FI62660C - Foerfaringssaett foer reglering av hastigheten pao ett uppsamlingsband vid framstaellning av mineralull samt anordning foer utoevande av foerfaringssaettet - Google Patents

Description

E3Sr7I ΓβΙ M1V KUULUTUSjULKAlSU

lBJ 11 utlAggni NGSSKRIFT o£6 6Q

^ ^ ^ (51) K».ik.3/int.a3 C 03 B 37/07

SUOM I—FI N LAN D (21) Pfottih»h«uw—ruumwBfcwing 7T18UU

(22) Hkk«nl«pilvt — AnaSJcnlnftdtf 10.06.77 ^ ' (23) AlkupUvt—GUtlghuadag 10.06.77 (41) Tullut JuHriMkil — Kiirit offuntHg 03.01.78

Patentti· ja rekisterihallitut .... Mll.

-h (32)(33)(31) Pnrtutty MuollMut~8«g«H prlortt* 02 · °T - 76

Ruotsi-Sverige(SE) 76076OI-7 (71) Rockwool Aktiebolaget, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (72) ta f Äberg, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Berggren Oy Ab (00 Menetelmä kokoomahihnan nopeuden säätämiseksi mineraalivillan valmistuksessa sekä menetelmän suorittamiseen tarkoitettu laite - Förfarings-sätt för regiering av hastigheten pä ett uppsamlingsband vid framställ-ning av mineralull samt anordning för utövande av förfaringssättet

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kokoomahihnan nopeuden säätämiseksi mineraalivillan valmistuksessa, jolloin tarkoituksena on saada aikaan ainakin likimain muuttumaton pintapaino kokoomahih-nalle kerrostetulle mineraalivillamatolle, samoin kuin tämän menetelmän suorittamiseen tarkoitettu laite.

Mineraalivillaa valmistetaan, kuten tunnettua, mineraalisulatteen ns. kehruun avulla. Lähtöaineena on tavallisesti eri kivilajeja, mutta muitakin raaka-aineita, esim. kuonaa, hiekkaa ja romulasia voidaan käyttää tähän tarkoitukseen. Usein lisätään erilaisia lisäaineosia erityisten ominaisuuksien antamiseksi valmistetulle mineraalivillalle. Nämä lisäaineet voidaan tällöin lisätä esim. suihkuna kehrättyyn mineraalivillaan ennen tai sen jälkeen, kun tämä on kerrostettu ko-koomahihnalle. Näistä aineista voidaan esimerkkinä mainita öljy pölyn ja mikrohiukkasten sitomiseksi sekä muovisideaine kehrätyn mineraalivillan sitomiseksi yksittäisten kuitujen risteyskohdissa.

62660

Sulate kaadetaan kehruuyksikölle, joka useimmissa tapauksissa sisältää nopeasti pyöriviä elimiä, joista hienojen lankojen muodossa oleva sulate singotaan ulos vielä jähmettymättöminä kuituina, jotka jähmet-tyessään muodostavat mineraalivillan. Parhaimpina yksikköinä mineraalivillan kehräämiseen pidetään sellaisia, joihin kuuluu pyöriviä valsseja. Tavallisesti nämä kehruuyksiköt muodostuvat useista kaska-diksi peräkkäin sovitetuista valsseista, niin että mineraalivillan muodostava sulate kaadetaan ensimmäisen, hitaimmin pyörivän valssin päälle, tästä singotut sulatefragmentit sieppaa seuraava, nopeammin pyörivä valssi ja tästä singotut fragmentit sieppaa kolmas, vieläkin nopeammin pyörivä valssi jne.

Riippumatta tavasta, jolla sulate kuidutetaan, kootaan kuitenkin lopulliset kuidut jatkuvasti liikkuvalle kokoomahihnalle, jonka tavallisesti muodostaa päätön, rei'itetty hihna, jolle ne puhalletaan kaasun, esim. ilman avulla, joka sieppaa kuidut niiden poistuessa kehruuyksiköstä. Kaasu tai ilma toimii tällöin osaksi jäähdytysai-neena, joka aloittaa tai saa aikaan kuitujen jähmettymisen, osaksi myös kuljetusvälineenä.

Korkealaatuisen tuotteen saamiseksi ja optimaalisen valmistuksen taloudellisuuden saavuttamiseksi on tietysti ensiarvoisen tärkeää, että muodostetun ja kokoomahihnalle kerrostetun mineraalivillamaton paino pintayksikköä kohti, josta alemapana käytetään nimitystä "pin-tapaino", on muuttumaton koko pituudeltaan. Kokemus on kuitenkin osoittanut, että muuttumattoman pintapainon säilyttäminen maton pituussuunnassa on vaikeaa eri komplikaatiotekijöistä johtuen. Siihen uuniin tapahtuvan panostuksen mukaan, jossa mineraalisulate valmistetaan, sulate voi saada eri viskositeetin eri sulamisnopeuden ja sula-mislämpötilan tai sulamislämpötilan ylittävän ylilämpötilan yhteydessä. Ohutjuoksuisempaa mineraalisulatetta valetaan tällöin pois suurempana määränä kuin paksujuoksuisempaa sulatetta. Uunissa sulassa muodossa olevan aineen yläpuolella vallitseva paine voi vaihdella ja vaikuttaa ulosvalunopeuteen. Samoin voivat esim. sulamattomat rakeet suuremmassa tai pienemmässä määrin tukkea uunista johtavan ulosvalu-aukon.

Ei liene kovin realistista yrittää tyydyttävällä tavalla vaikuttaa uunissa tapahtuvaan prosessiin muuttumattoman pintapainon aikaansaamiseksi valmistetulle ja kokoomahihnalle kerrostetulle mineraalivilla- 62660 matolle, mm. säädön jättämästä johtuen, joka on väistämätön seuraus uunin sisäosassa olevan aineen suuresta lämpökapasiteetista. Käytännössä on sen tähden mineraalisulatteen lisääntynyt syöttö kompensoitava nostamalla kokoomahihnan eteenpäinkuljetusnopeutta ja vastaavasti mineraalisulatteen pienentynyt syöttö kompensoitava alentamalla kokoomahihnan eteenpäinkuljetusnopeutta. Myös tällöin esiintyvään ongelmaan on yritetty löytää ratkaisuja.

Esillä olevan keksinnön kehittelyn yhteydessä on sen tähden kokeiltu menetelmää, jossa on mitattu kehruuyksikön käyttöön kuuluvaa tehoa, koska suurempi määrä mineraalivillaa muodostavaa sulatetta vaatii suuremman tehon ja päinvastoin. Tehon vaihtelu riippuu ensisijaisesti kahdesta tekijästä, nimittäin ensiksikin valetun mineraalivillaa muodostavan sulatteen kiihdytystyöstä, niin että tämä saatetaan seuraamaan kehruupyörän tai kehruupyörien nopean pinteliikkeen mukana, ja toiseksi mineraalisulatteen hienonnustyöstä sen kuidutuk-sen aikana. Sen tähden on katsottu, että tehosta riippuvan muuttujan avulla voitaisiin kokoomahihnan eteenpäinkuljetusnopeutta säätää niin, että kokoomahihnalle koottavalle matolle saataisiin muuttumaton tai ainakin likimain muuttumaton pintapaino.

Esillä olevan keksinnön perustana olevissa kokeissa eivät tällaiset laitteet kuitenkaan ole toimineet odotetulla tavalla. Syyksi tähän on tutkimuksissa todettu se, ettei muodostuneen kuitumäärän ja tehon tarpeen välillä kehruun aikana ole mitään yksiselitteistä yhteyttä. Pienviskoosinen ja niin ollen helposti kuidutettava mineraalisulate voi antaa suuremman määrän kuituja kehruuyksikön käyttämiseen tarvittavasta alhaisesta tehon otosta riippumatta. Pienempi paino kuituja muodostavaa mineraalisulatetta, joka muodostuu suuriviskoosi-sesta mineraalimassasta, voi sitä vastoin aiheuttaa korkeamman tehon tarpeen kehruuyksikön pitämiseksi toiminnassa huolimatta siitä, että muodostunut kuitumäärä on pieni.

Esillä olevan keksinnön perustana olevien kokeiden aikana on myös suoritettu toinen koe, jossa koko sulatuslaitos on sijoitettu joustavalle ja painon tunnustelevalle alustalle, niin että saadaan osoittama laitoksen painosta sekä siinä olevan sulama ttoman tai sulan aineen painosta. Käytännössä on havaittu, että tämä aine edustaa niin suurta osaa kokonaispainosta, että painon vaihteluista saadaan täysin tyydyttävä osoittama. Sulatuslaitoksen painon muutosta sekä 4 62660 siinä olevan aineen painoa voitaisiin sen tähden - näin on kuviteltu - käyttää hihnan nopeuden säätöön, niin että suurempaa sulamisnopeut-ta vastaavien nopeiden muutosten ollessa kysymyksessä voitaisiin myös hihnan eteenpäinkuljetusnopeutta nostaa korkeampaan arvoon ja alhaisempaa sulamisnopeutta vastaavien pienempien muutosten ollessa kysymyksessä olisi hihnan nopeus alhaisempi.

Tällainenkaan laite ei kuitenkaan ole toiminut tyydyttävästi. Esillä olevan keksinnön perustana olevat tutkimukset ovat myös osoittaneet syyn tähän: syynä ovat kehruuyksikön hyötysuhteen vaihtelut, jotka eivät luonteeltaan ole säädettävissä. Suuren sulavirran, jonka osoittaa sulatuslaitoksen kokonaispainon nopea painon aleneminen, tulisi näiden laskelmien mukaan antaa suurempi määrä hihnalle laskettuja kuituja aikayksikköä kohti ja sen tähden johtaa siihen, että hihnaa kuljetetaan eteenpäin suuremmalla nopeudella, jotta pintapai-no pysyisi muuttumattomana. Käytännössä on kuitenkin havaittu, että sulatteen fyysiset ominaisuudet vaihtelevat voimakkaasti, todennäköisesti siitä johtuen, että uuniin syötettävässä syöttöaineessa esiintyy epätasaisuuksia, niin että toisinaan kehruuyksikössä oleva suuri sulatemäärä saattaa sulateaineen sopimattomista fyysysistä ominaisuuksista johtuen antaa pienemmän määrän kuituja ja päinvastoin.

Kumpikaan menetelmä eikä kumpikaan menetelmien suorittamiseen tarkoitettu laite ei sen tähden ole toiminut tyydyttävästi. Esillä oleva keksintö perustuu kuitenkin havaintoon, joka ensi alkuun saattaa vaikuttaa melko hämmästyttävältä. On nimittäin havaittu, että yllä mainittuihin virhetoimintoihin eivät johda mm. sulatteen viskositeetin vaihtelut, jotka eivät ole säädettävissä, vaan että kumma kyllä ne vaihtelut, jotka ensin mainitussa menetelmässä johtavat liian suureen hihnalle pintayksikköä kohti laskettuun kuitumäärään, sen sijaan toista menetelmää käytettäessä johtavat liian pieneen hihnalle pintayksikköä kohti laskettuun kuitumäärään ja päinvastoin.

Keksintö perustuu niin ollen tämän erikoislaatuisen ilmiön havaitsemiseen.

Keksinnön kohteena on siten menetelmä kokoomahihnan nopeuden säätämiseksi valmistettaessa mineraalivillaa kehruuyksikön avulla, joka on varustettu pyörivillä kuidutuspyörillä, joita käyttää ainakin yksi moottori ja joihin mineraalisulatetta syötetään kuidutusta varten.

6 2 6 60

Keksinnön mukaisesti mitataan kehruuyksikön liikkeessä pitämiseen tarvittava teho samoin kuin kehruulaitoksen sekä siinä olevan aineen kokonaispainon muutokset, ja molemmat osoittamat syötetään yhdessä säätöelimeen kokoomahihnan nopeuden määräämistä varten.

Keksinnön kohteena on myös yllä mainitun menetelmän suorittamiseen tarkoitettu laite.

Keksinnön tämän osan mukaisesti on mittalaite sovitettu mittaamaan kehruuyksikön kulloinkin ottama teho ja vaakalaite on sovitettu ilmoittamaan sulatuslaitoksen sekä siinä olevan aineen kokonaispainon muutokset. Molemmat osoittamat syötetään johtojen kautta sellaiseen kokoomahihnan nopeuden säätöelimeen, että tätä muutetaan aikayksikköä kohti kokoomahihnalle syötetyn sulan mineraalikuitumassan painon vaihtelujen kompensoimiseksi, jotta kokoomahihnalle muodostuneelle mineraalikuitumatolle saadaan muuttumaton pintapaino.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin oheisessa piirustuksessa esitettyyn suoritusesimerkkiin liittyen, mutta on selvää, että keksintö ei rajoitu tähän erityiseen suoritusesimerkkiin, vaan että kaikenlaiset muunnokset ovat mahdollisia keksinnön puitteissa.

Piirustuksessa esittää kuvio 1 vahvasti kaaviollisessa muodossa ja sellaiset osat poisjättämällä, jotka eivät ole ratkaisevan tärkeitä keksinnön kannalta, sen suorittamiseen tarkoitettua laitetta. Kuvio 2 esittää ns. perspektiivinomogrammia, jonka avulla voidaan tarkemmin selittää keksinnön sisältöä.

Uunista 10 kaadetaan sulatevirtaa 11 ulos kehruuyksikköä kohti, joka tässä tapauksessa esitetään yhden ainoan kehruupyörän 12 muodostamaksi. Todellisuudessa käytetään tietysti useiden kehruupyörien muodostamaa kaskadia, mutta niiden sovitelma on ammattimiehelle tuttu, eikä sitä sen tähden tarvinne lähemmin selittää tässä yhteydessä. Tuuletin 13 on sovitettu imemään ilmavirtaa 14 kehruuyksikköä kohti, samoin sinänsä tunnetulla tavalla, niin että keskipakoisvoiman vaikutuksesta kehruuyksiköstä 12 ulossingotut kuidut heitetään päätöntä, jatkuvasti kulkevaa kokoomahihnaa 16 kohti, jota käytetään nuolien 17 suunnassa johtopyörien 18, 18', 18" ja 19 yli, joista yhtä esim. pyörää 19, käyttää mottori 21 voimansiirron 20 välityksellä.

6 62660

Kehruuyksikköä 12 käyttää toinen moottori 22 voimansiirron 23 välityksellä. Sulatuslaitos 10 on siten kimmoisan joustavasti laakeroitu, että kimmoisan laakeroinnin liikkeiden avulla voidaan lukea sulatus-laitoksen 10 kokonaispaino sen sisällä oleva ainemäärä mukaanlukien. Kimmoisa laakerointi on esitetty kaaviollisesti paineanturien 23', 23” muodossa, joiden varassa sulatuslaitoksen 10 tuet 24', 24" lepäävät. Paineanturit 23', 23" ovat vuorostaan kannatusrakenteen 25 varassa. Paineanturit 23', 23" on liitetty signaalinkäsittely-yksikköön 26, joka ilmoittaa paineantureihin 23', 23" vaikuttavan voiman sekä tämän voiman muutokset. Moottori 22 saa virtansa toisen kojeen 27 välityksellä, joka muodossa tai toisessa ilmoittaa moottorin 22 kullakin hetkellä ottaman tehon.

Molemmista lukemakojeista 26 ja 27, joista koje 26 siis ilmoittaa sulatuslaitoksen sekä sen sisällä olevan aineen painon ja koje 27 ilmoittaa moottorin 22 kehruuyksikön 12 käyttämiseen käyttämän tehon, esim. moottoriin kolmivaiheverkon vaihejohdon kautta kulkevan virran muodossa, lähtevät johdot 28 ja 29 säätimeen 30, joka esim. tyristoriohjauksen avulla säätää virtaa, joka johdon 31 välityksellä ohjaa moottoria 21 johdon 28 osoittamasta samoin kuin johdon 29 osoittamasta riippuen.

Jos nyt signaalinkäsittely-yksiköstä 26 tuleva signaali ilmoittaisi, että sulatuslaitoksen 10 kokonaispaino tietyn lyhyen aikavälin aikana alenee enemmän kuin lähinnä edeltävän aikavälin aikana, tämä merkitsee sitä, että kehruuyksikköön 12 on luovutettu enemmän sulatetta 11. Jos kehruuyksikön moottorin 22 tehon tarpeessa ei ole tapahtunut muutosta molempien aikavälien välillä, on moottorin 21 kierroslukua niin ollen nostettava, niin että kokoomahihna 16 kulkee nopeammin. Jos sitä vastoin myös kehruuyksikön 12 tehon tarve on kasvanut molempien aikavälien välillä, on moottorin 21 kierroslukua nostettava vielä enemmän. Jos kehruuyksikön 12 tehon tarve on sen sijaan pienentynyt molempien mainittujen lyhyiden aikavälien välillä, ei esiintyvien osoittamien suuruudesta riippuva moottorin kierrosluvun lisäys ole niin suuri tai se jää kokonaan pois tai vaihdetaan kierrosluvun alentamiseen.

Näitä olosuhteita havainnollistetaan yksityiskohtaisemmin kuvion 2 perspektiividiagrammin avulla, joka tavanomaiseen tapaan on kolmiulotteinen ja sisältää kolme koordinaattiakselia X, Y ja Z. X-akseli 7 62660 edustaa kehruuyksikön tehon tarvetta. Y-akseli ei sinänsä edusta sulatuslaitoksen kokonaispainoa, vaan ainoastaan tässä painossa havaittua muutosta. Z-akseli edustaa lopuksi hihnan nopeutta, joka vaaditaan kokoomahihnalle kerrostetun mineraalivillamaton muuttumattoman pintapainon säilyttämiseksi. Kolmen akselin origo määrätään empiirisesti kolmen muuttujan keskiarvojen avulla määrätyn ajan kuluessa, lähinnä ennen säätöjakson alkua.

Muuttumattoman pintapainon ehto tulee täytetyksi, jos laitos jossakin kohdissa toimii pisteiden A, B, C ja D rajoittaman tason sisäpuolella. Diagrammiin on sijoitettu viivat A-D, a^-d^, a3-dg, a^-d^ ja B-C, jotka kaikki sijaitsevat tasossa A-B-C-D. Nämä viivat osoittavat, miten Z-akselille merkitty hihnan nopeus muuttuu tai toisin sanoen miten moottorin 21 kierrosluku muuttuu kehruuyksikön tehon tarpeen muuttuessa. Vastaavasti kuvion 2 mukaisesta nomogrammista löytyvät viivat A-B, aj-bg, ag-bg, a^-bη, ag-bg ja D-C, jotka osoittavat hihnan nopeuden tai moottorin 21 kierrosluvun muutosta Z-akselia pitkin, siinä tapauksessa, ettei muutoksia tapahdu siinä nopeudessa, jolla sulatuslaitoksen paino alenee.

Molempia mainittuja tapauksia on tietysti pidettävä erikoistapauksina, joissa jommassa kummassa kojeista 26 ja 27 tulevista osoittamista peräisin olevassa muutoksessa todellisuudessa tapahtuu muutos. Yleensä molemmissa osoittamissa tapahtunee samanaikainen muutos, jolloin päästään käytännössä loputtomaan määrään nomogrammin funktiokäyriä, joiden on kuitenkin sijaittava pinnan A-B-C-D sisäpuolella. Joitakin tällaisia yhdistelmäkäyriä esitetään pisteviivoin.

Pinnalle ABCD ei voida antaa täsmällistä avaruusgeometrista kaavaa, koska tämä on riippuvainen osaksi sulatetyypistä, osaksi myös kehruuyksikön tyypistä. Tämän pinnan kaavan kokeellinen johtaminen ei kuitenkaan tuota alan ammattimiehelle mitään vaikeuksia, kun keksinnön yleinen periaate on yllä esitetyllä tavalla selvitetty. Yleisessä muodossaan voidaan avaruuspinta kuitenkin kirjoittaa muotoon Z = f(X) + f(Y) + f(X,Y) mikä toisin sanoen merkitsee sitä, että Z-akselilla olevan arvon on oltava riippuvainen osaksi Z-akselilla olevasta arvosta, osaksi Y-akselilla olevasta arvosta ja lopuksi osaksi X-akselilla ja Y-akse-lilla olevien molempien arvojen enemmän tai vähemmän monimutkaisesta funktiosta.

62660

Kun pinnan muoto on määrätty sulatetyypin ja kehruuyksikkötyypin avulla, saadaan keksinnön mukaisella menetelmällä erittäin hyvä säätö, joka antaa käytännöllisesti katsoen kokonaan muuttumattoman pintapai-non valmistetulle mineraalivillamatolle. Pintapainon muuttumattomuus on huomattavasti parempi kuin se, joka saatiin, kun kokeellisessa mielessä käytettiin ainoastaan jompaa kumpaa molemmista alussa mainituista menetelmistä.

Kokoomahihnalla oleva matto, jota kuviossa 1 on merkitty viitenumerolla 32, sijaitsee koko valmistuksen aikana suojaavan vaipan 33 sisällä, jonka tehtävänä on myös tuulettimesta 13 tulevan imuvaiku-tuksen johtaminen. Matto viedään sen jälkeen tavallisesti suojavaipan 33 poistokohdassa tasoitus- tai siloitusvalssin 34 alta, minkä jälkeen matto poistuu kehruuyksiköstä nuolen 35 suunnassa jollakin sopivalla kuljetuslaitteella, esim. lisähihnalla 36 sinänsä tunnetulla tavalla tapahtuvaan jatkokäsittelyyn, joka ei muodosta esillä olevan keksinnön osaa.

Claims (6)

1. 9 62660
2. 1. Menetelmä kokoomahihnan (16) nopeuden säätämiseksi mineraalivillan (32, 34) valmistuksessa kehruuyksikön (12) avulla, johon mineraalisulatetta (11) syötetään kuidutusta (15) varten, tunnettu siitä, että mitataan se teho, joka vaaditaan kehruuyksikön (12) pitämiseksi liikkessä, samoin kuin kehruuyksikön (12) sekä siinä olevan mineraalisulatteen kokonaispainon muutokset, ja että molemmat osoittamat (1^, I2) syötetään yhdessä säätöelimeen (30) kokoomahihnan (16) nopeuden määräämistä varten.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetemän suorittamiseen tarkoitettu laite, tunnettu siitä, että mittalaite (27) on sovitettu mittaamaan kehruuyksikön (12) kulloinkin ottama teho ja että vaakalaite (26) on sovitettu ilmoittamaan kehruuyksikön sekä sen kannattaman, mineraalivillaa muodostavan sulatteen kokonaispainon muutokset, jolloin molemmat osoittamat (1^, I2) syötetään olemassa olevien johtojen (28, 29) kautta sellaiseen kokoomahihnan (16) nopeuden säätöelimeen (30), että nopeutta jälkisäädetään kokoomahih-nalle (16) syötetyn sulan mineraalikuitumassan painon vaihtelujen kompensoimiseksi, jotta kokoomahihnalla (16) olevalle mineraalikui-tumatolle (32, 34) saadaan muuttumaton pintapaino.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite (27) on sovitettu kehruuyksikön (12) käyttöä varten sovitetun sähkömoottorin (22) syöttöjohtoihin.
5. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että kehruuyksikkö (12) on joustavasti laakeroitu alustalle ja että alustan ja kehruuyksikön (12) väliin on sovitettu kehruu-yksikön (12) alaspainumaa painon vaihdellessa osoittava elin (26).
6. 1. Förfaringssätt för regiering av hastigheten pa ett uppsam- lingsband (16) vid framställning av mineralull (32, 34) med hjälp av ett spinnaggregat (12), tili vilket mineralsmälta (11) tillföres i ooh för fibrering (15), kännetecknat därav, att den effekt mätes, som fordras för att hiillä spinnaggregatet (12) i rö-relse, ävensom förändringarna i den totala vikten pa spinnaggregatet (12) jämte i detsamma upptagen mineralsmälta, ooh de bäda indi-kationerna (1^, I^) tillförs gemensamt ett regleringsorgan (30) för