FI74940B - Dragmunstycke foer delning av smaeltor. - Google Patents

Description

1 74940

Vetosuutin sulien jakamiseksi osiin

Esillä olevan keksinnön kohteena on vetosuutin sulien jakamiseksi osiin suulakepuristusmenetelmän mukaisesti.

5 Suulakepuristusmenetelmä on hyvin vanha mineraali- sulien kuidutusmenetelmä. Sille on tunnusomaista erityisesti yksinkertaisuus, koska siinä ei ole mitään mekaanisesti liikutettuja osia, jotka tulevat kosketukseen kuumien mine-raalisulien kanssa. Kuitenkaan suulakepuristusmenetelmä ei 10 voinut päästä voitolle kaksivaiheisiin menetelmiin verrattuna, koska siten saaduilla kuiduilla on riittämätön pituus ja epätyydyttävä kuidunpaksuuden jakautuma keskimääräisen kuidunpaksuuden ollessa suhteellisen suuri. Pitempien kuitujen saamiseksi ovat sen vuoksi päässeet voitolle mene-15 telmät, jotka käsittävät ensimmäisen mekaanisen kuidunmuo-dostusvaiheen keskipakovoiman avulla (keskipakopyörä- tai keskipakorumpumenetelmä) ja siihen liittyvän aerodynaamisen vetovaiheen.

DE-patenttijulkaisussa 11 31 853 on esitetty veto-20 suutin mineraalisulien hajottamiseksi. Vetosuuttimen tulo-aukon alapuolelle johtaa käyttösuihkut menetelmälle välttämättömän paine-eron synnyttämiseksi. Vetosuuttimen tuloau-kon poikkipinnalle on esitetty tietty mitoitus sulan virtauksen poikkipintaan nähden. Lisäksi vetosuuttimessa on 25 kartiomaisesti laajeneva jäähdytyskammio, joka on varustettu pyöreällä raikkaan ilman raolla. Käytännössä on todettu, että tämän tunnetun vetosuuttimen virtauskentässä voi olla häiriöitä, jotka vaikuttavat haitallisesti kuidun muodostumisprosessiin ja jotka häiriöt jatkuvat siitä, että käyttö-30 suihkut sekoittuvat vetosuuttimessa jäähdytysilman kanssa.

Ohuiden kuitujen valmistamiseksi, joiden halkaisija on alle 5 μ, käytetään teollisesti kaksivaiheisia aerodynaamisia menetelmiä, jolloin ensimmäinen vaihe muodostuu suulakepuristusmenetelmästä ja toinen vaihe puhallusmenetel-35 mästä (Jet-Blast).

Vasta EP-hakemusjulkaisussa 38 989 esitetty tieto, että vetosuuttimen tietynlaisella muotoilulla suulakepu- 2 74940 ristusmenetelmän yhteydessä voidaan suorittaa kaksivaiheinen kuidunmuodostus, johti kilpailukykyisen suulakepuris-tusmenetelmän kehittämiseen. Sen mukaan jakautuu vetosuut-timen sisään tuleva sulavirta vastaavasti muotoillun pai-5 neen alenemisen vaikutuksesta dp/dl vetosuuttimen tuloau-kossa useiksi yksittäissäikeiksi (1. vaihe), joita sitten vedetään seuraavassa vetovyöhykkeessä oleellisesti vakiossa paineessa edelleen (2. vaihe). Tämän menetelmän erityisen kriittisiä parametrejä ovat sisääntulovirtaus, siirty-10 minen sisääntulovirtauksesta vetovirtaukseen ja oleellisesti vakion paineen ylläpitäminen vetovyöhykkeessä riittävän pitkällä matkalla.

Näiden kriittisten parametrien ottamiseksi huomioon määrätään EP-hakemusjulkaisun 38 989 erityisten ratkaisueh-15 dotusten mukaisesti vetosuuttimen tuloaukon yläpuolella vallitseva paine ja vetoalueen päässä vallitseva paine. Käytettäessä edullisesti käyttösuihkusuuttimia paineen alenemisen aikaansaamiseksi nämä on sovitettu vetoalueen alapuolelle .

20 Energiateknisistä ja muista syistä olisi kuitenkin toivottavaa sovittaa käyttösuihkut vetoalueen yläpuolelle. Sellaisen sovituksen yhteydessä käyttökaasu olisi lisäksi jäähdytysaineena vetosuuttimen tuloalueella (suuttimen yl-reunan jäähdyttäminen) ja vetoalueella sekä vetoväliainee-25 na, myös kuitu/kaasu-dispersion ohentamiseksi että käytettävissä suuttimen seinän jäähdyttämiseen. Tätä vastaan oli se seikka, että käyttösuihkujen sekoittuminen suuttimen tu-loaukkoon imettyyn ilmaan - seuraavassa nimitetty imuilmak-si - johtaa kuidunmuodostusprosessin huomattavaan häiriin-30 tyrniseen.

Nyt havaittiin, että käyttökaasun ja imuilman sekoittaminen voidaan suorittaa kuidunmuodostusprosessia ajatellen häiriöttömästi, jos käyttösuihkut tulevat vetosuuttimeen mahdollisimman läheltä suuttimen tuloaukon alapuolelta ja 35 ne tulevat sisään oleellisesti yhdensuuntaisesti vetosuuttimen akseliin nähden (ympyräsymmetrisen vetosuuttimen yhtey- 3 74940 dessä) tai vetosuuttimen keskitasoon nähden (rakomaisen ve-tosuuttimen yhteydessä).

Seuraava selitys koskettelee erityisesti mineraali-sulien kuidutusta. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu 5 mineraalisuliin, vaan se käsittää myös orgaanisten ja muiden epäorgaanisten materiaalien kuidutuksen, erityisesti myös metallisulien jakamisen osiin.

Esillä olevan keksinnön kohteena on vetosuutin sulien jakamiseksi osiin suulakepuristusmenetelmän mukaises-10 ti käsittäen suuttimen tuloaukon, suuttimen tuloaukon alapuolella vetosuuttimen sisään tulevat käyttösuihkut ja hivenen laajenevan veto-osan.

Keksinnön mukaisen ratkaisun tarkoituksena on taata vetosuuttimessa mahdollisimman häiriötön kuidunmuodostuspro-15 sessi, niin että kuiduille aikaansaadaan mahdollisimman yhtenäinen halkaisija. Kuituhalkaisijoiden yhtenäisyyttä tarkastellaan jäljempänä selityksen erityisessä osassa. Keksinnön tavoitteena on siis suhteellisen pienet poikkeamat kuitujen halkaisijoissa. Edellä mainitun tavoitteen saavuttami-20 seksi keksinnön mukaiselle vetosuuttimelle on tunnusomaista, että a) suuttimen tuloaukon ääriviiva suuttimen yläreunasta kulkee ensiksi säteen 1*2 ulkopuolella, joka on 40 % vetosuuttimen kapeimmasta poikkileikkausmitasta d, ja sen 25 jälkeen yhdensuuntaisesti vetosuuttimen akselin kanssa tai enintään 2° siitä eroten vetosuuttimen yläreunan alapuolella syvyyteen, joka ei ole suurempi kuin vetosuuttimen pienin poikkileikkausmitta d; b) suuttimen tuloaukkoon liittyy veto-osa, jonka 30 ylempi poikkileikkausmitta on 1,5-2,4 kertaa niin leveä kuin vetosuuttimen kapein poikkileikkausmitta d; c) veto-osa laajenee ainakin vetosuuttimen kapeimman poikkileikkausmitan d 6-kertaisella pituudella laajenemis-kulman ollessa 1-2,4°, ja 35 d) suuttimen tuloaukon alareunan ja veto-osan ylä- 74940 reunan väliseen välipoikkileikkaukseen on sovitettu käyt-tösuihkusuuttimia, joiden akseli on kallistettu välillä 5 ja -2° vetosuuttimeen nähden.

Suuttimen tuloaukon alareuna ja veto-osan yläreuna 5 sijaitsevat kohtisuoraan vetosuuttimen akseliin ja vast, keskitasoon nähden olevassa tasossa.

Käyttösuihkujen ja ilmuilman sekoittaminen tulee edullisesti tapahtua vakiossa ja molemmille samassa paineessa. Imuilmalla tulee sen mukaisesti olla suuttimen 10 tuloaukon päässä sama paine kuin käyttösuihkuilla käyttösuihkujen laskuaukossa. Suuttimen tuloaukko on itse sen vuoksi edullisesti tehty Lavalin suuttimeksi, jossa on suppeneva osa, jossa paine laskee kriittiseksi paineeksi saakka ja sen jälkeen laajeneva osa, jossa paine 15 laskee edelleen suuttimen veto-osassa määrättyyn paineeseen saakka.

Suuttimen tuloaukko toimiii myös silloin vielä Lavalin suuttimena, kun suppenevaan suuttimen tuloaukko-osaan liittyvällä osalla on vakio poikkileikkaus, toisin 20 sanoen ääriviiva kulkee yhdensuuntaisesti vetosuuttimen akselin kanssa. Se johtaa tällöin nimittäin tulovirtauk-sen irtoamiseen tuloaukon ääriviivasta, joka aikaansaa pienemmän kapeimman virtauksen poikkileikkauksen, jonka yhteydessä säätyy kriittinen paine, kun suuttimen ääri-25 viivan tosiasiallinen poikkileikkaus. Tästä kapeimmasta virtauksen poikkileikkauksesta virtaus laajenee sitten jälleen suuttimen poikkileikkaukseen suuttimen tuloaukon päässä. Muodostuu siis Lavalin virtaus "ilman seinämää". Myös käyttösuihkusuuttimet tehdään edullisesti Lavalin 30 suuttimiksi, niin että paine laskee jo suuttimen sisäpuolella veto-osassa toivotuksi paineeksi.

Paineen gradientti vetosuuttimen tuloaukossa ennen kapeinta poikkileikkauskohtaa d saadaan vetosuuttimen tuloaukon muotoilulla. Paineen gradientin tulee olla 35 yli Δ/ρ . d/Δ 1 = 1,2 baria.

5 74940

Kun vetosuuttimen tuloaukon ääriviiva kulkee vetosuuttimen yläreunasta säteiden ja välillä, jotka ovat 25% ja 40% kapeimmasta poikkileikkausmitasta d, saavutetaan paineen gradientit Δρ . d/Δ 1 välillä 5 1,2 ja 2. Arvolla d = 4 mm paineen gradientti Δρ kautta Δ 1 voi olla välillä 0,3 ja 0,5 baria millimetriä kohti.

Mutta on myös mahdollista tuottaa vaadittavat paineen gradientit siten, että suuttimen tuloaukossa puhalletaan kaasusuihkuja (poikittaissuihkuja) tulovirtaukseen 10 oleellisesti poikittain tulovirtauksen suuntaa kohti, joka muodostuisi ilman kaasusuihkuja. Täten on poikittaissuih-kujen nopeudesta ja niiden voimakkauudesta riippuvaisesti (toisin sanoen suhteessa imuilman massavirtaan sisään puhalletun poikittaissuihkujen massavirrasta saavutetta-15 vissa suhteelliset paineen gradientit Δρ . d : Δΐ on 1,2-4 baria. Kaasusuihkut puhalletaan sisään edullisesti jonkin verran sen kohdan yläpuolelta, jossa muodostuu kriittinen paine. Ne saavat toisaalta aikaan sisääntulo-poikkileikkauksen kapenemisen ja asettavat edelleen yli-20 määräisiä nopeutettavia kaasumassoja käyttöön. Poikittais-suihkuina sisään puhalletun kaasun massavirran tulee olla edullisesti 2 - 40% imuilmavirrasta, erityisesti 5 - 20% imuilmavirrasta. Sen nopeus on edullisesti 1-3 kertaa äänennopeus.

25 Erityisen edullisesti yhdistetään edullinen sisään- tuloääriviiva käyttämällä poikittaissuihkuja, jolloin saavutetaan edulliset paineen gradientit Δρ · d/Δ 1 = 2,4-4 baria. Vetosuuttimelle, jonka d = 4 mm, tämä merkitsee paineen alenemista 0,3 - 0,5 baria 0,5 mm pi-30 tuudella.

Erityisen edullista kuitujen muodostamiseksi on tehdä suutinrakenteen reuna, jolla sisääntulovirtaus ja käyttösuihkut tulevat kosketukseen keskenään, terävä-särmäiseksi, niin että sekä imuilma että myös käyttö-35 kaasu johdetaan kohtaamiseen saakka. Kuitenkin täytyy tällöin suuttimen valmistuksen valmistusteknisiä kustan- 6 74940 nuksia verrata käyttösuihkun ja imuilman sekoittamisen yhteydessä esiintyviin pienempiin häiriöihin. Erityisen edullisesti tehdään käyttösuihkut useiksi oleellisesti yhdensuuntaisesti rakomaisen vetosuuttimen keskitason 5 kanssa tai säteelle ympyränmuotoisen vetosuuttimen akselin ympärille sovitetuiksi yksittäisporauksiksi. Tällöin tulee käyttösuihkusuuttimien olla erityisen edullisesti niin tiiviisti vierekkäin sovitettuja, että laajenevan osan ulostulopoikkileikkaukset limittyvät.

10 Koska ihannetapaus, jolloin imuilmavirtauksen ja käyttösuihkujen välinen suutinrakenne on tehty terävä-särmäiseksi, on ainoastaan hyvin vaikeasti teknisesti toteutettavissa, on menetelmän suorittamisen ja/tai suut-timen rakenteen yhteydessä otettava huomioon imuilma-15 virran ja käyttösuihkun jälkilaajeneminen virtausonte-lossa, joka syntyy imuilmavirran ja käyttösuihkun väliseen välipoikkileikkaustasoon. Jälkilaajenemisen vuoksi alenee käyttösuihkujen ja imuilman paine edelleen väli-poikkileikkauksen alapuolella. Käyttösuihkun ja imuilma-20 virtauksen saman paineen vaatimuksen on täytyttävä tapahtuneen jälkilaajenemisen jälkeen olevalla alueella. Kaa-suvirtojen poikkileikkauksen, paineen, lämpötilan ja nopeuden muutosten välinen yhteys on tunnettu yleisestä virtausopista. Keksinnön mukaisten sulia varten tarkoitet-25 tujen jakosuuttimien ollessa kyseessä täytyy sulien vaikutus kaasuvirtaukseen ottaa huomioon. Tämä tapahtuu tarkoituksenmukaisesti esikokeiden pohjalta, koska teoreettinen tiedonsaanti kaasuvirtausten parametreistä tuskin on enää mahdollinen.

30 Sisääntulo-osan pituuden vetosuuttimen yläreunas ta välipoikkileikkauksen tasoon saakka tulee olla mahdollisimman lyhyt. Sisääntulo-osan pienin pituus on käyttö-kaasun syötön välttämättömien edellytysten ja käyttökaa-susuuttimien rakenteen määräämä.

35 Sisääntulo-osan pituutta 0,2 d (d = vetosuuttimen pienin poikkileikkausmitta)voidaan sen vuoksi rakenteelli- 7 74940 sista syistä tuskin alittaa. Sisääntulo-osan pituuden tulee edullisesti olla alle 0,8 d, erityisen edullisesti sen tulee olla välillä 0,5 d ja 0,8 d.

Vaatimus, että vetosuuttimen tuloaukon tulee olla 5 mahdollisimman lyhyt, edellyttää virtausteknisesti sinänsä epäedullista, hyvin ahdasta käyttösuihkun syöttöjohdon poikkileikkausta, sekä virtauksen samoin epäedullista te-räväsärmäistä, likimain suorakulmaista poikkeutusta käyttösuihkun syöttöjohdosta käyttösuihkusuuttimeen. Edelleen 10 edellyttää suuren käyttösuihkupaineen ja nopeuden vaatimus vetosuuttimen sisääntulo-osalta suurta muototarkkuutta. Tämä suuri muototarkkuus ei ole taattavissa rakomaisilla käyttösuihkusuuttimilla, jollaisia tavanomaisesti käytettiin tekniikan tason vastaavanlaisissa rakenteissa. Käyt-15 tösuihkusuuttimet on sen vuoksi tehty useiksi tiiviisti vierekkäin sijaitseviksi yksittäisporauksiksi, joita syötetään oleellisesti suorakulmaisesti tätä tarkoitusta varten samoin yksittäisporauksista muodostuvista käyttökaasun syöttöjohdoista. Yksittäisporausten väliin jäävät sillat 20 takaavat tulo-osan vaaditun muototarkkuuden.

Paineen jakautuminen vetosuuttimen veto-osassa on olellisesti veto-osan laajenemiskulman määräämä. Edelleen tämä riippuu vetosuuttimeen sisään tulevan sulan määrästä, sen viskositeetista ja lämpötilasta, ylipäänsä kui-25 dutettavan mineraalisulan kuidutusominaisuuksista. Sopiva laajenemiskulma vakion paineen aikaansaamiseksi veto-osassa saadaan tarkoituksenmukaisesti selville koesuutti-messa.

Veto-osan pituuden, jossa täytyy ylläpitää vakiota 30 painetta, tulee edullisesti olla 8-20 kertaa vetosuuttimen kapein poikkileikkausmitta d.

Vetosuuttimessa on edullisesti veto-osan päässä poikittain vetosuuttimen akseliin ja vast, keskitasoon nähden oleva poraus, joka mahdollistaa staattisen paineen-35 mittauksen vetosuuttimessa käytön aikana. Käytön aikana tapahtuvat paineen muutokset, esim. vetosuuttimen yläpuo- 8 74940 lella sijaitsevan sulatusupokkaan säädön vuoksi, voidaan todeta silloin jaksottaisesti tai jatkuvasti käytön aikana paineenmittauksella. Silloin on mahdollista jälleen saada aikaan ennalta valittu asetuspaine muuttamalla käyttösuih-5 kujen nopeutta, sulatusupokkaan ja vetosuuttimen välimatkaa tai laa.jemiskulmaa vetosuuttimen veto-osassa. Esimerkiksi sulatusupokkaan ja vetosuuttimen välimatkan suurentaminen johtaa siihen, että suuttimeen tulee vähemmän sulaa ja siten vetosuuttimen veto-osan päässä vallitseva paine 10 alenee. Käyttösuihkujen nopeuden kohottaminen vaikuttaa samoin paineen kohoamista vastaan vetosuuttimen päässä.

Myös vetosuuttimen laajenemiskulman suurentaminen johtaa paineen alenemiseen.

Jatkuva tai jaksoittainen paineenmittaus veto-15 suuttimen veto-osan päässä käytön aikana paineen vastaavan säädön yhteydessä ennalta määrättyyn asetusarvoon takaa tasaläatuisen kuidutuksen pitkinä käyttöaikoina.

Pitkänomaisissa rakomaisissa vetosuuttimissa voi lisäksi esiintyä se ongelma, että kaasunvirtausten joh-20 dosta vetosuuttimen raon suunnassa esiintyy epävakavuutta pituussuunnassa. Sen vuoksi tulee rakomaisten suuttimien yhteydessä kapeimman poikkileikkauspinnan sivujen suhteen olla enintään 1:10, edullisesti sivujen suhde on 1:5 -1:8. Pitemmät raot omaavat vetosuuttimet yhdistetään sen 25 vuoksi edullisesti elementeistä, joiden ulottuvuus raon suunnassa on enintään 10 kertaa kapein poikkileikkaus-mitta d, jolloin yksittäiset elementit on erotettu laipoilla toisistaan. Erityisen edullisesti tehdään jokainen elementti yksittäin säädettäväksi ajatellen sen etäisyyt-30 tä sulatusupokkaasta ja/tai veto-osan laajenemiskulmaa ja/tai käyttösuihkujen paineen kaasunsyöttöä. Jokaisessa elementissä tapahtuu silloin toisista riippumattomasti paineenmittaus veto-osan päässä käyttöedellytysten säätämiseksi .

35 Keksinnön muita yksityiskohtia selitetään jäljessä seuraavien kuvioiden yhteydessä.

9 74940

Kuvio 1 esittää kaavamaisena esityksenä keksinnön mukaista vetosuutinta sekä paine- ja nopeuskäyriä veto-suuttimen sisällä.

Kuvio 2 esittää vetosuuttimen tuloaukon suuren-5 nettua esitystä (yksityiskohta X kuviosta 1).

Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaisen esityksen leikkausta 3-3.

Kuvio 4 esittää perspektiivisenä esityksenä korkeudeltaan säädettäviä vetosuutinsegmenttejä, jolloin veto-10 suuttimen veto-osassa on automaattinen paineensäätö.

Kuviot 5, 6 ja 7 esittävät poikittaissuihkujen sovituksia.

Kuviot 8, 9 ja 10 esittävät erilaisten mineraali-sulien keksinnön mukaisesti saatuja kuidunpaksuuden jakau-15 tumia.

Kuviot 11 ja 12 esittävät vetosuuttimen sisääntulo-osan valmistusmenetelmiä.

Kuvio 1 esittää vasemmalla sivulla sulatusupok-kaan 1 ja vetosuuttimen 2 yhdistelmän kaavamaista esitystä. 20 Upokas 1 sisältää mineraalisulaa 3. Sulatusupokkaassa on alareunassaan sähköisesti kuumennettava sulanlaskuosa 4 sulanulostulonippoineen 5. Vetosuutin muodostuu sisääntulo-osasta 6 ja veto-osasta 7. Siirtymäkohdassa sisääntulo-osasta 6 veto-osaksi 7 tulevat käyttösuihkut 8 si-25 sään veto-osaan. Käyttösuihkut 8 syötetään painekaasukam- mioista 9. Painekaasukammioihin 9 johtavia syöttöjohtoja ei ole esitetty. Käyttösuihkujen 8 imuvaikutuksen vuoksi imeytyy sisään ympäristökaasua vetosuuttimen tuloaukon yläpuolelta. Muodostuu sisääntulovirtaus 10. Sulatusupok-30 kaan 1 alareunassa olevasta nipasta 5 ulos tuleva sula- virta 11 nopeutuu tulovirtauksen imuvaikutuksen alaisena ja kapenee. Paineen alenemisen johdosta suuttimen tulo-aukossa jakautuu sulavirta 11 suunnilleen kohdassa Z useiksi yksittäisiksi sekundäärisäikeiksi 12. Suuttimen 35 tuloaukon rakenteellisia tunnusmerkkejä selitetään myö hemmin kuvion 2 suurennetun leikkauskuvan yhteydessä.

10 74940

Kuvio esittää edelleen porauksen 13, joka suuntautuu poikittain vetosuuttimen keskitasoon nähden ja jota käytetään paineenmittaukseen paineenmittauskojeen 14 avulla.

Kuvion 1 oikea puoli esittää paine- ja nopeussuh-5 teitä vetosuuttimen sisällä. Tällöin p merkitsee veto- suuttimessa vallitsevaa painetta. Kriittiset tasot, kuten suuttimen yläreuna A, vetosuuttimen tuloaukon pää (väli-poikkileikkaus) B ja veto-osan pää C, on siirretty paineja nopeusdiagrammaan. Diagramma esittää, että kaasun-10 paine alenee vetosuuttimen tuloaukon yläpuolella ensiksi hitaasti ja suunnilleen vetosuuttimen yläreunan korkeudella olevan tason läpi kulkiessaan sillä on voimakkain paineen gradientti siirtyen sitten veto-osassa halutulle vakiolle painetasolle. Sen jälkeen tapahtuu jyrkkä paineen 15 kohoaminen, siirtyminen ultraäänivirtaukseen puristus- sysäyksen vaikutuksesta. Käyrä V kuvaa imuilman nopeutta. Se saavuttaa vähän suuttimen yläreunan tason A takana äänennopeuden ja kohoaa käyttösuihkuihin sekoittuessaan vähitellen 1,7-kertaiseen äänennopeuteen.

20 Kolmas esitetty käyrä VT kuvaa käyttökaasun no peutta. Tämä tulee likimain kaksinkertaisella äänennopeu-della ulos käyttösuihkusuuttimesta ja menettää vähitellen imuilmaan sekoittuessaan nopeuttaan. Sen jälkeen, kun käyttökaasu ja imuilma ovat sekoittuneet keskenään, toi-25 sin sanoen saavuttaneet saman nopeuden, johtuu edelleen tapahtuva nopeuden aleneminen kineettisen energian luovuttamisesta kuituihin niiden vetämistä ja muuta nopeuttamista varten. Jäljessä seuraava taulukko antaa muodostuvien kuitujen tyypilliset arvot kuidunmuodostusproses-30 sin eri vaiheissa. Tällöin merkitsee kirjain D kuidun halkaisijaa, V„ kuidun nopeutta ja N sulatusupokkaan Γ yhdestä nipasta syntyvien kuitujen lukumäärää: 74940 11

Taulukko

D Ve N

um m/s Lukumäärä 5 Nippa 1 500 ^ 0 1

Taso A 290 1,5 1

Taso B 35 2,5 40

Taso C 4 200 40

Kuvio 2 esittää suurennettua leikkausta X kuviosta 10 1. Tällöin on esitetty rakomaisen tai ympyränmuotoisen keksinnön mukaisen vetosuuttimen poikkileikkaus. Tasosta A alkaen on vetosuuttimen tuloaukon ääriviiva 16 ensiksi suppenevan osan määrittelemä, jolla on säde R, jonka tulee olla välillä = 25% ja R£ = 40% vetosuuttimen kapeim-15 masta poikkileikkauksesta, jota kuviossa on merkitty kirjaimella d. Ääriviivan 16 kulku edelleen on lievästi laajeneva, jolloin ääriviiva on kallistettu vetosuuttimen akselin ja vast, keskitason kanssa yhdensuuntaiseen suoraan nähden enintään kulman -y-= 1° verran.

20 Tasossa B laajenee vetosuuttimen poikkileikkaus veto-osaksi. Veto-osan rajoitusseinä 17 on kallistettu kulman ft/2 = 0,5 - 1,2° verran vetosuuttimen akselin ja vast, keskitason kanssa yhdensuuntaiseen suoraan nähden.

Taossa B aukeavat edelleen käyttösuihkusuuttimet 25 18 veto-osaan 7. Käyttösuihkusuuttimien akseli 18b on esi tetty vetosuuttimen akselin kanssa yhdensuuntaisena. Se voi olla kallistettu kulman Y +5° - -2° verran vetosuuttimen akselia ja vast, keskitasoa vastaan. Edelleen on sulavirtaa merkitty numerolla 11, joka virta on jakautunut 30 kuidutuspisteessä Z useiksi sekundäärikuiduiksi 12. Nume rolla 10 on merkitty sisääntulovirtauksen virtaviivoja.

Edelleen on kuvioon 2 merkitty vielä poikittais-suihkusuuttimet 20, joista paineen alenemisen suurentamiseksi tulevat ulos suuttimen tuloaukkoon kaasusuihkut, 35 joita syötetään painekaasukammiosta 9.

Kuvio 3 esittää leikkausta kuvion 2 viivaa 3-3 pitkin, jolloin käyttösuihkujen 18 ulostulo on esitetty 12 74940 alhaaltapäin. Kuvio esittää rakomaisen vetosuuttimen suoritusmuotoa leikkauksena. Käyttösuihkusuuttimet 18 on sovitettu esillä olevan keksinnön erityisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti niin tiiviisti, että käyt-5 tösuihkusuuttimien loittonevat osat 18a limittyvät. Muuten merkitsevät kuvion numerot vastaavia elementtejä kuin kuviossa 2. Lisäksi on esitetty sulanlaskuaukot (nipat) 5. Nuolet 21 merkitsevät poikittaissuihkuja, numerot 20 poikittaissuihkusuuttimia. Edelleen on katko-10 viivoilla osoitettu käyttösuihkujen syöttöjohdot.

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen vetosuuttimen keksinnön mukaisesti edullista suoritusmuotoa segmentti-rakennetapana, jolloin yksittäiset segmentit ovat erillisesti korkeudeltaan säädettäviä. Vetosuuttimet on sovi-15 tettu kannattimelle 30, joka kannattaa useita pystysuoraan tälle kiinnitettyjä kannatuslevyjä 31. Kannatusle-vyjen 31 välissä on esitetty vetosuutinsegmenttejä 2a, 2b, 2c ja 2d. Vetosuutinsegmenttejä voidaan siirtää lohen-pyrstöohjaimien 32 välityksellä erillisesti korkeussuun-20 nassa. Korkeussiirtoja varten on kannatuslevyille 31 kiinnitetty sähkömoottoreita 40, jotka akselin 41 ja hammaspyörien 42 välityksellä vaikuttavat kulloiseenkin veto-suutinsegmenttiin yhdistettyihin hammastankoihin 43.

Vetosuuttimen veto-osassa 7 vallitseva paine mi-25 tataan ei-esitetyn porauksen, joka aukeaa veto-osaan kohtisuoraan vetosuuttimen keskitasoon nähden, ja paine-johdon 13a kautta paineenmittauskojeella 14. Erityisen edullisen käyttötavan yhteydessä paineenmittauskoje 14 vertaa painetta ennalta annettuun asetuspaineeseen ja 30 ohjaa moottoria 40 johdon 44 välityksellä paineen säätämiseksi veto-osassa 7. Jokaisessa vetosuutinsegmentissä on edelleen erillinen painekaasun syöttöjohto 19 paine-kammiota 9 varten käyttösuihkusuuttimien 18 syöttämiseksi. Yksittäiset vetosuutinsegmentit on jaettu kaasutiiviisti 35 sulkulevyillä 33. Vetosuuttimen yläpuolella on esitetty sulatusupokas 1 sekä sula 3. Tässä esitetyssä sulatus- 13 74940 upokkaassa on lomittain toistensa suhteen siirretty kaksoisrivi sulanlaskuaukkoja 5 ja 5'.

Kuviot 5, 6 ja 7 esittävät poikittaissuihkujen edullisia sovitelmia. Kussakin tapauksessa on esitetty 5 kaavamaisesti vetosuuttimen tuloaukko 6 päällyskuvantona. Vetosuuttimen vaakasuuntaista leikkausviivaa kapeimmassa poikkileikkauksen kohdassa d on merkitty numerolla 16. Vetosuuttimen tuloaukkoon 6 on projisoitu sisään sulatus-upokkaan sulanlaskuaukot 5. On esitetty kuviota 4 vastaa-10 va sovitelma, jolloin sulanlaskuaukot ovat kaksoisrivissä 5 ja 5'. Kuviossa 2 esitettyä poikittaissuihkusuutinta 20 ei ole esitetty, kuitenkin nuolet 21 tarkoittavat poikittaissuihkuja. Kuvio 7 esittää ympyränmuotoisen vetosuuttimen vastaavanlaista esitystä, jolloin yläpuo-15 lelle sovitetusta sulatusupokkaasta sulavirrat tulevat sulanlaskuaukoista 5 vetosuuttimeen.

Kuvio 11 valaisee keksinnön mukaisen vetosuuttimen sisääntulo-osan valmistusmenetelmää. Valmistus aloitetaan esim. 2 mm paksusta metallilevystä 30 (kuvio 11a), 20 jossa on kohtisuoraan piirustuksen tasoa kohti laajennus, joka vastaa yhtä vetosuutinsegmentti, esim. 25 mm. Tähän levyyn tehdään 13 yhdensuuntaista porausta 31, joilla on haluttu käyttösuihkun halkaisija, esim. 1,1 mm, aina 1,8 millimetrin etäisyydelle toisistaan. Levy taivutetaan 25 sen jälkeen oleellisesti suorakulmaiseksi (kuvio 11b, 11c) siten, että syntyy sisääntuloääriviiva 38. Taivutuksen yhteydessä voidaan poraukset 31 täyttää esim. hienolla hiekalla, mahdollisesti jollakin orgaanisella sideaineella. Taivuttamisen jälkeen voidaan porata käyttösuihkusuutti-30 men halkaisijan omaavia porauksia 31 käyttösuihkujen syöt-töjohtojen muodostamiseksi, esim. 1,6 mm halkaisijaltaan (nemero 32). Levyä työstetään sitten lastuavasti ja muodostetaan käyttösuihkusuuttimen 18 laajennusosa 18a. Laajennusosa 18a saa tällöin ulostulosäteen 1,9 mm, niin 35 että käyttösuihkusuuttimien yksittäiset ulostulo-osat limittyvät. Edelleen poistetaan alue 33, niin että käyt- 14 74940 tösuihkujen syöttöjohdot 9 on tältä alueelta puoliksi leikattu auki. Sisääntulo-osa hitsataan sitten alapuolelle piirretylle osalle 34, joka sisältää veto-osan 17 ja käyt-tösuihkujen painekammion 35. Käyttöilma tulee ulos osasta 5 piirrettyjen nuolien mukaisesti käyttösuihkujen syöttö-johtoon 9.

Vetosuuttimen sisääntulo-osan eräs toinen valmis-tusmahdollisuus on esitetty kuviossa 12. Lähtökohtana on jälleen levy 30, jonka paksuus vastaa sisääntulo-osan 10 toivottua pituutta, esim. 2,5 mm. Etäisyydelle 1,0 mm levyn yläreunasta sijoitetaan porauksia 31, joilla on käyttösuihkujen syöttöjohdon halkaisija 1,6 mm (kuvio 12a). Porausten 31 keskinäinen etäisyys on 1,8 mm. Sen jälkeen (kuvio 12b) sovitetaan käyttösuihkujen poraukset 18, joi-15 den halkaisija on 1,1 mm. Laajennusosa 18a saa ulostulo-halkaisijan 1,9 mm. Edelleen esitetään tuloaukon ääriviiva 38 (kuvio 12c). Kuvion 12d mukaisesti hitsataan alueen 33 poistamisen jälkeen sisääntulo-osa rakenteelle 34, jolloin aina sisääntulo-osan isoilla kirjaimilla merkityt 20 nurkat tulevat kosketukseen osan 34 vastaavasti merkittyjen nurkkien kanssa.

Suoritusesimerkki 1 Käytettiin kuvion 4 mukaista keksinnön mukaista laitetta. Mitat olivat: kapein poikkileikkaus vetosuut-25 timen tuloaukossa d = 4 mm, suppenevan osan säde R = 1,8 mm, käyttösuihkusuuttimien halkaisija 1 mm, halkaisija käyttösuihkusuuttimien ulostulossa 1,5 mm, leveys veto-osan alussa 8 mm, 30 veto-osan laajenemiskulma 1,5°, ilmanpaine käyttökaasukammiossa 9=6 baria, kaasunpaine vetosuuttimen veto-osassa 0,35 baria, veto-osan pituus 60 mm, vetosuuttimen tuloaukon pituus 3 mm, 35 sulanlaskuaukkojen halkaisija 1,6 mm, yhden vetosuutinsegmentin pituus 25 mm, 15 74940 yhteen segmenttiin aukeavien suutinnippojen lukumäärä: 15 kaksoisrivissä segmenttien lukumäärä: 16

Vetosuuttimen veto-osan alapuolelle sovitetaan lisäksi äänennopeutta alempi diffuusori vetosuuttimen veto-5 osasta ulos tulevien kuitujen ilmaseoksen nopeuden alentamiseksi .

Upokkaaseen tuotiin diabaasisulaa, jota virtasi ulos kustakin sulanlaskuaukosta nopeudella 5 cm/sek. Tulokseksi saatiin kuituja, joiden pituus oli välillä 10 ja 10 30 mm, keskimääräinen halkaisija 3,8 yU ja kuidun paksuu den standardipoikkeama 1,97. Kuidun halkaisijan jakautuma on esitetty kuviossa 8. Saaduilla kuiduilla oli edelleen sellainen helmipitoisuus, että suuremman halkaisijan kuin 50 yU omaavia helmiä oli 25,8 paino-%.

15 Helmipitoisuus määriteltiin tavanomaisella tavalla, jolloin kuidut kuumennettiin ensiksi haurastuttamiseksi lämpötiloihin 500 - 600°, minkä jälkeen ne jauhettiin seulalla, jonka reikien suuruus oli 50 yU kumikuutioita käyttäen. Seulalle jäävä jäte osoitti helmipitoisuuden.

20 Suoritusesimerkki 2 Käytettiin samaa laitetta kuin esimerkissä 1. Upokkaaseen tuotiin C-lasia. Kuidutusedellytykset olivat samat kuin esimerkissä 1. Ainoastaan oli välttämätöntä vetää vetosuutin lähemmäksi sulatusupokasta, jotta paine 25 voitiin taata veto-osassa. Saatiin kuituja, joiden pituus oli 1-15 mm. Kuitujen halkaisijoiden jakautuma on osoitettu kuviossa 9. Paksujen kohtien pitoisuuden määritteleminen tapahtui lasikuiduille tavanomaisella tavalla liettämällä kuidut veteen ja hajoittamalla. Sedimentoitu-30 neet paksut kuitujen murtokappaleet kuivatettiin ja punnittiin. Tällöin saatiin paksukohtaosuudeksi 20 paino-%.

Suoritusesimerkki 3

Samalla tavalla kuin esimerkissä 2 kuidutettiin E-lasia. Saatu kuitujen paksuusjakautuma on esitetty ku-35 viossa 10. Suurempien kuin 15 yU olevien paksujen kohtien osuus oli 7%.

16 74940 Tässä annetut standardipoikkeamat laskettiin seuraavan kaavan mukaan: s =\ 5=r (5ν x>2 5 \| i = 1

Claims (5)

17 74940

1. Vetosuutin (2) sulien (3) jakamiseksi osiin suu-lakepuristusmenetelmän mukaisesti käsittäen suuttimen tu-5 loaukon (6) , suuttimen tuloaukon alapuolella vetosuutti-meen sisään tulevat käyttösuihkut (8) ja hivenen laajenevan veto-osan (7) seuraavin tunnusmerkein: a) suuttimen (2) tuloaukon (6) ääriviiva (16) suuttimen yläreunasta (A) kulkee ensiksi säteen Rj ulkopuolelle) la, joka on 40 % vetosuuttimen kapeimmasta poikkileikkaus-mitasta d, ja sen jälkeen yhdensuuntaisesti vetosuuttimen akselin kanssa tai enintään 2° siitä eroten vetosuuttimen yläreunan alapuolelle syvyyteen, joka ei ole suurempi kuin vetosuuttimen pienin poikkileikkausmitta d; 15 b) suuttimen tuloaukkoon liittyy veto-osa (7), jonka ylempi poikkileikkausmitta on 1,5-2,4 kertaa niin leveä kuin vetosuuttimen kapein poikkileikkausmitta d; c) veto-osa laajenee ainakin vetosuuttimen kapeimman poikkileikkausmitan d 6-kertaisella pituudella laajenemis- 20 kulman ollessa 1-2,4°, ja d) suuttimen tuloaukon alareunan ja veto-osan yläreunan väliseen välipoikkileikkaukseen on sovitettu käyttö-suihkusuuttimia (18) , joiden akseli (18b) on kallistettu välillä 5 ja -2° vetosuuttimeen nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vetosuutin (2), tunnettu siitä, että käyttösuihkusuuttimet (18) on tehty Lavalin suuttimiksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vetosuutin (2), tunnettu siitä, että vetosuutin (2) on teh-30 ty rakomaiseksi ja se muodostuu rakomaisen ulottuvuutensa suunnassa toisistaan laipoilla (31) erotetuista segmenteistä (2a-2d), joiden leveys ei rakomaisen ulottuvuuden suunnassa ole suurempi kuin 10 kertaa kapein poikkileikkaus-mitta d.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen vetosuu tin (2), tunnettu siitä, että vetosuuttimen (2) tuloaukon (6) suppenevaan osaan on sovitettu kaasusuuttimia 18 74940 (20), jolloin suuttimien akselin pääsuuntakomponentti osoittaa kohtisuoraan vetosuuttimen keskitasoa kohti.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vetosuutin (2), tunnettu siitä, että laitteeseen on sovitettu vä-5 lineet (40-43) segmenttien (2a-2d) korkeuden säätämiseksi toisiinsa nähden. 19 74940