом от 60 до 120 градусов по отношению к горизонтали.
23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что расстояние по горизонтали от дна нижнего последующего ротора до коллектора составляет от 0,3 W до W, где W представляет собой максимальную ширину открытого края участка механизма для вытягивания нити.
24. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что коллектор имеет ширину от 1,1 W до 2 W, где W представляет собой максимальную ширину открытого края участка механизма для вытягивания нити.
25. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что боковые стенки коллекторной камеры или перегородки направляющих воздуха внутри боковых стенок расходятся наружу, по существу, конусообразно из соседнего с открытым краем участка механизма для вытягивания нити и верхней стенкой коллекторного участка и выступают, по существу, конусообразно вверх из открытого края участка механизма для вытягивания нити.
26. Устройство по любому из пп. с 1 по 22, включающее, по меньшей мере, два из вышеуказанных каскадных механизмов для вытяги45 вания нити, при том, что каждый расположен внутри связанного с ним участка механизма для вытягивания нити, и в котором участки механизма для вытягивания нити расположены, по существу, параллельно друг другу, и каждый открывается в край механизма для вытягивания нити коллекторного участка.
27. Первое устройство по любому из пп. с 1 по 26, включающее также, по меньшей мере, одно второе устройство по любому из пп. с 1 по 26, расположенное бок о бок с первым устройством.
28. Способ изготовления изделий из искусственного стекловолокна с использованием устройства по любому из пп. с 1 по 27, включающий выливание расплава на первый ротор, в то время как ротор или роторы вращаются, формируя волокна с первого ротора или в ряде роторов с каждого последующего ротора и дополнительно первого ротора, при этом подают первичный воздух через средство для подачи первичного воздуха и собирают волокна в виде нетканого материала на коллекторе, при этом осуществляют всасывание через коллектор и выносят нетканый материал из камеры в коллектор и всасывают воздух через кольцевой проход при условиях, по существу, стационарного потока и со средней аксиальной скоростью, которая составляет 5-40% аксиальной скорости первичного воздуха по мере его подачи из средства для подачи первичного воздуха.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что основная аксиальная скорость воздуха, всасываемого через открытую площадь поперечного сечения, составляет от 5 до 50 м/с, а аксиальная скорость первичного воздуха при его подаче из средства для подачи воздуха составляет от 60 до 170 м/с.
30. Способ по п.28, отличающийся тем, что аксиальная скорость первичного воздуха при его подаче из средства для подачи воздуха составляет от 70 до 120 м/с, а аксиальная скорость воздуха, всасываемого через открытую площадь поперечного сечения, составляет от 10 до 30% аксиальной скорости первичного воздуха при его подаче из средств для подачи воздуха и составляет от 10 до 35 м/с.
31. Способ по любому из пп.28-30, отличающийся тем, что объем воздуха (нм³/с), по даваемого через механизм для вытягивания нити, составляет менее 8% от объема воздуха, всасываемого через открытую площадь.
32. Способ по любому из пп.28-31, отличающийся тем, что условия стационарного потока воздуха, проходящего через кольцевой выход, и подача первичного воздуха таковы, что условия отсутствия турбулентности, по существу, превалируют на данном участке в коллекторной камере, где первичный воздух первоначально сливается с воздухом из кольцевого выхода.
33. Каскадный механизм (1) для вытягивания нити, содержащий первый ротор и один или более последующих роторов (43, 44, 45, 46), причем каждый установлен с возможностью вращения перед передней поверхностью (42) относительно, по существу, горизонтальной оси и расположен таким образом, что расплав, выливаемый на первый ротор (43), сбрасывается по очереди на каждый последующий ротор и сбрасывается с последующих роторов (и дополнительно с первого ротора) в виде волокон, и средства для подачи первичного воздуха (53, 54, 55, 56), связанные с последующим ротором или с каждым последующим ротором (и дополнительно с первым ротором) для выдувания воздуха аксиально вперед поперек поверхности ротора или каждого ротора, по меньшей мере, в обращенной наружу части ротора или каждого ротора, отличающийся тем, что механизм для вытягивания нити включает корпус (40), который, по существу, закрыт для свободного аксиального потока воздуха через корпус и который имеет переднюю поверхность (42), заднюю часть (41) и, по существу, трубчатую стенку (40), которая расположена между передней поверхностью и задней частью, который является, по существу, обтекаемым для потока воздуха, проходящего аксиально вдоль внешней стороны корпуса, и блок (50) двигателя для вращения роторов, расположенный внутри корпуса или, по существу, внутри площади, образуемой периферийной частью задней части корпуса, и в котором общая площадь поперечного сечения первого и последующих роторов (43, 44, 45, 46) составляет, по меньшей мере, 40% максимальной площади поперечного сечения, определяемой трубчатой стенкой корпуса (40).
34. Устройство по п.ЗЗ, отличающееся тем, что общая площадь поперечного сечения первого и последующих роторов составляет от 50 до 90% максимальной площади поперечного сечения, определяемой на переднем участке корпуса длиной 10 см.
35. Устройство по п.ЗЗ или 34, отличающееся тем, что корпус имеет, по существу, параллельные стороны, проходящие от передней поверхности до его задней части или рядом с ней.
36. Устройство по любому из пп.33-35, отличающееся тем, что общая площадь поперечного сечения первого и последующих роторов составляет от 55 до 85% максимальной площади поперечного сечения, определяемой корпусом.
37. Устройство по любому из пп.33-36, отличающееся тем, что блок двигателя включает двигатель для каждого ротора, коаксиальный этому ротору.
38. Устройство по любому из пп.33-37, дополнительно включающее, по существу, трубчатый канал, который окружает корпус, для оп47 ределения открытой площади вокруг корпуса, и который открыт на передней части и на задней части.
39. Устройство по и. 38, включающее средство для колебания механизма для вытягивания нити по отношению к трубчатому каналу относительно, по существу, вертикальной оси или относительно, по существу, горизонтальной оси.
40. Устройство по п.38 или 39, отличающееся тем, что механизм для вытягивания нити подвешен внутри канала.
41. Устройство по любому из пп.38-40, отличающееся тем, что открытая площадь вокруг корпуса составляет от 50 до 95% площади поперечного сечения передней части трубчатого канала.