FI74939C - Munstycksfoerfarande och dragmunstycke foer delning av smaeltor. - Google Patents

Description

1 74939

Suutinvetomenetelmä ja vetosuutin sulien jakamiseksi osiin

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä sulien jakamiseksi osiin suutinvetomenetelmän mukaisesti, 5 jolloin sulaa sisältävän upokkaan alasivulle sovitetuista sulan laskuaukoista painovoiman ja lisäpainevoimien vaikutuksen alaisena ulos virtaavat sulavirrat jaetaan osiin niiden mennessä vetosuuttimien läpi suurella nopeudella oleellisesti yhdensuuntaisesti sulavirtojen kanssa virtaa-10 vien kaasujen vaikutuksella, mahdollisesti vedetään ja jäähdytetään jähmettymislämpötilassa. Tällainen mineraali-villan valmistamiseksi tarkoitettu menetelmä on esitelty jo 1922 (DE-patenttijulkaisu 429 554).

Esillä olevan keksinnön kohteena on myös vetosuutin 15 keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

EP-hakemusjulkaisussa 38 989 selitettiin jakamisme-kanismi, jonka yhteydessä mahdollisimman voimakkaan paineen gradientin avulla vetosuuttimen tuloaukossa saadaan aikaan sulavirran hajoaminen useiksi yksittäiskuiduiksi.

20 Nyt havaittiin, että paineen gradientti voidaan tuottaa siten, että vetosuuttimen tuloaukkoon sovitetaan virtausesteitä .

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä sulien jakamiseksi osiin suutinvetomenetelmän mukaisesti, 25 jolle menetelmälle on tunnusomaista, että vetosuuttimen sisääntuloaukkoon sovitetaan oleellisesti poikittain veto-suuttimeen sisään tulevan kaasuvirran suuntaan nähden virtausesteitä.

Virtausesteinä voivat olla mekaaniset virtausesteet. 30 Edullisesti häiritään vetosuuttimeen sisään tulevaa virtausta puhaltamalla sisään virtaavaa ainetta oleellisesti poikittain sisäänvirtaussuuntaan nähden, joka muodostuisi ilman häiriöitä. Sisään puhallettu virtaava aine myötävaikuttaa paineen gradientin kohottamiseen suuttimen tuloau-35 kossa toisaalta siten, että saadaan aikaan ylimääräinen nopeuttava massa ja toisaalta, kun virtaava aine puhalle- 2 74939 taan hienojen suihkujen muodossa, virtausesteenä sisään virtaavaa ympäristön ilmaa ajatellen ja siten sisääntulo-poikkileikkauksen kaventamiseksi välittömästi suuttimen tuloaukossa. Virtaava aine puhalletaan sisään sen vuoksi 5 edullisesti hienoina suihkuina - seuraavassa nimitetty poikittaissuihkuiksi - jolloin poikittaissuihkuilla tulee olla suuttimeen sisään virtaavaan ympäristön ilmaan sekoittumiseen saakka sellainen ulottuvuus, joka vastaa likimain suuttimen tuloaukon etäisyyttä upokkaan sulanlaskuaukosta.

10 Poikittaissuihkujen tulee ulottua edullisesti ainakin ve-tosuuttimen keskustaan saakka.

Virtaava aine voi yksinkertaisimmassa tapauksessa olla kaasua, esim. ympäröivää ilmaa, vesihöyryä tai inert-tiä kaasua kuten typpeä. Sulan jakautumiseen voidaan edel-15 leen vaikuttaa siten, että poikittaissuihkut tuotetaan ym-päristökaasun kanssa lämmön vapautuessa reagoivan kaasun avulla. Poikittaissuihkujen kaasuna voidaan käyttää esimerkiksi vetyä tai hiilivetyjä, jotka palavat ympäröivän ilman hapen kanssa. Tämä voi olla merkityksellistä erityises-20 ti silloin, kun on jaettava osiin suuren viskositeetin omaavia sulia, esim. lasisulia, erityisesti vedettävä kuiduiksi. Virtaavana aineena poikittaissuihkujen tuottamiseksi voidaan käyttää kuitenkin myös höyrystyviä nesteitä, esim. vettä. Tämä on tarkoituksenmukaista varsinkin sil-25 loin, kun osiin jaetun sulan nopea jäähdyttäminen on välttämätön, esim. metallisulien jakamisen yhteydessä.

Poikittaissuihkuina sisään puhallettavan virtaavan aineen määrän tulee olla 2-40 paino-% vetosuuttimeen kokonaisuudessaan sisään tulevasta kaasusta. Poikittaissuihkui-30 na sisään puhallettavan kaasun määrän tulee edullisesti olla 5-20 paino-% vetosuuttimeen sisään tulevasta kaasusta.

Jos juoksevana aineena käytetään nestettä, tämän tulee edullisesti höyrystyä täysin vetosuuttimen tuloaukossa. Erityisen edullisesti voidaan käyttää neste-kaasuseosta.

35 Poikittaissuihkujen suunta niiden kohdatessa sisään- tulovirtauksen voi olla kallistettu välillä 50° sisääntulo- 3 74939 virtausta vastaan ja 25° sisääntulovirtauksen suunnassa kulloinkin vetosuuttimen akselin kohtisuorista mitattuna. Sisääntulovirtauksen tulee edullisesti olla suunnattu välillä kohtisuoraan suuttimen akselia kohti ja 30° sisään-5 tulovirtauksen suuntaa vastaan.

Poikittaissuihkujen nopeus, niiden suunta ja poikit-taissuihkuina sisään puhalletun virtaavan aineen määrä sekä paineen aleneminen vetosuuttimen tuloaukossa (jollaiseksi se muodostui ilman poikittaissuihkuja) ovat läheisessä 10 yhteydessä. Ultraäänivetosuuttimien yhteydessä saavutetaan edullisesti hyviä tuloksia, jos poikittaissuihkujen nopeus on myös ultraäänialueella, esim. välillä 1-3 kertainen ää-nennopeus. Tässä tapauksessa on poikittaissuihkuina sisään puhallettua kaasua edullisesti 8-16 paino-& vetosuuttimeen 15 kokonaisuudessaan sisään tulevasta kaasusta.

Vetotoimenpiteeseen edullisesti vaikuttavan vaikutuksen ohella ajatellen paineen alenemisen suurentamista suuttimen tuloaukossa paranee poikittaissuihkujen avulla myös menetelmän taloudellisuus oleellisesti. Sulatusupok-20 kaan sulanlaskuaukot voidaan tuoda lähemmäksi vetosuuttimen yläreunaa, niin että tulovirtauksen voimakkaamman imu-vaikutuksen vuoksi kustakin nipasta virtaa suurempi määrä sulaa ulos upokkaasta. Edelleen voivat sulanlaskuaukot olla sovitetut tiiviimmin vierekkäin, koska poikittaissuih-25 kut kohdistavat myös erotusvaikutusta yksittäisiin sulasäi-keisiin, niin ettei tapahdu vierekkäisten sulavirtojen yh-teenvirtaamista. Edullisen sovituksen yhteydessä voidaan nipat jättää pois upokkaan alasivulta. Silloin on poikittaissuihkujen erotusvaikutuksen vuoksi mahdollista antaa 30 sulan virrata ulos oleellisesti tasaisessa upokkaan alasi-vussa olevista yksinkertaisista porauksista, ilman että se johtaa tunnettuun sulan leviämiseen upokkaan alareunan alueella.

Keksinnön mukainen menetelmä aikaansaa sulasäikeen 35 tehokkaan jakautumisen vetosuuttimen tuloaukossa. Erityisesti mineraalikuitujen osiin jakamisen yhteydessä saadaan 74939 siten tulokseksi hienompia kuituja, joissa on vähemmän palloja, paksuja kuitukappaleita ja toisiinsa kiinni liimautuneita kuituja. Keksinnön mukaisesti tuotettujen kuitujen (mineraalivilla) kuidunhalkaisijän jakautumalla on 5 erittäin vähäinen jakautumisleveys.

Keksinnön mukaiselle vetosuuttimelle on tunnusomaista, että vetosuuttimen tuloaukkoon on sovitettu oleellisesti poikittain vetosuuttimeen sisään tulevan kaasuvirran suuntaan nähden paineen gradientin kohottamiseksi virtaus-10 esteitä.

Keksinnön muita yksityiskohtia selitetään jäljessä seuraavien kuvioiden yhteydessä.

Kuvioissa annetut numerot kuvaavat seuraavia rakenne- ja toimintaelementtejä: 15 1 Sulatusupokas 2 Mineraalisula 3 Upokkaan sulanlaskuaukko 4 Sulavirta 5 Vetosuuttimen tuloaukko 20 6 Vetosuuttimen veto-osa 7 Käyttösuihkusuutin 8 Käyttökaasukammio 9 Käyttökaasun syöttöjohto 10 Diffuusori 25 11 Tulovirtaus 12 Poikittaissuihku 13 Kaasujohto poikittaissuihkuja varten 14 Poikittaissuihkusuutin

Kuviossa 1 on esimerkin tapaan esitetty laite, joka 30 on tarkoitettu mineraalikuitujen valmistamiseksi suutinve-tomenetelmän mukaisesti. Sulatusupokas 1 sisältää mineraa-lisulaa 2. Sulatusupokkaan alasivulla sijaitsevat sulanlas-kuaukot 3, jotka on sovitettu riviin peräkkäin. Sulanlasku-aukoista 3 tulevat ulos sulavirrat 4. Sulavirrat 4 menevät 35 alapuolella kohtisuoraan piirustuksen tasoon nähden esitet tyyn rakomaiseen vetosuuttimeen. Vetosuutin muodostuu suut- 5 74939 timen tuloaukosta 5, veto-osasta 6 ja alapuolelle sovitetusta diffuusorista 10. Edelleen vetosuutin sisältää käyt-tösuihkusuuttimia 7, joita syötetään käyttökaasukammiosta 8. Käyttökaasukammioon 8 tuodaan ei-esitetyn käyttökaasu-5 johdon välityksellä 3-12 ilmakehän alaista painekaasua. Painekaasun painetta lasketaan käyttösuihkusuuttimen 7 avulla. Käyttösuihkusuuttimien 7 tuottamat käyttösuihkut aikaansaavat alipaineen vetosuuttimessa, niin että ympäristöstä vetosuuttimen yläpuolelta imeytyy ympäröivää il-10 maa vetosuuttimeen muodostaen tulovirtauksen 11.

Tulovirtauksessa vaikuttavan paineen gradientin vaikutuksen alaisena jakautuu sulasäie 4 suuttimen tuloaukon 5 alueella useiksi yksittäissäikeiksi, jotka sitten vedetään edelleen suuttimen veto-osaan. Tulovirtauksen vaiku-15 tus sulasäikeeseen on sitä suurempi, mitä suurempi on paineen gradientti tulovirtausta pitkin.

Keksinnön mukaisesti on käyttökaasukammiosta 8 sovitettu lisäporauksia 14, jotka suuntautuvat viistosti vetosuuttimen akseliin nähden ja ylöspäin. Porauksien 14 20 kautta tulevat poikittaissuihkut 12, jotka suuntautuvat oleellisesti poikittain tulovirtaukseen 11 nähden, joka muodostuisi ilman poikittaissuihkuja. Tässä esitetyssä sovituksessa poraukset 14 on sovitettu suuttimen tuloaukon 5 molemmille puolille aina kahden sulavirran 4 väliin.

25 Kuvion 1 mukaisessa erityisessä sovituksessa, jossa sulanlaskuaukon 3 etäisyys vetosuuttimen tuloaukosta 5 on 5-6 mm, saadaan riittävän ulottuvuuden omaavat poikittaissuihkut aikaan silloin, kun poikittaissuuttimien 14 halkaisija on 0,2 mm ja paine käyttökaasukammiossa 8 5 baria. 30 Kuvio 2 esittää vastaavaa esitystä kuin kuvio 1 jon kin verran suurennetussa muodossa. Sulatusupokas sisältää tällöin alasivullaan kaksinkertaisen, toisiinsa nähden lomittain siirretyn nipparivin 3, 3'. Poikittaissuihku 12 puhalletaan ainoastaan yhdeltä, sulasuihkuun 4 ja vast. 4' 35 nähden vastakaiselta vetosuuttimen sivulta tulovirtaukseen.

Kuvio 3 esittää vetosuuttimesta ja sulatusupok-kaasta mudostuvaa vetosuutinta perspektiivimuodossa.

6 74939

Sulatusupokkaan 1 alasivulla on nähtävissä kaksinkertainen rivi sulan laskunippoja 3 ja 3'. Keksinnön mukaisesti vetosuutin sisältää vetosuuttimen tuloaukossa 5 olevia porauksia poikittaissuihkuja 14 varten/ joita syötetään 5 käyttökaasukammiosta 8.

Kuviot 4, 5, 6 ja 7 esittävät poikittaissuihku-suuttimien rakenteen erilaisia mahdollisuuksia. Kuvio 4 esittää ensiksi suurennettuna esityksenä suuttimen tulo-aukon 5 oikeaa puolta, jollainen suutin on esitetty kulo vioissa 2 ja 3. Poikittaissuihkusuutinta 14 ja käyttösuih-kusuutinta 7 syötetään yhteisestä käyttökaasukammiosta 8 painekaasulla, jolloin poikittaissuihku 12 muodostuu sellaiseksi kuin nuolella on osoitettu. Vastakohtana kuvioille 2 ja 3 poikittaissuihkusuutin 14 on tässä tapauk-15 sessa tehty laajenevan osan omaavaksi Lavalin suuttimek- si. Kuvion 5 mukaisessa suoritusmuodossa on erillinen syöttöjohto 13 poikittaissuihkuja 12 varten. Tämä sallii paineen säätämisen poikittaissuihkun kaasunsyöttöjohdossa 13 käyttökaasukammiossa 8 vallitsevasta käyttösuihkun 20 kaasunpaineesta riippumattomasti.

Kuviossa 6 on esitetty poikittaissuihkun kaasun-syöttöjohdon 13 suoritusmuoto, joka sallii poikittaissuihkun 12 suunnan vaihtelemisen. Poikittaissuihkun kaasun-syöttöjohto 13 muodostuu tällöin vetosuuttimen tuloaukon 25 ääriviivaan mukautetusta putkesta 15 poikittaissuihkusuut- timineen 14. Putkea 15 voidaan kiertää akselinsa ympäri, niin että poikittaissuihkun 12 suuntaa voidaan muunnella osoitetun nuolen 16 mukaisesti.

Kuvion 7 suoritusmuoto esittää kuvioita 4, 5 ja 30 6 vastaavaa yksityiskohtaa, jolloin tässä tapauksessa poikittaissuihkusuutin 14 on säädettävissä poikittaissuihkun 12 ulostulosuunnassa. Tällöin on vetosuuttimen yläsivulla porauksia, joihin voidaan viedä sisään pieniä putkia 17. Putkia voidaan siirtää pituusakseliaan pitkin 35 esitetyn nuolen 18 mukaisesti. Tällä tavalla voidaan 74939 7 mekaanisia virtausesteitä 17 yhdistää poikittaissuih-kuihin. Tällöin ei putken 17 siirrettävyys ole välttämätön samana pysyvässä käytössä. Luonnollisesti voidaan putkea 17 syöttää myös käyttökaasun syöttöjohdosta 8, 5 jos poikittaissuihkun kaasunpaineen erillinen säätö ja putken 17 siirrettävyys ei ole välttämätön. Kuvioiden 5, 6 ja 7 mukaiset suoritusmuodot ovat erityisen sopivia, kun poikittaissuihkun virtaavana aineena on muu kuin käyt-tökaasu. Käytettäessä vettä poikittaissuihkunesteenä vai-10 kuttaa veden jäähdytysvaikutus erityisen edullisesti vetosuuttimen elinikään.

Kuviot 8-13 esittävät sulatusupokkaan laskuauk-kojen 3 ja poikittaissuihkujen 12 edullisia suhteellisia sovituksia. Kuviot 8-12 esittävät kukin suuttimen tulo-15 aukon 5 päällyskuvantoa, jolloin sulanlaskuaukot suuttimen tuloaukkoon on projisoitu sisäpuolelle. Kuvio 8 esittää kaksinkertaista riviä sulanlaskuaukkoja 3 ja 3'. Poi-kittaissuihkut 12 osoittavat aina suuttimen tuloaukon yhdeltä sivulta vastakkaisella sivulla olevan sulan las-20 kuaukon suuntaan.

Kuviossa 9 on esitetty vastaava sovitelma, jolloin kuvion 8 jokainen poikittaissuihku 12 on korvattu kahdella kulmassa toisiinsa nähden suuntautuvalla poikittaissuih-kulla 12. Täten kohoaa vielä poikkileikkausta kaventava 25 vaikutus suuttimen tuloaukkoa 5 kohti ja paineen gradientti poikittaissuihkujen vaikutuksesta.

Kuvio 10 esittää vastakohtana kuvioiden 8 ja 9 mukaisille rakomaisille vetosuuttimille ympyränmuotoista vetosuutinta. Sellaista sovitelmaa käytetään, kun kuviota 30 2 ajatellaan pyörähdyssymmetrisen sovitelman leikkauksena.

Poikittaissuihkut on suunnattu aina kahden sulanlaskuau-kon 3 väliin.

Kuvio 11 esittää sovitelmaa, jossa on kolme riviä sulan laskuaukkoja 3, jolloin poikittaissuihkut 12 on 35 suunnattu aina keskimmäisen rivin sulavirtoja kohti.

8 74939

Kuviossa 12 on kuvion 11 poikittaissuihkut 12 korvattu aina kahdella toisiaan kohti suunnatulla poikit-taissuihkulla 12 kuviota 9 vastaavasti.

Kuvion 9 ja kuvion 12 mukaisten poikittaissuih-5 kujen sovitusten yhteydessä voi kulloinkin parittain tasossa kohtisuoraan vetosuuttimen keskitasoon nähden toisiaan kohti suunnatuilla poikittaissuuttimilla 12' ja 12" olla erilaiset kulmat vetosuuttimen keskitason suunnassa# niin että ne eivät kohtaa toisiaan. Tämä on esitetty kulo viossa 13. Kuvio 13 esittää kuvion 9 ja vast, kuvion 12 leikkausta.

Kuviot 14, 15 ja 16 esittävät mekaanisten virtausesteiden 20 sovituksia. Kuviot 14 ja 15 esittävät vetosuuttimen tuloaukon 5 päällyskuvantoja. Vetosuuttimen 15 yläsivua on merkitty numerolla 19, numerolla 12 piirustuksen tasoon sisään projisoituja sulan laskuaukkoja. Virtauseste 20 on peltikaistale, joka suuntautuu poikittain rakomaisen suuttimen tuloaukon 5 poikki. Peltikaistale 20 on edullisesti juotettu ainoastaan vetosuuttimen yh-20 delle sivulle (juottokohta 21), niin että vetosuutin voi daan avata esim. käynnistämisen yhteydessä tai puhdistamista varten.

Kuvio 16 esittää kuvion 14 mukaisen vetosuuttimen pystyleikkausta virtausesteen 20 sovittamisen selventä-25 miseksi.

Kuviot 17, 18 ja 19 esittävät paineen alenemisen mittauksia rakomaisen vetosuuttimen suuttimen tuloaukossa. Koska paineen mittaukset ovat erittäin vaikeita tosiasiallisesti kuidutukseen käytettyjen rakosuuttimien yhteydes-30 sä, joiden raonleveydet ovat noin 4 - 8 mm, rakennettiin sellaisen vetosuuttimen 6-kertaa suurennettu malli. Mallissa vetosuuttimen raonleveys oli 24 mm ja vetosuuttimen tuloaukon ääriviivan kaarevuussäde 6 mm. Vetosuuttimen alapuolelle tuotettiin riittävä alipaine, niin että suut-35 timen ahtaimpaan kohtaan syntyi paine 0,53 baria. Tämä 9 74939 vastaa painetta, joka muodostuu tähän kohtaan mittakaavan mukaisen ultraäänivetosuuttimen yhteydessä. Sen jälkeen mitattiin painesondilla isobaarit tulovirtauksesta.

Ilman poikittaissuihkuja saadaan tulokseksi kuvi-5 ossa 17 esitetty isobaariprofiili. Sen jälkeen mitattiin vastaava poikittaissuihkuilla varustettu sovitelma. Sovi-telma ja mittaustulokset on esitetty kuviossa 18. Poikit-taissuihkut 12 tulevat kulmassa 10° vetosuuttimen symmetria-akselin suhteen kohtisuorassa olevaa suuntaa vastaan. 10 Poikittaissuihkujen syöttöjohtoihin 13 vaikutettiin paineella 6 baria. Poikittaissuihkusuuttimien 14 halkaisija oli 3 mm.

Kuvio 19 esittää kuvion 18 mukaisen isobaaripro-fiilin pitkittäisleikkausta viivaa 19 - 19 pitkin. Yhte-15 näinen musta viiva 19 kuviossa 19 merkitsee vetosuuttimen yläreunaa numeron 19 mukaisesti kuviossa 18.

Kuviot esittävät selvästi poikittaissuihkujen vaikutuksen paineen alenemiseen suuttimen tuloaukossa. Tosiasialliset suhteet lienevät vielä selvemmät, kun kuuma 20 sulavirta vaikuttaa lisäksi paineprofiiliin.

Claims (9)

74939

1. Menetelmä sulien jakamiseksi osiin suutinveto-menetelmän mukaisesti, tunnettu siitä, että veto- 5 suuttimen (5, 6, 10) tuloaukkoon (5) on sovitettu oleellisesti poikittain vetosuuttimeen sisään tulevan kaasuvirran (11) suuntaan nähden paineen gradientin kohottamiseksi virtausesteitä (12, 12', 12", 20).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- 10. e t t u siitä, että virtausesteeksi suihkutetaan tulo- virtaukseen (11) virtaavaa ainetta (12, 12', 12").

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sisään suihkutettu virtaava aine (12, 12', 12") on 2-40 paino-% vetosuuttimeen (5, 6, 15 10) kokonaisuudessaan sisään tulevasta kaasusta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtausesteiksi puhalletaan sisään kaasusuihkuja (12, 12', 12"), joilla on ulottuvuus, joka vastaa likimain sulan (2) laskuaukon (3, 3') etäisyyttä 20 vetosuuttimen (5, 6, 10) tuloaukosta (5).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään rakomaista ve-tosuutinta (5, 6, 10), johon tulee sisään useita riviin sovitettuja sulavirtoja (4, 4'), ja kaasua puhalletaan 25 kahden sulavirran väliseen välitilaan kulloinkin ainoastaan vetosuuttimen yhdeltä sivulta, nimittäin vierekkäisiä välitiloja ajatellen aina vastakkaisilta sivuilta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään pitkänomaista 30 rakomaista vetosuutinta (5, 6, 10), johon tulee sisään lomittain siirretty kaksoisruuvi sulavirtoja (4, 4') ja kaasua suunnataan aina vetosuuttimen yhdeltä sivulta vastakkaisella sivulla sisään tulevaa sulavirtaa kohti.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetel- 35 mä, tunnettu siitä, että virtaavan aineen suihkut (12, 12', 12") on kallistettu välillä 50° sulavirtaa (-50°) 11 74939 vastaan -25° sulavirran (+25°) suuntaan, edullisesti -30°-0° kohtisuoraan vetosuuttimen (5, 6, 10) keskitasoon nähden olevaa suuntaa vastaan.

8. Vetosuutin sulien jakamiseksi osiin suutinveto-5 menetelmän mukaisesti, tunnettu siitä, että vetosuuttimen (5, 6, 10) tuloaukossa (5) on virtausesteitä (12, 12', 12", 20).

9. Vetosuutin sulien jakamiseksi osiin suutinveto-menetelmän mukaisesti, tunnettu siitä, että veto- 10 suuttimen (5, 6, 10) tuloaukkoon (5) on sovitettu suutti-mia (14) virtaavan aineen suihkujen (12, 12', 12") aikaansaamiseksi, joiden akseli suuntautuu välillä -50° ja +25° vetosuuttimen keskitasoa kohti olevaan kohtisuoraan nähden. 74939