FI70697C - Foerfarande och anordning foer foerdelning av fibrer transporterade av gasstroemmar pao ett mottagningsorgan - Google Patents

Description

70697

Menetelmä ja laite kaasuvirtausten kuljettamien kuitujen jakamiseksi vastaanottoelimelle

Keksinnön kohteena on menetelmä vastaanottoelimen pintaa kohti suunnatun kaasuvirtauksen kuljettamien kuitujen jakamiseksi paremmin vastaanottoelimelle, joka kaasuvirtaus voi muodostua kahdesta tai useammasta jakeesta, joista yksi muodostaa muita ympäröivän kerroksen. Keksinnön kohteena on myös laite vastaanottopintaa kohti suunnatun kaasuvirtauksen kuljettamien kuitujen jakautumisen parantamiseksi vastaanottoelimelle .

Kuidut ovat erityisesti mineraalikuituja, kuten lasikuituja tai senkaltaisia, ja niitä kuljettavat kuitujen muodostuksessa käytettävät kaasuvirtaukset ja ne kerätään kokooja-elimelle kuitumattojen tai senkaltaisten tuotteiden muodostamiseksi .

Merkityksensä vuoksi keksintö on kehitetty erityisesti mi-neraalikuitumattojen tuotantoa silmällä pitäen. On kuitenkin itsestään selvää, e1 ä keksintöä voidaan käyttää kaikenlaisiin kaasuvirtausten vastaanottoelimelle kuljettamiin kuituihin, joiden halutaan jakaantuvan hyvin tämän vastaanottoelimen pinnalle. Tasainen jakaantuminen on välttämätön, jotta kuitumattoihin tai vastaavankaltaisiin tuotteisiin saataisiin hyvät sekä mekaaniset että eristysominaisuudet.

Tavallisesti kuitujen muodostaminen tapahtuu välittömästi ennen maton muodostamista ja kuitujen vetämiseen käytetyt kaasuvirtaukset toimivat myös kuitujen kuljettajina, joten käytettävien kaasuvirtausten ominaisuudet määräytyvät pääasiassa kuitujen muodostamisvaiheen edellyttämien olosuhteiden mukaan.

Kuitujen jakautuminen vastaanottoelimelle on tiiviisti sidoksissa kaasuvirtauksen sijainnin ja rakenteen geometri- 2 70697 siin ominaispiirteisiin. Seuraavassa selityksessä kaasuvirtauk-set esitetään ikäänkuin niiden rakenne ja erityisesti niiden rajat olisivat tarkalleen määrätyt.

Kysymyksessä on tietysti vain käytännön sanelema yksinkertaistus, jotta voitaisiin selkeämmin kuvata tapahtuvia ilmiöitä. Ilmakehässä vapaasti etenevässä kaasuvirtauksessa tapahtuu voimakasta muutosta. Se vetää mukaansa ympäröivää ilmaa, jonka kanssa se on kosketuksessa, ja sen tilavuudella on taipumus kasvaa. Samanaikaisesti osa sen alkuperäisestä energiasta siirtyy mukaan tulleeseen ilmaan ja virtauksen nopeus heikkenee. Molemmat muutokset tuntuvat selvemmin virtauksen reunassa kuin sen keskellä.

Kokeellisesti voidaan myös todeta, että virtauksen kuljettamat kuidut eivät enää lähtöpisteen jälkeen jakaannu virtaukseen tasaisesti. Laajenevassa virtauksessa niitä on enemmän virtauksen keskellä kuin sen reunalla. Lisäksi virtauksen nopeus on suurempi keskellä. Tämän vuoksi kuituja tulee enemmän siihen osaan vastaan-ottoelintä, joka sijaitsee virtauksen keskikohdan kohdalla.

Lisäksi laite, josta kuidut lähtevät, on tavallisesti mitoiltaan suhteellisen pieni verrattuna niiden tilojen mittoihin, joihin kuidut ohjataan ja ennen kaikkea verrattuna vastaanottoelimen, jolle kuidut kerätään, mittoihin. Sama koskee usein myös kuituja kuljettavaa kaasuvirtausta vastaanottoelimen tasossa, mikä tekee entistä vaikeammaksi saada kuidut jakautumaan tasaisesti.

Kaasuvirtaus nimittäin kulkee kuidut pysäyttävän vastaanotto-elimen - se on tavallisesti rei'itetty hihnakuljetin - läpi ja kaasujen kulku tämän vastaanottoelimen läpi nimenomaan määrää kuitujen jakautumisen sille. Jos virtaus kattaa ainoastaan osan vastaanottoelimen pinta-alasta, kuidut keskittyvät pääasiassa virtausradalle jättäen loput pinta-alasta joko heikosti katetuiksi tai käytännöllisesti katsoen kattamatta.

Koska vastaanottoelimen mitat määräytyvät ensisijaisesti valmiin tuotteen mittojen ja laitteistojen tuotantovauhtiin liittyvien seikkojen mukaan, on ollut tarpeen löytää keinoja kuitujen saamiseksi jakautumaan tyydyttävästi jopa suhteellisen laajoille pinta-aloille.

li 3 70697

Erääksi ratkaisuksi tämän jakautumisongelman ratkaisemiseksi on ehdotettu kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen kanavoimista edestakaisin liikkuvan putken avulla. Kaasuvirtaus ohjataan tällöin lakaisemaan koko vastaanottoelimen pinta-alaa. Monimutkaiset mekanismit muuttelevat tässä ratkaisussa liikkuvan putken suuntaa ja siirtymisnopeutta.

Mekaanisen laitteiston monimutkaisuuden ja saadun tuloksen epäluotettavuuden vuoksi tuntuu suotavalta välttää mahdollisuuksien mukaan tämäntyyppiseen laitteeseen turvautumista .

Toisessa ehdotetussa ratkaisussa ohjataan erillisiä suihkuja kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen radan poikki eräiden havaittujen, järjestelmällisesti esiintyvien epätasaisuuksien korjaamiseksi, kun esimerkiksi vastaanottoelimen toiselle puolelle tulee enemmän kuituja kuin toiselle. Suihkujen käyttöä on ehdotettu myös antamaan kuituja kuljettavalle kaasuvirtaukselle edestakaista liikettä, joka aikaisemmin on saatu aikaan mekaanisin välinein. Näin menetellen vältytään käyttämästä mekaanisia elimiä, mutta tällaiset ratkaisut eivät kuitenkaan ole ongelmattomia. Ensiksikin vaikka onkin jokseenkin helppoa muuttaa kaasuvirtausta, on kuitenkin vaikeampaa saada aikaan tätä muutosta vastaava tasainen jakautuminen. Toiseksi virtauksen muuttaminen katkonaisesti lähetettyjen suihkujen iskun avulla synnyttää epäsuotavia pyörrevirtauksia. Tällaiset pyörteet voivat aiheuttaa esimerkiksi lopullisen tuotteen laadun kannalta haitallisia kimppuja.

Keksinnön eräänä tavoitteena on parantaa kuitujen jakautumista vastaanottoelimelle ja siten valmiin tuotteen ominaisuuksia .

Keksinnön toisena tavoitteena on aikaansaada laitteita, jotka helpottavat jakautumisen parantamista, ja erityi- 4 70697 sesti sellaisia laitteita, joilla kuituja kuljettavan kaa-suvirtauksen virtausta voidaan muuttaa ilman aikaisemman tekniikan haittoja.

Tutkimukset, joiden avulla keksintöön päädyttiin, ovat osoittaneet, että kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen normaalia virtausta ja erityisesti tämän virtauksen poikkimittoja voidaan muuttaa ympäröimällä se ominaisuuksiltaan sopivalla kaasukerroksella. Tämä kaasukerros tehdään sellaiseksi, että se ainakin osalla rataansa sivuaa muutettavaa kaasuvirtausta. Lisäksi alueella, jossa kaasukerros sivuaa kaasuvirtausta, virtaussuunta kaasukerroksessa eroaa kaasuvirtauksen vir-taussuunnasta. Jos kerroksen virtaussuunta ohjataan tasoon, joka sivuaa kaasuvirtausta, tämän suunnan yksi komponentti eroaa kaasuvirtauksen virtaussuunnasta. Toisin sanoen sivuavassa tasossa kaasuvirtauksen ja kaasukerroksen vastaavien suuntien kuviteltujen viivojen väliin muodostuu tietty kulma (jota seuraavassa merkitään 3:11a).

Havainnollisemmin esitettynä kaasukerros, joka ympäröi kuituja kuljettavaa kaasuvirtausta, "kiertyy" kaasuvirtauksen ympärille. Se tekee liikettä, joka tavallaan vastaa pyörimistä kaasuvirtauksen ympärillä.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa erimuotoisiin kaasuvirtauksiin. Käytännössä yleisimmin käytetään kaasuvirtauksia, jotka ovat poikkileikkaukseltaan jokseenkin ympyränmuotoisia.

Seuraavassa selityksessä tarkastellaan erityisesti sellaisia virtauksia, mutta selvää on, että se ei sulje millään tavoin pois virtauksia, joiden poikkileikkaus on toisenlainen, mutta soveltuu kuitenkin edellä mainitun sivuavan kaasuvaipan muodostamiseen. Tässä tarkasteltava kaasuvirtauksen muoto on sellainen kuin se on tasossa, jossa se joutuu kosketukseen sitä ympäröivän kaasukerroksen kanssa.

Il 5 70697 Tämä muoto ei ole välttämättä sama kuin mikä se oli alunperin, toisin sanoen kuitujen muodostusvyöhykkeessä. Niinpä eräissä kuitujenmuodostusmenetelmissä kaasuvirtaus tulee poikkileikkaukseltaan pitkänomaisesta suorakulmaisesta aukosta. Kaasuvirran joutuessa kosketukseen ympäröivän ilman kanssa sen alkuperäisen muodon havaitaan muuttuvan nopeasti. Suhteellisen lyhyen matkan jälkeen muodostuu uudestaan poikkileikkaukseltaan jokseenkin ympyränmuotoinen virtaus. Tämäntyyppinen muodonmuutos ei ole riippuvainen vapaasti ilmakehässä etenevän kaasuvirtauksen alkuperäisestä muodosta. Sitä voidaan käyttää hyväksi silloin, kun kaasuvirtauksen alkuperäinen muoto on sellainen, että sitä on vaikea saattaa kosketukseen kaasukerroksen kanssa keksinnön edellyttämissä olosuhteissa.

Siirtyminen tasoon, jossa virtaus on poikkileikkaukseltaan jokseenkin ympyränmuotoinen, helpottaa kaasukerroksen käyttämistä .

Kuten jo todettiin, poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoisten virtausten ominaisuudet muuttuvat myös virtauksen edetessä. Virtaus pyrkii laajenemaan kartiomaiseksi joutuessaan kosketukseen ympäröivän ilmakehän kanssa. Normaaliolo-suhteissa tämä laajeneminen tapahtuu suhteellisen hitaasti. Kartion avautumiskulma on pieni (noin 20°).

Kun virtaus on poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoinen, keksinnön mukainen sivuava kerros on alunperin hyperbelin muotoinen ja sen pyörimisakseli on yhteneväinen kaasuvirtauksen akselin kanssa.

On selvää, että edetessään kaasukerros muuttuu myös joutuessaan kosketukseen toisaalta kaasuvirtauksen, jossa se aiheuttaa muutoksen, kanssa ja toisaalta ympäröivän ilmakehän kanssa.

6 70697

Toimimalla edellä esitetyllä tavalla keksinnön mukaisesti saadaan yhdistetty kaasuvirtaus, joka laajenee nopeammin kuin alkuperäinen virtaus. Toisin sanoen kartion avautumis-kulma on suurempi, jolloin muuttamatta kuitujen muodostus-laitteen ja vastaanottoelimen sijaintia on mahdollista saada aikaan, että kaasuvirtaus kulkee tasaisesti kuitujen vas-taanottolaitteen koko pinnan läpi.

Kaasuvirtauksen ja kaasukerroksen monimutkaista vuorovaiku-tusmekanismia ei pystytä täydellisesti analysoimaan. Kahta ilmiötä voidaan käyttää malleina kaasukerroksen vaikutuksen selittämiseksi:

Kerroksen kaasujen osaksi "kiertävä" liike synnyttää eräänlaisen pyörteen. Kerroksen sisässä oleva alue on alipaineessa itse kerrokseen verrattuna. Tähän alueeseen ohjatulla kaasuvirtauksella on taipumus täyttää tätä alipainetta ja se ikäänkuin "imeytyy" vaipan muodostavaa kerrosta kohti.

Lisäksi kaasukerros edistää sen omaa suuntaa myötäilevän liikkeen syntymistä kaasuvirtauksessa, jonka kanssa se on kosketuksessa. Kaasukerroksen liikkeen sivuava komponentti siirtyy näin osaksi kaasuvirtaukseen. Sen sisällä muodostuu kaasujen liikettä ulospäin keskipakovoiman vaikutuksesta.

Kumpikin näistä ilmiöistä selittää vain osaksi kaasujen liikkeen mekanismia. Käytännössä voidaan todeta vain erilaisten vaikutusten yhdistelmä, josta ei voida erottaa eri osia. Olipa mekanismi millainen tahansa, tuloksena on kaasuvirtauksen laajenemiskulman kasvaminen kuten edempänä selostettavista suoritusesimerkeistä selviää.

Keksinnön toteuttamisolosuhteiden valinta on tiukasti sidoksissa kaasuja kuljettavaan kaasuvirtaukseen samoin kuin laitteiston ominaisuuksiin. Suotuisimmat olosuhteet on

II

7 70697 siis määriteltävä kussakin tapauksessa seuraavat toteamukset huomioon ottaen.

Kaasuvirtauksessa keksinnön mukaan aikaansaadun muutoksen laajuus riippuu monista tekijöistä.

On selvää, että ensimmäinen tärkeä seikka kaasuvirtauksen muuttamisen kannalta on sitä ympäröivän kaasukerroksen geometria. Olemme nähneet, että sivuavassa tasossa kerroksen virtaussuunnassa oli komponentti, joka ei ollut yhteneväinen kaasuvirtauksen virtaussuunnan komponentin kanssa-Tässä tasossa näiden suuntien välinen kulma saattaa vaihdella suhteellisen laajoissa rajoissa.

Kaasuvirtauksen kunnolliseen virtaamiseen liittyvistä, itsestään selvistä syistä kerroksen virtaussuunta ei voi edes osaksi olla vastakkainen. Toisin sanoen virtauksen ja kerroksen suuntien välinen kulma, edelleen sivuavassa tasossa, ei voi olla suurempi kuin 90°. Liian lähellä 90°:a oleva kulma nimittäin saattaisi aiheuttaa hyvin paikallisen vaikutuksen, erittäin nopeasti kaasuvirtauksesta loitontuvalla kaasuvaipan kaasulla olisi siihen hyvin vähäinen vaikutus.

Samoin erittäin pienellä virtausten välisellä kulmalla olisi varsin rajoitettu vaikutus. Kaasukerros ympäröisi hyvin kaasuvirtauksen, mutta ei muuttaisi olennaisesti sen rataa.

Käytännössä, jotta kerros ympäröisi kaasuvirtauksen hyvin ja samanaikaisesti antaisi sille määrätyn liikkeen, suuntien välisen kulman tulisi mieluiten olla 5-60° (molemmin puolin) ja erityisesti 10-45°.

Tarkastellessamme edellä kaasuvirtausten geometriaa alueella, jossa kerros joutuu kosketukseen virtauksen kanssa, puhuimme kerroksen virtaussuunnan komponentista tasossa, jossa se sivuaa kuituja kuljettavaa kaasuvirtausta. Tämän 70697 s suunnan ei välttämättä kuitenkaan tarvitse olla kokonaan sivuavassa tasossa. Määrätyissä tapauksissa saattaa olla edullista antaa sille myös radiaalinen komponentti kaasu-virtauksen virtaussuuntaan nähden kohtisuorassa tasossa.

Kaasuvirtauksen sisäänpäin suunnattua radiaalista komponenttia varten kaasukerros ensiksi supistuu ja sitten laajenee uudelleen avautumiskulmassa, joka riippuu kuten edellä kerroksen virtaussuunnan kulmasta kaasuvirtauksen suuntaan nähden sivuavassa tasossa. Kaasuvirtauksen alkuperäinen supistuminen kerroksen vaikutuksesta ei estä virtauksen virtauskulman kasvamista. Kasvaminen vain siirtyy edemmäs alavirran puolelle.

Tämän radiaalikomponentin läsnäolo saattaa olla hyödyksi erityisesti silloin, kun kuitujen jakamista vastaanottolait-teelle koskevasta kysymyksestä riippumatta katsotaan suotavaksi, että kaasuvirtauksen poikkileikkaus ei kasva liian aikaisin. Kysymys saattaa olla esimerkiksi siitä, että halutaan estää eräitä laitteiston osia olemasta kaasuvirtauksen radalla. Saattaa olla myös suotavaa supistaa kaasu-virtausta jonkin käsittelyvaiheen, esimerkiksi sumuttamisen suorittamiseksi.

Supistumisen aikaansaaminen kaasuvirtauksen radassa ei saa haitata tämän virtauksen yleisominaisuuksia. Toisin sanoen vaikutuksen on oltava suhteellisen rajoitettu ja vastaavasti kaasukerroksen suunnan radiaalikomponentin tulee olla heikko muihin komponentteihin verrattuna, sillä jos näin ei ole, liian jyrkästi kaasuvirtauksen sisään ohjattu kaasukerros synnyttäisi pyörteitä, jotka sotkisivat normaalia virtausta.

Radiaalikomponentin suhteellinen suuruus tasossa, johon sisältyy kerroksen kosketuskohta virtauksen kanssa ja virtauksen akseli, ilmaistaan tämän akselin ja kerroksen virtaussuunnan projektion välisenä kulmana. Tämä kulma, jota 9 70697 merkitsemme <ji :11a, ei suotavimmin ole suurempi kuin 20° silloin kun radiaalikomponetti suunnataan virtauksen sisään .

Useimmiten radiaalikomponentti ohjataan, kuten edellä olemme maininneen, virtauksen sisään. Se voidaan kuitenkin ohjata ulospäinkin. Tässä tapauksessa 45°:n kulma on raja, jota ei ole suotavaa ylittää.

Virtausta ympäröivän kaasukerroksen muoto ei ole ainoa tekijä, joka vaikuttaa kuituja kuljettavan virtauksen muodon muuttumiseen. Tämän muutoksen laajuus on sidoksissa myös virtauksen ja kaasukerroksen liikemääriin eli impulsseihin.

Jotta kaasukerroksen vaikutus virtaukseen olisi tuntuva, liikemäärien on oltava suuruudeltaan verrattavissa olevia tasossa, jossa vaikutus tapahtuu. Jos kerroksen liikemäärä on liian heikko, virtauksessa ei käytännöllisesti katsoen tapahdu muutoksia. Toisaalta taas ei ole tarpeen eikä suotavaakaan, että kerroksen liikemäärä on liian suuri, koska tämän kaasukerroksen tuotantokustannusten kasvamisesta ei välttämättä seuraa tuloksen edelleen parantuminen.

Liikemäärä ilmaistaan seuraavasti:

I = />.v2 .S

jossa /° on kaasuvirtauksen massatiheys, v sen nopeus ja S sen suora leikkaus. Keksinnön suorittamisen kannalta näyttää olevan edullista pitää kaasuvaipan liikemäärän Ig suhde virtauksen liikemäärään Ιβ rajoissa: 0,5 ^ 5? 2.

Nämä arvot liittyvät edullisimpaan tapaukseen, toisin sanoen sellaiseen, jossa kaasukerros lähtee kuituja kuljet- 10 70697 tavan kaasuvirtauksen välittömässä läheisyydessä. Jos -mikä on mahdollista tietyissä rajoissa - kaasukerros alkaa etäällä virtauksesta, suhde ΞϋΙ voi suurentua merkittävästi.

XB

On nimittäin otettava huomioon ympäröivän ilman vaikutus kaasukerrokseen. Mitä kauempana kaasukerroksen lähtökohta on virtauksesta, sitä suurempi osa liikemäärästä häviää jo kosketuksessa ympäröivän ilman kanssa. Saman vaikutuk-sen aikaansaamiseksi virtaukseen on katsottu aiheelliseksi suurentaa kerroksen alkuperäistä liikemäärää.

Eräänä tämän keksinnön mukaisen kuitujen jakautumisen muuttamista koskevan menetelmän etuna on, että siinä voidaan hetkellisesti muuttaa käytettyjä paremetrejä kuitumaton rauodostusolosuhteissa esiintyvien epäsäännöllisyyksien huomioimiseksi. Muuttelemalla painetta kaasukerrosta syövyttä-tävässä laitteessa saadaan kerroksen nopeutta ja siten sen liikemäärää muutetuksi.

Esikokein voidaan määritellä kutakin painetta vastaava muutos kaasuvirtauksessa, kuten tulemme näkemään keksinnön suoritusesimerkeissä.

Kaasukerroksen paikantaminen eli tarkemmin sanottuna paikka, jossa se vaikuttaa kaasuvirtaukseen, riippuu olennaisesti virtauksen rakenteesta ja tämän rakenteen vaikutuksesta kuituihin.

Mainittiin jo, että on edullista sovittaa tämä vaikutus kohtaan, jossa virtauksen poikkileikkaus on ympyränmuotoinen. Lisättäköön, että on suotavaa käyttää virtausta, jonka virtaus on tarkalleen määrätty, mikä edellyttää, että kerroksen vaikutus sijoittuu kohtalaisen etäisyyden päähän kaasuvirtauksen lähtökohdasta. Samoin koska keksinnön mukaisesti aikaansaatuna kaasuvirtauksen muutoksena on nimenomaan virtauksen avautumiskulman suureneminen, on välttämätöntä, että muutos tapahtuu riittävän etäällä vastaanot-

II

70697 tolaitteesta, jotta tämä mainittu suureneminen ilmenisi virtauksen huomattavana laajentumisena vastaanottoelimen tasolla.

Yleensä, jos kuidut ovat alunperin tasaisesti jakautuneina kaasuvirtauksen, kaasuvirtauksessa ennen sen saapumista vastaanottoelimelle tapahtuva voimakas hidastuminen ja sen aiheuttamat pyörteilyt pyrkivät rikkomaan tämän tasaisuuden. Näyttää siis olevan suotavaa muuttaa kaasuvirtausta keksinnön mukaisesti ennen kuin näitä puutteita jakautuman säännöllisyydessä esiintyy.

Eräs teollisuuden kannalta erityisen tärkeä esimerkki saattaa valaista kaasuvirtauksen rakenteen merkitystä kuituihin nähden ja näin ollen osoittaa kaasukerroksen sijoittamis-perusteet. Kysymys on menetelmistä, jossa kuitujen muodostaminen tapahtuu keskipakorummulla, joka samalla toimii kuidutuslaitteena. Tämäntyyppisessä prosessissa kuitujen vetäminen täydennetään puhaltamalla kaasuvirtaus rummulta tulevien kuitujen tulosuuntaan nähden poikittain. Puhallus toteutetaan rengasmaisena keskipakorummun reunassa sen välittömässä läheisyydessä.

Kaasuvirtaus etenee lähtöpisteestään seuraavasti. Välittömästi keskipakorummun alapuolelle syntyy heikko alipaine, koska rengasmainen kaasuvirtaus vie mukanaan tämän vyöhykkeen kaasuja. Alipaineen vaikutuksesta kaasuvirtaus vetäytyy yhteen (ja puristuu kasaan) rummun alapuolella ja laajenee sitten uudestaan samalla tavoin kuin kartiomaiset virtaukset, joista edellä puhuttiin.Näiden muodonmuutosten lisäksi kaasuvirtauksessa tapahtuu tietysti voimakas hidastuminen sen joutuessa kosketukseen ympäröivän ilman kanssa.

Kuidut muodostavat eräänlaisen kaasuvirtauksen kuljettaman jatkuvan verhon. Rummun alapuolella tapahtuva hidastuminen ja kokoonpuristuminen aiheuttavat tähän verhoon taitteita 12 70697 ja katkeamia. Mielivaltaisesti ilmenevät katkeamat aiheuttavat sen, että kuitujen tai kuituryhmien jakautuminen kaa-suvirtaukseen ei ole täysin tasainen määrätyn matkan päässä kuidunmuodostuselimestä.

Tässä tapauksessa on todettu suotavaksi aikaansaada keksinnön mukainen virtauksen muuttuminen ennen kuin kuitujen jakautumisessa kaasuvirtaukseen esiintyvät epätasaisuudet ovat kehittyneet huomattaviksi. Tämä merkitsee käytännössä suunnilleen sitä, että kaasuvirtauksen vaikutus sovitetaan tapahtuvaksi mieluiten ennen aluetta, jolla kaasuvirtaus puristuu kokoon keskipakorummun alapuolella.

Kaikissa esiintulevissa tapauksissa kaasukerros aikaansaa muutoksen kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen virtauksessa muuttamatta mitenkään kuituja. Sen vaikutus tapahtuu vasta sitten kun kuidut eivät enää ole vedettävissä. Koska hyvin ohuet kuidut jäähtyvät nopeasti, kerroksen muodostavien kaasujen puhallus voi tapahtua suhteellisen lähellä kuitujen muodostusvyöhykettä.

Samoista syistä puhallettu kaasu on lämpötilassa, joka on alempi kuin kuitujen valmistusaineen sulamislämpötila. Edullisesti kaasu on suurinpiirtein huoneenlämpötilassa.

On selvää, että puhallettu kaasu saattaa olla laadultaan monenlaista. Tavallisesti se on käytännön syistä ilmaa tai vesihöyryä, mutta muunkinlaisia kaasuja tai kaasuseoksia voidaan käyttää.

Keksinnön kohteena ovat myös laitteet edellä selostetun menetelmän suorittamiseksi. Tavallisessa laitteistossa, jossa on vastaanottoelin, jonka läpi kaasuvirtaus kulkee, ja joka pidättää mainitun virtauksen kuljettamat kuidut, ne ovat elimiä, jotka ovat sovitetut vastaanottoelimen yläpuolelle kaasuvirtauksen radalle, ja jotka aikaansaavat virtauksen ympäröivän kaasukerroksen.

il 70697 Nämä laitteet on varustettu aukoilla, joista kaasukerros lähetetään. Aukot on sovitettu kaasuvirtauksen ympärille ja ne on suunnattu siten, että kerroksella on edellä mainitut ominaisuudet. Erityisesti puhallusaukkojen suunta kaasu-virtauksen reunaa sivuavassa tasossa kohdassa, jossa se joutuu kosketukseen sen kanssa, eroaa virtauksen virtaus-suunnasta .

Suotuisimmassa tapauksessa eli kun virtauksen poikkileikkaus on ympyränmuotoinen, on edullista lähettää kaasukerros virtausta ympäröivästä rengasmaisesta puhaltimesta.

Kaasukerros ja siten myös puhallin ovat mieluiten mahdollisimman lähellä kaasuvirtausta muodostamatta kuitenkaan estettä sen radalle. Näissä oloissa voidaan todeta, että puhallin on kaasuvirtaukseen nähden sivuavassa asennossa. Kaasu-kerroksen lähetysaukkojen suunnan ja puhaltimen akselin väliin jäävä kulma on silloin mieluiten 10-60°.

Kuten jo aikaisemmin mainittiinkin, kerroksen virtauksen suunnasta puhuttaessa, aukkojen suuntauksessa voi olla myös radiaalikomponentti, säteen suuntainen komponentti. Radiaa-likomponentin läsnäolo on erityisen edullista silloin kun rengasmainen puhallin on hieman erillään kaasuvirtauksen reunasta tai kun puhallin on sijoitettu kohtaan, jossa virtaus pyrkii puristumaan kokoon edellä selostetuista syistä.

Jos kaasukerroksen vaikutusta voidaan muutella muuttelemalla kaasun painetta puhaltimessa, samoin on mahdollista tietyssä määrin muuttaa hetkellisesti kaasukerroksen virtaussuuntaa. Teoriassa mahdollinen puhaltimen mekaaninen muuttaminen ei ole juuri suotavaa toimenpiteen monimutkaisuuden ja tuloksen epäluotettavuuden vuoksi.

Tämän suunnan muuttamiseksi on edullista sovittaa rinnakkain kaksi rengasmaista puhallinta, joiden puhallussuunnat 14 70697 eroavat toisistaan. Näiden kahden puhaltimen aukot ovat riittävän lähellä toisiaan, jotta niiden puhaltamat kaasu-suihkut fuusioituvat nopeasti. Näin muodostuu yhdistetty kaasukerros, jonka ominaisuudet ja erityisesti suunta riippuvat kunkin puhaltimen ominaisuuksista.

Esimerkiksi toisessa puhaltimessa voi olla aukkoja, joiden puhallussuunta on sama kuin kaasuvirtauksen suunta, kun sen sijaan toisen puhaltimen aukkojen suunta on kaasuvirtauksen suuntaan nähden selvästi vino. Kunkin puhaltimen liikemäärä (jota säädellään paineen avulla) määrää yhdistetyn kaasu-kerroksen virtaussuunnan.

Keksinnön mukaisten laitteiden, joita on edellä selostettu, avulla voidaan rakennetta muuttamatta muuttaa kerroksen virtaussuuntaa hetkellisesti. Kuten paineen vaihteluilla, joita käytettiin yhden puhaltimen ollessa kysymyksessä, voidaan tällä tavoin korjata kuitujen jakautumista valmiista tuotteesta jatkuvasti tapahtuvan mittauksen mukaan. Laitteen toiminta voidaan myös alistaa automaattiselle ohjauseli-melle, joka on kytketty tuotteen valvontalaitteisiin.

Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa selityksessä, jossa viitataan piirustuksiin, joissa: kuvat 1a ja 1b esittävät kaavamaisesti kuitujen jakautu-mistapaa ilman keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta; kuvat 2a ja 2b osoittavat, miten kaasukerroksen suunta asettuu kaasuvirtaukseen nähden; - kuvat 3a ja 3b esittävät kaavamaisesti keksinnön mukaan muutetun kaasuvirtauksen muotoa; - kuva 4 on osittaisleikkaus puhalluslaitteesta, jolla kaasukerros keksinnön mukaan muodostetaan; 15 70697 kuva 5a on leikkauskuva eräästä keksinnön mukaisen puhalluslaitteen sovellutuksesta keskipakomenetelmällä toimivaan kuitujenmuodostusyksikköön; - kuva 5b on osittaisleikkaus kuvasta 5a ja se esittää kaasuvirtausten likimääräistä etenemistä; kuva 5d on toinen osittaisleikkauskuva kuvan 5a tyyppisestä laitteesta ja siinä puhalluslaitteen asento on toinen; kuvat 5c ja 5e ovat nekin eräitä osittaiskuvia kuvan 5a tyyppisen laitteen kaltaisista laitteista, joissa on kaksois-puhalluslaite; kuva 6 on kaavamainen perspektiivikuva kuitujen muodostukseen käytettävästä sentrifugiyksiköstä, joka on varustettu keksinnön mukaisella puhaltimella, ja se esittää puhal-timen vaikutusta kaasuvirtauksen rataan; kuva 7 on kaavakuva, joka esittää alunperin suorakaiteen muotoisen kaasuvirtauksen muodonmuutosta sen joutuessa kosketukseen ympäröivän ilman kanssa sekä keksinnön mukaisen puhaltimen vaikutusta.

Kuvat 1a ja 1b esittävät, miten kuidut jakautuvat vastaan-ottoelimelle, silloin kuin viimeksi mainittu on suhteellisen leveä kuituja kuljettavaan kaasuvirtaukseen verrattuna.

Kaasuvirtaus 1 on esitetty kaavamaisesti sen mukaan, mitä voidaan pitää sen oletettuina rajoina. Itse asiassa, jos nämä rajat ovatkin alunperin suhteellisen täsmälliset, ne ovat paljon vähemmän selkeät sitä mukaa kuin edetään kohti vastaanottoelintä 2. Likimääräisesti esitetyt rajat ovat ne, joissa kysymyksessä oleva kaasuvirtaus kuljettaa 95 %:a valmistetusta kuidusta. Oli miten oli, todetaan, että jakautuminen tapahtuu ilman virtauksen muuttamista suunnilleen kellomaisen leikkauksen mukaisesti.

16 70697 Tämä jakautuminen muuttuu enemmän tai vähemmän sen mukaan mitä suurempi tai pienempi kaasuvirtauksen poikkileikkaus on vastaanottopinnan mittoihin nähden. Kuvissa esitetyissä tapauksissa kaasuvirtaus 1 pysyy samanlaisena ja vastaanottotilan ja vastaanottoelimen mitat muuttuvat.

Vastaanottotilan sivuseinämät 3 estävät kaasuvirtauksen täyden laajentumisen kuvassa 1a esitetyssä tapauksessa. Seurauksena on, että vastaanottoelimen reunoille kasaantuvien kuitujen määrä kasvaa. Tämä sivuseinämien vaikutus tai vastaavasti vastaanottopinnan mittoihin verrattuna laajan kaasuvirtauksen vaikutus osoittaa erittäin yksinkertaistetusti, että virtauksen laajentaminen keksinnön mukaisesti parantaa kuitujen jakautumista.

Kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen virtausta muuttavan kaa-sukerroksen rakenne on esitetty yksityiskohtaisesti kuvissa 2a ja 2b.

Nämä kuvat esittävät perspektiivikuvana kartionmuotoista kaasuvirtausta 1. Kaasukerros kohdassa A, jossa se joutuu kosketukseen kaasuvirtauksen kanssa, määräytyy sen virtaus-suunnan D mukaan.

Kuvan 2a esittämässä tapauksessa suunta D on täysin tasossa P, joka sivuaa kaasuvirtausta kohdassa A. Suunnan D ominaispiirteet määräytyvät kulman 8 mukaan, jonka se muodostaa kaasuvirtauksen virtaussuunnan C kanssa kohdassa A.

Kuvassa 2b kerroksen virtauksen suuntaan sisältyy kohdassa A lisäksi radiaalikomponentti. Tämä komponentti esiintyy suunnassa R, joka on pystysuora tasoon P nähden ja kulkee virtauksen akselin kautta. D:n projektiokulman g tasoon R suuruus, yhdessä virtauksen suunnan C kanssa, määrää suunnan D radiaalikomponentin.

17 70697 Nämä kuvat esittävät suunnan D virtauksen reunassa olevassa kohdassa A. Suunta on missä tahansa pisteessä se, joka saadaan kääntämällä kuvaa virtauksen akselin ympäri.

Näissä kuvissa 2a ja 2b virtauksen virtaussuunta C on esitetty pitkin kaasuvirtauksen äärirajat muodostavan kartion emäsuoraa pitkin. Käytännössä tässä suunnassa voidaan todeta tiettyjä muutoksia. Erityisesti menetelmissä, joissa käytetään pyörivää elintä, virtaussuunta saattaa muodostaa kulman (joka ei tavallisesti ole muutamaa astetta suurempi) kartion emäsuorien kanssa. Seuraavassa annettavat tiedot, jotka koskevat virtauksen suuntaa, ovat yhtäkaikki sovellettavissa.

Keksinnön mukaisen kaasukerroksen vaikutuksesta syntyvä virtauksen muoto 4 on esitetty kaavamaisesti kuvissa 3a ja 3b, jotka vastaavat kuvien 2a ja 2b tapauksia, toisin sanoen ilman radiaalikomponenttia ja virtauksen sisään suunnatun radiaalikomponentin kanssa.

Kummassakin tapauksessa on esitetty ohuin viivoin kaasuvirtauksen 1 virtaus ilman kaasukerrosta ja voimakkain viivoin kerroksen ja virtauksen yhdessä muodostama virtaus 4.

Kulma a osoittaa kaasuvirtauksen laajenemisen. Kuten jo mainittiin, ilman keksinnön mukaisesti aikaansaatavaa muutosta tämä kulma on pieni (noin 20°). Molemmissa esitetyissä tapauksissa kulma a on yhteisvirtauksessa tuntuvasti suurempi siitäkin huolimatta, että kuvan 2b tapauksessa kaasuvirtauksessa tapahtuu ensin supistuminen.

Keksinnön mukaisen kaasukerroksen muodostuminen voidaan aikaansaada kuvassa 4 esitetyn tyyppisellä laitteella. Tämä laite, joka on tarkoitettu muuttamaan poikkileikkaukseltaan ympyränmuotoista kaasuvirtausta, on muodoltaan rengasmainen. Se ympäröi kaasuvirtausta 1 niin läheltä kuin mahdollista sekoittamatta sitä.

18 70697

Laite muodostuu puhalluskehästä, jossa on paineenalaista kaasua johtava rengasmainen tila 5. Kaasun syöttöelimiä ei kuvassa ole esitetty. Kaasu tulee ulos rengasmaisen tilan alaosasta, ympäri sen reunaa sijoitetusta sarjasta aukkoja 6. Aukot 6 ovat pysyvässä kaltevuuskulmassa laitteen akseliin nähden. Niiden suuntaan ei sisälly tässä kuvassa radiaalikomponenttia.

Aukot 6 ovat riittävän lähellä toisiaan, jotta yksittäiset suihkut laajentuessaan virtaavat käytännöllisesti katsoen jatkuvana kerroksena pitkin kaasuvirtausta 1.

Kuvan esittämässä puhalluskehässä on vain yksi sarja aukkoja 6; on tietysti mahdollista sovittaa useita samankeskisiä aukkosarjoja, joko samaan tasoon tai eri tasoihin.

Tässä kuvassa aukot ovat tilan 5 pohjan muodostavaan kappaleeseen tehtyjä rakoja. Raot sulkee sivusuunnassa mainitun tilan kannen muodostava kappale.

Myös muunlaisia järjestelyjä voidaan käyttää halutun suunnan aikaansaamiseksi. Eräänä vaihtoehtona voidaan kaasu-kerros lähettää jatkuvasta raosta, jolloin virtaussuunta aikaansaadaan esimerkiksi viistojen, säännöllisin välein tähän rakoon kaasukerroksen radalle sovitettujen laippojen avulla.

Kuvan 4 esittämän laitteen tyyppisiä laitteita voidaan käyttää samanaikaisesti useita niiden vaikutusten yhdistämiseksi. Tässä tapauksessa laitteet, ja tarkemmin sanoen niiden syöttöaukot, sijoitetaan riittävän lähelle toisiaan, jotta muodostuvat eri kaasukerrokset fuusioituvat.

Kuva 5a esittää keksinnön erästä suoritusmuotoa kuitujen-muodostuslaitteiston yhteydessä, jossa kuitujen muodostus tapahtuu linkoamalla sentrifugilla.

Il 19 70697

Kuvan esittämä laitteisto on selostettu yksityiskohtaisesti julkistetussa ranskalaisessa patenttihakemuksessa n:o 2 459 783.

Tämä laitteisto käsittää sentrifugin, jota kokonaisuudessaan on merkitty viitenumerolla 7. Tämän sentrifugin reunassa 8 on aukkoja 12, joista kuidutettava aine tulee.

Kuidutettava aine 9 tulee onton akselin 10 kautta. Se putoaa samoin pyörivään jakoaltaaseen 11, josta se suihkutetaan aukkojen 12 läpi sentrifugin ulkoseinämäänsisäsivulle.

Ei-esitetyt säikeet, jotka erkanevat keskipakovoiman vaikutuksesta seinämästä 8, joutuvat renkaanmuotoisella johdolla 14 varustetusta rengasmaisesta tilasta 13 tulevan poikittaisen kaasuvirtauksen vaikutuksen alaiseksi. Tilaa 13 syötetään yhdestä tai useammasta polttokammiosta 15.

Tässä laitteessa palamiskaasut muodostavat kaasuvirtauksen, joka myötäilee sentrifugin kehää 8 ja vetää mukaansa kuidut suorittaen loppuun niiden vetämisen.

Sentrifugin alaosan lämmittämiseksi on laitteeseen sovitettu suurtaajuuksinen induktiorengas 16 samankeskisestä sentrifugin kanssa ja riittävän etäälle siitä, jotta kuituja kuljettava kaasuvirtaus pääsee vapaasti etenemään.

Eräissä aikaisemmin tunnetuissa suoritusmuodoissa voidaan lisätä ylimääräinen puhalluslaite. Tämä renkaanmuotoinen puhalluslaite on samankeskinen sentrifugin 7 kanssa ja polttimen johdon 14 kanssa. Se puhaltaa kaasusuihkuja samansuuntaisesti sentrifugin akselin kanssa, toisin sanoen polttimesta tulevan kaasuvirtauksen kanssa. Tämän puhalti-men päätehtävänä on kanavoida polttimesta tulevan kaasu-virtauksen läpi mahdollisesti pääsevät kuidut, jotta ne eivät leviä ympäröivään ilmakehään. Lisäpuhallus rajoittaa 20 7 0 6 9 7 myös polttimesta tulevan kaasuvirtauksen laajenemista ja helpottaa siten virtauksen kulkua induktorin 16 rajaamassa tilassa.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan edellä mainitun patenttihakemuksen mukainen puhalluslaite on korvattu puhal-timella 17, jonka aukot ovat viistottu edellä selostetulla tavalla.

Kuvassa 5a ja 5b ja keksinnön mukaisesti puhaltimen 17 aukot 18 sijaitsevat olennaisesti samassa tasossa johdon 14 kanssa ja välimatkan päässä siitä. Tämä välimatka on useita kertoja johdon 14 leveys, niin että rengasmaisesta puhalti-mesta 17 tulevan kaasukerroksen S ja johdosta 14 tulevan kaasuvirtauksen B yhteisvaikutuskohta sijoittuu sentri-fugin 7 alapään tasolle tai jopa sen toiselle puolelle kuten kuvassa 5b on esitetty.

Kaasuvirtauksen B kuljettamat kuidut ovat siten jo muodostuneet kohdassa, jossa kerros S muuttaa virtauksen B virtauksen muodon.

Kerroksen S, virtauksen B ja myös johdettujen kaasujen I (merkitty nuolella, joka ilmaisee niiden yleissuunnan) muodostama kokonaisuus menee induktiorenkaaseen 16. Pyörteiden muodostumisen ehkäisemiseksi tähän renkaaseen on sovitettu muokkain 19 eri kaasuvirtojen kanavoimiseksi.

Kuvassa 5c puhallin 17 on sovitettu tällä kertaa induktio-renkaan 16 alapuolelle. Kerros S ja virtaus B kulkevat tällöin yhdessä käytännöllisesti katsoen heti puhaltimesta tultuaan.

Kuva 5d esittää erästä toista muunnelmaa, jossa puhallin 17 on sijoitettu induktiorenkaan yläpuolelle. Kaasuvirtauksen tielle joutuva osa puhallinta 17 on muotoiltu ja

II

21 70697 se toimii pyörteiden muodostumista estävänä muokkaimena. Tietysti on mahdollista sijoittaa puhallin tällä tavoin ja yhdistää siihen edellä selostetulla tavalla sovitettu muokkain.

Kuva 5e esittää kuvan 5a tai 5b kanssa samankaltaista kokonaisuutta, jossa käytetään samanaikaisesti kahta samankeskistä puhallinta. Puhaltimet ovat sovitetut siten, että niiden vastaavat aukot ovat varsin lähellä toisiaan, niin että molemmista puhaltimista tulevat suihkut sekoittuvat toisiinsa hyvin nopeasti muodostaen yhtenäisen kerroksen, ennen kuin ne joutuvat kosketukseen virtauksen B kanssa.

Virtausta B ympäröivän kaasukerroksen S virtaussuunnan sivuava komponentti saadaan kuten edelläkin aikaan puhalti-mella 17, jonka aukot ovat viistot sentrifugin akseliin nähden, kun sen sijaan puhaltimen 20 aukot ovat suunnatut esimerkiksi laitteen akselin kanssa samansuuntaisesti.

Kuten on havaittu, kaasukerroksen muodostavan puhal timen sijainti kaasuvirtaukseen nähden voi vaihdella varsin laajoissa rajoissa. Edellä selostetuista syistä on kuitenkin suotavaa, että se sijaitsee ennen virtauksen supistumista, joka esiintyy järjestelmällisesti kuvissa 5a-5e esitetyn tyyppisissä laitteissa käytetyissä kaasuvirtauksissa.

Kuva 6 on perspektiivikuva kaasuvirtauksen yleismuodosta tämäntyyppisissä laitteissa. Virtauksen tyypillinen muoto ilman kaasukerrosta on merkitty osaksi katkoviivalla.

Tässä virtauksessa erottuu selvästi kolme tasoa. Lähellä sentrifugia virtaus muodostaa eräänlaisen sukkulan 21.

Sitten se kaventuu sentrifugin 7 alapuolella kohdassa 22 ja laajenee sitten uudelleen kartiomaiseksi virtaukseksi 23.

Kaasukerroksen aikaansaava puhallin 17 sovitetaan mieluiten yläpuolelle aluetta 22, jolla virtaus on kapeimmillaan.

22 70697

Muutettu virtaus 24, jossa yhdistyvät kaasukerros ja kaasu-virtaus, on merkitty yhtenäisin viivoin.

Kuva 7 esittää kaavamaisesti muutosta, joka tapahtuu muodoltaan alunperin suorakulmaisessa kaasuvirtauksessa sen joutuessa kosketukseen ympäröivän ilman kanssa. Suorakulmaisesta aukosta 25 tulevat kaasut kokoontuvat nopeasti yhteen, muotoon, jossa jakaantuminen ympäröivään ilmakehään tapahtuu helpoimmin, toisin sanoen ympyränmuotoiseksi virraksi. Kohdassa 26 tapahtuvan supistumisen jälkeen virtaus muuttuu kuten aikaisemminkin kartiomaiseksi. Tämäntyyppisen virtauksen yhteydessä on edullista sijoittaa sivuavan kerroksen muodostava puhallin kaasuvirtauksen radalle lähelle mainittua supistumiskohtaa 26.

Kuvan 7 esittämä tapaus on äärimmäistapaus. Käytettäessä vähemmän pitkänomaisia aukkoja virtauksen palautuminen takaisin poikkileikkaukseltaan jokseenkin ympyränmuotoiseksi, tapahtuu hyvin nopeasti ja rengasmainen puhallin voidaan sovittaa hyvin aikaisin kaasuvirtauksen radalle.

Seuraavien esimerkkien tarkoituksena on osoittaa, minkälaisia tuloksia keksinnön mukaan voidaan saada. Nämä esimerkit eivät luonnollisestikaan rajoita mitenkään keksinnön alaa.

Esimerkki 1 Nämä kokeet tehtiin keksinnön mukaisen kaasuvaipan vaikutuksen määrittämiseksi kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen muotoon.

Muodoltaan muutettu kaasuvirtaus on virtaus, joka on muodostettu kuvan 5a kaltaisessa kuitujenmuodostuslaitteessa. Puhalluskehän tasossa kaasuvirtaus on läpimitaltaan suunnilleen 340 mm.

Alunperin kaasuvirtauksen kokonaisliikemäärä on noin 70 N.

23 70697

Ilman puhallinta kaasuvirtauksen avautumiskulma on noin a = 20°.

Puhalluskehä on sovitettu kuvassa 5a esitetyllä tavalla.

Siinä on rivi aukkoja, jotka on sovitettu läpimitaltaan 380 mm:n ympyrään. Näiden aukkojen avautuman kokonaisläpi--4 2 mitta on 5 x 10 m .

Puhaltimen jokaisen aukon akseli muodostaa laitteen yleis-akselin kanssa kulman 8 = 30°.

Kuituja kuljettavan virtauksen avautumiskulma määritetään käyttäen puhaltimessa sarjaa erisuuruisia ilmanpaineita.

Tulokset ovat seuraavat:

Paine 105 Pa 0 0,45 1,05 1,4 1,8

Liikemäärä N 0 29 58 74,5 94

Avautumiskulma 20° 25° 33° 38° 42° Nämä kokeet osoittavat, että suurentamalla painetta eli puhaltimen kaasujen liikemäärää, kuituja kuljettavan virtauksen muoto muuttuu olennaisesti.

Esimerkki 2 Nämä kokeet suoritettiin kuten esimerkissä 1, mutta tällä kertaa muuttelemalla puhallussuunnan kulmaa kaasuvirtauksen virtaussuunnan suhteen.

Laite ja polttimen toimintaolosuhteet ovat samat. Kaasu-virtaus on siis samanlainen.

Puhaltimen mitat ovat nekin samat kuin esimerkissä 1. Paine 5 on puhaltimessa kaikissa kokeissa 1,4 x 10 Pa.

Kaasuvirtauksen muodonmuutos ilmaistuna kulman suuruudella puhaltimen suihkujen eri kaltevuuksilla on esitetty seu-raavassa taulukossa.

24 70697 3 = 10 20 30 45 α = 28 34 38 45

Todetaan, että avautumiskulma a kasvaa yhtä mukaa kaasu-suihkujen ja kaasuvirtauksen suuntien välisen kulman kasvamisen kanssa koko tarkastellulla alueella.

Kuten selityksessä mainittiin, kulma β pidetään mieluimmin määrätyissä rajoissa. Vaikka onkin mahdollista aikaansaada huomattavampiakin muutoksia kaasuvirtauksen muotoon suurentamalla kulmaa β , lopullinen vaikutus kaasuvirtauksen virtaussuunnassa ja kuitujen jakautumisessa ei välttämättä ole edullinen. Suurentamalla liikaa kulmaa β saatetaan häiritä kaasuvirtauksen normaalia virtausta ja lisäksi kovin suuri kulma a ei aina ole tarpeen hyvän jakautumisen aikaansaamiseksi.

Tässä yhteydessä on syytä muistuttaa, että kaasuvirtauksen kulman suurentamisen tarkoituksena on parantaa kuitujen jakautumista vastaanottoelimelle erityisesti silloin kun tämä elin on suhteellisen leveä. Kutakin laitetta ja kutakin muunneltavan kaasuvirtauksen muotoa varten (koskee erityisesti kaasuvirtauksen lähtökohdan etäisyyttä vastaan-ottoelimestä sekä tämän vastaanottoelimen mittoja) voidaan etukäteen kokein määrittää kaasuvirtauksen keksinnön mukaisesti suoritettavan muuttamisen tarvittava laajuus.

Esimerkki 3

Keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan kuitumattojen valmistuslaitteessa.

Kuitujenmuodostuslaite on kuten edellä keskipakolaite. Se on sovitettu 3,75 m:n etäisyydelle hihnakuljettimesta, jolle kuitumatto muodostuu. Kuljettimen leveys on 2 m.

Läpimitaltaan 300 mm:n sentrifugi tuottaa 14 tonnia materiaalia päivässä.

25 70697

Poltin syöttää kaasuvirtaa esimerkin 1 olosuhteissa.

Koe suoritetaan ilman puhallinta. Kuitujen jakautuminen matolle on erittäin epätasaista. Laskeuman profiili on kellomainen kuten kuvasta 1b havaitaan.

Kuitupainon vaihteluissa matossa, riippuen vastaanottokohdasta, esiintyy 1 80 %:n poikkeamia keskiarvosta riippuen siitä, onko kysymyksessä maton keskiosa vai reuna.

Suoritetaan samanlainen koe käyttäen kuitenkin tällä kertaa puhallinta. Puhaltimen ominaisuudet ovat samat kuin esimerkissä 1 ja paine 1,4 x 10^ Pa.

Jakautuminen hihnakuljettimelle paranee tuntuvasti. Kuitujen painon poikkeamat keskiarvosta kuljettimen poikkisuunnassa eivät ole 7,5 %:a suuremmat.

Nämä lisävaihtelut eivät toistu järjestelmällisesti. Niiden sijoittuminen vaihtele ko. koe-erän mukaan. Tavallisessa tuotantolinjassa on useita kuitujenmuodostuslaitteita peräkkäin saman hihnakuljettimen yläpuolella. Kutakin "kuitu-kerrosta" vastaavilla vaihteluilla on taipumus tilastollisesti katsoen kompensoida toinen toisensa, jopa niin hyvin, että lopullisessa tuotteessa havaittavat poikkeamat ovat vielä suhteellisen vähäisiä.

Niinpä tällä tavoin saadaan kuitumattoja, jotka sekä mekaanisilta että termisiltä ominaisuuksiltaan ovat kaikin puolin hyvin tasaisia. Nämä tulokset saavutetaan käyttämällä ainoastaan keksinnön mukaisia laitteita. Näitä laitteita voidaan tietysti yhdistellä aikaisemmin tunnettuihin laitteisiin, kuten esimerkiksi selityksen alussa mainittuihin laitteisiin.

Claims (17)

70697

1. Menetelmä vastaanottoelimen pintaa kohti suunnatun kaasuvirtauksen kuljettamien kuitujen jakamiseksi paremmin vastaanottoelimelle, joka kaasuvirtaus voi muodostua kahdesta tai useammasta jakeesta, joista yksi muodostaa muita ympäröivän kerroksen, tunnettu siitä, että tämän kaasu-verhon muodostavan kaasukerroksen kehä kulkee kuituja kuljettavaa ympäröityä virtausta pitkin, kaasukerroksen virtaus-suunnan muodostaessa kulman ympäröidyn kaasuvirtauksen vir-taussuuntaan nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituja kuljettava kaasuvirtaus on poikkileikkaukseltaan olennaisesti ympyränmuotoinen ja että sitä ympäröivän kaasukerroksen poikkileikkaus on samankeskinen ja rengasmainen.

3. Menetelmä kohtisuoraan vastaanottopintaa kohti suunnatun kaasuvirtauksen kuljettamien kuitujen jakautumisen parantamiseksi vastaanottoelimelle, tunnettu siitä, että kaasuvirtaus saatetaan pyörintäliikkeeseen, jonka akseli yhtyy kaasuvirtauksen alkuperäiseen suuntaan ja jonka pyörintäliikkeen aikaansaa kaasukerros, joka ympäröi kaasuvirtausta ainakin osalla sen radasta.

4. Menetelmä kohtisuoraan vastaanottoelintä kohti suunnatun kaasuvirtauksen kuljettamien kuitujen jakamiseksi paremmin vastaanottoelimelle, tunnettu siitä, että kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen ympäröivän kaasukerroksen avulla aikaansaadaan kaasuvirtauksen ympärille dynaaminen alipaine.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasukerroksen liikemäärän Ig suhde muutetun kaasuvirtauksen liikemäärään Ιβ on 0,5 <c^ 2. 70697

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasukerros muodostuu joukosta yksittäisiä kaasusuihkuja.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasukerroksen virtaussuunta kaasu-virtausta sivuavassa tasossa muodostaa kaasuvirtauksen vir-taussuunnan kanssa 10-60°:n kulman.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1, 2 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasukerroksen suuntaan sisältyy lisäksi komponentti, joka on sivuavaan tasoon nähden pystysuorassa tasossa, ja joka sisältää kaasuvirtauksen akselin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sivuavaan tasoon nähden pystysuorassa ja kaasuvirtauksen akselin sisältävässä tasossa kaasukerroksen komponentti muodostaa kaasuvirtauksen virtaussuunnan kanssa kulman, joka ei ole 20°:a suurempi virtauksen sisäänpäin ja 45°:a suurempi ulospäin.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasukerroksen vaikutus kaasu-virtaukseen tapahtuu kohdassa, jossa kuljetettavat kuidut ovat kiinteässä tilassa.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasukerros on huoneenlämpö-tilassa olevaa ilmaa.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasukerros muodostuu kahdesta kerroksesta, jotka muodostavat erisuuruiset kulmat kaasu-virtauksen virtaussuunnan kanssa, ja että näin muodostetun kerroksen vaikutusta säädellään muuttelemalla näiden kahden kerroksen liikemäärien suhdetta. _ - 1Γ ______ 28 70 69 7

13. Laite vastaanottopintaa kohti suunnatun kaasuvirtauksen kuljettamien kuitujen jakautumisen parantamiseksi vastaanotto-elimelle, tunnettu siitä, että se käsittää vastaan-ottopinnan yläpuolella, kaasuvirtauksen (1) radan läheisyydessä ja sen ympärillä sijaitsevia elimiä (5), jotka aikaansaavat kaasuvirtauksen (1) ympäröivän kaasukerroksen, jonka tuloaukkojen (6) akseli on suunnattu myötäilemään kaasuvirtauksen (1) reunaa muodostaen kulman kaasuvirtauksen virtaus-suunnan kanssa.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaasukerroksen aikaansaavat elimet käsittävät kaasuvirtausta ympäröivän puhalluskehän (5), joka on varustettu aukoilla (6), joiden akselit muodostavat kaasuvirtauksen virtaussuunnan kanssa 10-60°:n kulman.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaasukerroksen aikaansaavat elimet käsittävät kaksi samankeskistä puhalluskehää (17, 20), joiden syöttöaukot ovat lähekkäin ja joiden akselit ovat erisuuntaiset .

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen laite, jossa kuidut ja niitä kuljettava kaasuvirtaus tulee revitetyllä rummulla varustetuntyyppisestä kuidutussentrifugista (7), tunnettu siitä, että kaasukerroksen aikaansaavat osat ovat sovitetut rummun rei'istä suihkutettujen vetämis-kaasujen radalle ja sen alueen (22) yläpuolelle, jossa ve-tämiskaasut puristuvat kokoon myötäiltyään ensin sentrifugin rumpua.

17. Patenttivaatimusten 14 ja 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että puhalluskehän aukot ovat sovitetut riittävän etäälle vetämiskaasupolttimesta, jotta kaasukerroksen vaikutus kuituja kuljettavaan kaasuvirtaukseen tapahtuisi vasta, kun kuidut ovat kiinteässä tilassa. 706 9 7