FI76842B - Foerfarande foer framstaellning av en fiberfilt. - Google Patents

Description

76842

Menetelmä kuituhuovan valmistamiseksi

Keksintö liittyy kuituhuopien valmistusmenetelmiin, joissa kuidut valmistetaan sentrifugoimalla. Tarkemmin sanottuna keksintö liittyy sellaisiin menetelmiin, joissa kuidut valmistetaan ohjaamalla vedettävä aine ulkopuolelta yhden tai useamman kes-kipakopyörän kehälle ja kuljetetaan kaasuvirtauksella, joka virtaa keskipakopyörän tai -pyörien kehäseinämää pitkin.

Kuitujen ja varsinkin lasikuitujen valmistaminen näillä menetelmillä on hyvin tunnettua. Valmistusolosuhteiden yksityiskohtien osalta voidaan viitata erityisesti FR-julkaisuun A 2 500 492.

Kuitujen vastaanottamistapa huopien muodostamista varten näiden menetelmien mukaan sisältää tietyn joukon tämäntyyppiselle vetämiselle erittäin ominaisia järjestelyjä.

Ensi sijassa on tärkeätä korostaa, että pyörät sovitetaan tavallisesti siten, että niiden pyörintäakseli on vaakasuora tai lähellä sitä. Kaasuvirtaukset, jotka osallistuvat kuitujen muodostamiseen kuljettamalla niitä, mutta myös vetämällä keski-pakopyörien lähellä, lähetetään tavallisesti samansuuntaisesti pyörimisakselin kanssa. Suositeltavaa on myös huolehtia siitä, että kuidut, riippumatta siitä, millä pyörän alueella ne syntyvät, saavat homogeenisen käsittelyn. Tätä varten kaasu-virtauksen on kuljettava hyvin lähellä pyörän seinämää ja oltava jokseenkin samansuuntainen kehäseinämän kanssa. Kaasuvirtaukset ovat näissä olosuhteissa ainakin alussa lähellä vaakasuoraa.

Näillä sentrifugointimenetelmillä, vaikka ne suoritettaisiin-kin kaikkein tehokkaimmissa olosuhteissa, kuten edellä mainitussa patenttihakemuksessa selitetyissä olosuhteissa, ei pystytä kuitenkaan kokonaan estämään kuiduttumatta jääneiden ai- 2 76842 neiden suihkuamista heti kuidutuslaitteen alle tai siitä katsoen hieman eteenpäin kuituja kuljettavan kaasuvirtauksen radalle. Kuitujen vastaanotto huovan muodostamista varten sijoi-tetaankin edullisesti tietylle etäisyydelle sentrifugista. Tällöin tapahtuu eräänlainen dynaaminen valinta, joka johtaa automaattisesti kaikkein suurimpien kuiduttumattomien osasten eli-minoitumi seen.

Käytännössä järjestetäänkin tavallisesti jonkinlainen kuilu sentrifugin alle keräämään kuiduttumattomat aineet, kun taas rei'itetyn kuljettimen muodostama vastaanotto-osa sijoitetaan etäisyydelle, joka riippuu kuituja kantavan kaasuvirtauksen ominaisuuksista.

Kaasuvirtausten kantamat kuidut ohjataan näiden virtausten yleissuuntaa noudattavaan vastaanototilaan. Tässä tilassa kaasuvirtausten nopeus hidastuu vähitellen. Tällä tavoin este tään kuitujen liian jyrkkä törmääminen kuljettimeen, joka muodostaa vastaanottotilan pohjan.

Kuituja kantavien kaasuvirtausten hidastuminen johtuu ympäröivän ilmamassan mukaantulosta ja tämä massa kasvaa sitä mukaa kun "moottorivirtaus" etenee.

Vastaanottotilan pituuden ja siis kaasujen radan pituuden vuoksi tapahtuu eräänlaista kuitujen sedimentoitumista tälle radalle. Myös kuljettimen suunta vastaa lähes tarkalleen kaasuvirtauksen suuntaa.

Kuljettimen alla ylläpidetään alipainetta. Tämän alipaineen vaikutuksesta kuituja kantavat kaasut imeytyvät kuljettimen läpi, jolloin niiden kantamat kuidut laskeutuvat sille. Tämä imu edistää omalta osaltaan kuitujen ja kaasujen kulkuradan taipumista kuljettimen suuntaan.

On selvää, että kaasujen ja kuitujen virtaamiseen tämäntyyppisessä laitteistossa vaikuttavat monet tekijät ja että kuituja 3 76842 on vaikea saada jakautumaan tasaisesti kuljettimelle. Vetämiseen osallistuvan kaasuvirtauksen lisäksi on otettava huomioon nukaantulevien virtausten vaikutus, ne kun muuttavat kuitujen jakautumista. Samoin on otettava huomioon preferentiaalivir-taukset, joita kuljettimen läpi tapahtuva imu saattaa aiheuttaa. Lopuksi on vielä huomioitava tilan geometria, joka saattaa aiheuttaa merkittäviä muutoksia näiden virtausten kierrossa.

Vaikka näihin menetelmiin liittyvissä aikaisemmissa julkaisuissa on eri tavoin, mukaanluettuna kantokaasujen tai mukaantule-vien kaasujen ominaisuuksien muuttaminen, pyritty parantamaan kuitujen muodostumiseen johtavia ilmiöitä, näyttää, että kysymyksiä, jotka koskevat kuitujen jakautumista huovassa, ei ole syvemmin tutkittu. Tämä kysymys on kuitenkin hyvin tärkeä, koska valmiin tuotteen laatu on suoraan sidoksissa tämän jakautumisen tasaisuuteen. Tasainen tuote voi näin olla paljon ohuempi ja siihen tarvitaan siis vähemmän raaka-ainetta, vähemmän kuljetuskapasiteettia jne. kuin tuotteeseen, jolla on samat eristysominaisuudet, mutta joka ei ole homogeeninen. Jotta huovan massa pinta-alayksikköä kohti olisi joka kohdassa ainakin se, joka tarvitaan, jotta saataisiin halutunlaatuinen valmis tuote, voidaan kuituja tarvita yhteensä jopa 15-20 % enemmän, kun kuidut eivät jakaudu hyvin.

Myös tuotteiden mekaanisiin ominaisuuksiin, erityisesti puris-tuvuuteen, vaikuttaa olennaisesti kuilujen jakautuminen tasaisesti .

On siis erityisen toivottavaa saada aikaan tuote, jossa kuidut ovat hyvin tasaisesti jakautuneina. Eräs tähän jakautumiseen vaikuttava seikka on kuitujen poikkisuuntainen jakautuminen kuljettimelle. Tavanomaisissa olosuhteissa näyttää nimittäin olevan erittäin vaikeata saada aikaan tasaista kerrostumaa kuljettimen koko leveydeltä. Tavallisesti todetaan kuitujen olevan tiheämmässä muodostuvan huovan reunoilla ja keskellä huopaa on "kuoppa".

4 76842 Tällaiseen poikittaisjakautumaan johtavia syitä ei kunnolla tunneta.

Huomattakoon, että vaikutus on päinvastainen kuin mikä havaitaan huovissa, jotka on valmistettu sellaisilla laitteilla, joita on selitettty FR-julkaisussa A 2 510 909. Kun kuituja valmistetaan tällaisilla laitteilla, joissa kuidut saadaan linkoamalla ainetta sentrifugin kehäseinämässä olevien reikien läpi, todetaan nimittäin kuitujen kerrostuvan paksummin kuljettimen keskikohtaan. Vertailuja on kuitenkin vaikea tehdä, kun, riippumatta siitä millaisilla laitteilla kuituja valmistetaan, kuidutuslaitteiston yleisjärjestely on täysin erilainen. Erityisesti menetelmissä, joihin mainittu julkaisu liittyy, kaasu-virtaus ohjataan pystysuorassa suunnassa ylhäältä alaspäin ja kuljetin on sovitettu poikkisuuntaan tämän virtauksen rataan nähden.

Eräitä olettamuksia voidaan toki tehdä todetun jakautuman syistä. Näistä olettamuksista yksinkertaisin on seuraava:

Vetämiskaasuvirtaus puhalletaan suuntaan, joka on olennaisesti sama kuin pyörän tai pyörien akselin suunta. Koskettaessaan pyöriin ja myös kuituihin kaasuvirtaus saattaa muuttua ja alkaa pyörteillä, jolloin se pyrkii suihkuttamaan kuidut ulospäin ja siis kuljettimen reunojen suuntaan. Vastaanottotilaan pitkin kuljettimen reunoja sovitetut sivuseinämät saattaisivat tällöin muodostaa esteen kuitujen ulospäin suuntautuvalle radalle ja ne saattaisivat ohjata kuituja kasaantumaan näiden seinämien juurelle. Tämä selitys, jonka ansiona on sen yksinkertaisuus, ei kuitenkaan selitä kokonaan havaittuja ilmiöitä.

Oli miten oli, kuitujen jakautuminen tavanomaiseen tapaan valmistetussa huovassa ei ole hyvä. Keksinnön tavoitteena on parantaa tätä jakautumista.

Keksijöiden suorittamissa tutkimuksissa on ilmennyt, että huomattavasti parempi jakautuminen saadaan aikaan järjestämällä 5 76842 lisäpuhallus kuituja kantavan kaasuvirtauksen etenemissuuntaan tämän virtauksen laidoille pitkin vastaanottokuljetinta reunustavia seinämiä.

Aikaisemmin huopien valmistusmenetelmissä, kuten FR-julkaisussa A 2 510 909 selitetyssä menetelmässä, on ehdotettu kuitujen jakautumisen parantamiseksi huovassa kaasuvirtauksen radan muuttamista. Tässä tapauksessa ylimääräisten kaasusuihkujen käyttämisen tavoitteena on saada kuituja kantava kaasuvirtaus kattamaan kuljettimen koko leveys, mikä on saatu aikaan muuttamalla kuituja kantavan kaasuvirtauksen geometriaa, esimerkiksi FR-julkaisussa A 2 510 909 selitetyllä tavalla, tai käyttämällä impulsseja, jotka muuttavat kaasuvirtauksen suuntaa edestakaisin, jolloin se pyyhkii kuljetinta koko sen leveydeltä. Tässäkin tapauksessa näiden lisäpuhallusten käytölle on ominaista se, että kaasusuihkut puhalletaan aivan kuituja kantavan virtauksen alkukohdan läheltä, jotta niiden aikaansaama muutos olisi mahdollisimman tehokas. Toisin sanoen lisäpuhal-lukset lähetetään vastaanottotilassa välimatkan päässä kuljet-timesta.

Tämän keksinnön mukaiset järjestelyt ovat perin pohjin erilaiset. Ensiksikin kuidutusmenetelmä ja laitteisto, jolla keksintö suoritetaan, ovat aivan toisenlaiset, kuten edellä mainittiin, tässä keksinnössä ja toiseksi ylimääräisten kaasusuihkujen tarkoituksena ei ole heikentää kuituja kantavaa kaasuvir-tausta eikä muuttaa sen suuntaa määrävälein ja lopuksi, edelleen tämän keksinnön mukaan, lisäsuihkujen puhallus tapahtuu kuljettimen lähellä eikä kaasuvirtauksen alkupisteessä vastaanottotilassa.

Lisäsuihkujen ominaisuuksia voidaan tietysti säädellä useiden kullekin laitteistolle ominaisten seikkojen mukaan. Eräät seikat ovat kuitenkin yhteisiä kaikille suoritusmuodoille.

Niinpä puhalletut suihkut voivat olla erittäin voimakkaita eli ne voidaan puhaltaa suurella paineella, mutta kokeellisesti on 6 76842 todettu, että myös heikolla paineella puhalletuilla suihkuilla saadaan erittäin hyviä tuloksia ja huokeammin. Tämä vahvistaa keksinnön mukaisten suihkujen vaikutustavan eroavuudet muissa menetelmissä käytettyihin suihkuihin verrattuna kuitujen jakautumiseen vaikutettaessa. Kuituja kantavan kaasuvir-tauksen radan muuttaminen vaatii näissä menetelmissä suhteellisen suuria energiakustannuksia, mitä ei tapahdu tämän keksinnön kohdalla.

Tärkeätä on myös, että lisäsuihkut puhalletaan pitkin kulje-tinta reunustavia sivuseinämiä eli olennaisesti kuituja kantavan kaasuvirtauksen suuntaan. Kun kaasuvirtauksen suuntaa halutaan muuttaa, kuten edellä mainituissa menetelmissä tapahtuu, suihkut ohjataan virtaukseen päin poikkisuuntaan sen rataan nähden, joko kohtisuoraan tätä rataa vastaan tai jyrkässä kulmassa siihen nähden. Tämän keksinnön mukaan sitä vastoin kokemus on osoittanut, että kun lisäsuihkujen kulma kuituja kantavan kaasuvirtauksen suuntaan nähden tai vastaanottotilan sivuseinämiin nähden, mikä on sama asia, on liian suuri, näiden suihkujen vaikutus kuitujen jakautumiseen heik- kenee tai jopa mitätöityy. Tästä syystä suihkujen ja seinä- o mien välinen kulma on edullisesti pienempi kuin 20 . Käytännössä on suositeltavaa ohjata suihkut samansuuntaisesti seinämien kanssa ja samoin samansuuntaisesti kuljettimen kanssa.

Lisäsuihkujen voima on suhteellisen heikko. Olemme todenneet, että suihkunpaineen ei reiän kohdalla tarvitse olla suuri. Tarvittava kaasuvilavuus on sekin suhteellisen pieni verrattuna kuituja kuljettavaan kaasumassaan, joka imetään kuljettimen alle. Tämä puhallettu kaasumäärä säädetään vaikutuksen halutun voimakkuuden mukaan. Yksinkertaistaen voidaan tietyissä rajoissa todeta, että vaikutus on sitä voimakkaampi, mitä suurempi määrä kaasua puhalletaan.

Puhallettu määrä ei myöskään saa olla liian suuri, sillä silloin todetaan vaikutuksen heikkenevän ja saattavan jopa mitätöityä. Yksinkertaisin kokein voidaan määrittää kussakin ta- 7 76842 pauksessa käyttökelpoiset rajat.

Kokeellisesti on todettu, että kuitujen hyvän jakautumisen aikaansaamiseksi puhallettavan lisäkaasujen massan ei tavallisesti tarvitse olla enempää kuin 2-3 % kuljettimen alle imettyjen kaasujen kokonaismassasta.

Puhallusolosuhteet ovat sellaiset, että kaasusuihkujen nopeus on suunnilleen sama kuin kaasuvirtausten samassa tasossa mitattuna tai olennaisesti suurempi.

Lisäsuihkut puhalletaan pitkin kaasuvirtausta. Niiden ei tarvitse välttämättä kattaa sivuseinämien koko korkeutta. Niiden kohdistaminen kuituja kantavan kaasuvirtauksen keskitasolle riittää. Näitä lisäsuihkuja voidaan edullisesti hieman siirtää kuljettimeen päin. Puhallusta ei kuitenkaan saa suorittaa kuljetinta pitkin, mikä saattaisi aiheuttaa sen, että se lakaisisi kokonaan kuljettimelle laskeutuvat kuidut. Mieluiten jätetään 0,3 m vähimmäisetäisyys kuljettimen ja kuljetinta lähinnä olevan puhalluskohdan väliin.

Mekanismia, joka aiheuttaa keksinnön mukaisella puhalluksella kuljettimen keskiosan paremman syötön ja vähentää näin kuitu-massaa pintayksikköä kohti sen reunoilla, ei ole pystytty selvittämään sen paremmin kuin sitäkään miksi kuitujen todetaan jakautuvan ilman keksinnön mukaista lisäpuhallusta epätasaisesti. Kun tarkastellaan tapaa, miten kuitujen kasaantuminen kul-jettimelle kehittyy vastaanottotilan toisesta päästä toiseen, ainoa johtopäätös, joka voidaan tehdä, on se, että kysymyksessä oleva mekanismi on monimutkainen kokonaisuus, jota ei voida pelkistää yhteen ainoaan tekijään. Näemme sen esimerkkejä tarkasteltaessa.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin seuraavassa selityksessä viitaten liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa: - kuvio 1 on kaavamainen perspektiivikuva laitteiston siitä 8 76842 osasta, jossa kuidut valmistetaan ja sitten kootaan huovan muodostamiseksi, - kuvio 2 on samanlainen kuva kuin kuvio 1, mutta sivulta katsottuna, ja siinä laitteiston etuseinämät on poistettu kuitujen radan ja niiden kuljettimelle kerrostumisen osoittamiseksi, - kuvio 3 kuvaa poikkileikkauksena kaavamaisesti kuitujen jakautumista huovassa tätä keksintöä soveltamatta, - kuvio 4 on yläkuva 1isäsuihkujen sovituksesta tavalla, joka ei ole tämän keksinnön mukainen, - kuvio 5 on yksityiskohtainen kuva keksinnön mukaisen lisä-puhalluslaitteen eräästä suoritusmuodosta, - kuvio 6 kuvaa keksinnön erästä toista suoritusmuotoa, - kuvio 7 on yläkuva kuvion 6 mukaisesta laitteesta, - kuvio 8 esittää kaavamaisesti neljää jakautumietyyppiä, joiden avulla voidaan luonnehtia havaittuja jakautumisia, - kuvio 9 on graafinen esitys, joka kuvaa puha1luspaineen vaikutusta keksinnön mukaan jakautumisen erääseen mittausparametriin , - kuvio 10 esittää puhalluspaineen vaikutusta keksinnön mukaan erääseen toiseen jakautumisen mittausparametriin.

Kuviossa 1 esitetty laitteiston osa käsittää pääasiassa kuitujen valmistuslaitteen ja vastaanottotilan, jossa huopa muodostuu .

Kuitujen muodostuslaitteen muodostaa kolme pyörää 1, 2, 3, jotka pyörivät toisiinsa nähden vastakkaisiin suuntiin, ja renkaat 4, 5, jotka aikaansaavat kaasuvirtauksen kuidutuspyö-rän kehällä.

Aine syötetään uunista tai upokkaasta 6. Aine valuu kourun 7 kautta ensimmäiselle pyörälle 1, joka on ns. jakopyörä, koska sen pääasiallisena tehtävänä on kiihdyttää aineen nopeutta ja vain hyvin vähän kuituja irtoaa siitä.

Aine, jonka nopeus on kiihtynyt sen joutuessa kosketukseen 9 76842 pyörän 1 kanssa, suihkuaa pyörälle 2. Osa aineesta tarttuu tähän pyörään ja sitten keskipakovoiman vaikutuksesta suihkuaa ohuina filamentteina. Loput aineesta palautuu pyörälle 3, johon se tarttuu ja muodostaa filamentteja samaan tapaan kuin pyörän 2 kohdalla.

Pyöriltä irtautuvat filamentit kuljettaa mukanaan (ja vetää, kun ne ovat sopivassa tilassa) kaasuvirtaus, joka puhalletaan puhallusrenkaista 4 ja 5, jotka ympäröivät pyöriä, joilta kuidut irtoavat.

Lisärengas voidaan mahdollisesti panna ainakin osaksi pyörän 1 ympärille, mikäli sekin pystyy tuottamaan kuituja.

Esitetty laite on tyypiltään mineraalikuitujen, erityisesti sellaisten aineiden, joiden sulamislämpötila on erityisen korkea: basalttimurskeen, valimokuonan jne., valmistukseen tarkoitettu laitteisto. Samanlaisia laitteistoja, joissa on yksi-, kaksi- tai nelipyöräisiä keskipakolaitteita, käytetään myös yleisesti tämäntapaiseen valmistukseen.

Pyörien lähelle tai itse pyörille on tavallisesti sovitettu elimiä, joilla suihkutetaan jotakin sideainetta kaasuvirtauk-sen kuljettamille kuiduille. Näitä elimiä ei ole esitetty kuvioissa.

Keskipakolaitteen alapuolella ja sen edessä on suppilo 8, joka kerää keskipakolaitteesta suoraan suihkuttuneet kuiduttumatto-mat osaset ja jolle ne, koska niiden tiheys on liian suuri, "sedimentoituvat" ennen kuin ne ehtivät vastaanottokuljettimel-le 9.

Välimatka vaakasuorassa suunnassa kuitujen muodostuslaitteen ja kuljettimen 9 välillä on noin 2-3 m, minkä ansiosta pystytään poistamaan suhteellisen suuri osa kuiduttumatta jääneistä tai riittämättömästi kuiduttuneista osasista.

10 76842

Vastaanottotila, jossa kuidut ja niitä kantavat kaasuvirtauk-set virtaavat, on käytännöllisesti katsoen umpinainen. Ainoat aukot, joista pääsee merkittävä määrä ulkoilmaa sisään, sijaitsevat keskipakolaitteen takana suppilon 8 kohdalla. Nämä aukot ja niiden sisäänpäästämä ilma helpottavat kaasuvirtauksen kunnollista kehittymistä vastaanottotilassa.

Tämän vastaanottotilan sulkee sen alaosasta kuljetin 9 ja sivuilta pitkin kuljettimen reunoja seinämät 10 ja 11.

Ennen kaikkea huollon helpottamiseksi seinämät 10 ja 11 ovat edullisesti kääntyviä ja siirrettäviä kuljettimen 9 suunnassa.

Kuljettimen ja liikkuvien sivuseinämien rajaaman tilan osan ja pään, jossa keskipakolaite on, välille on sovitettu kiinteitä metalliseinämiä 15 ja 16, joiden tulee olla erittäin lujia, jotta ne kestävät niihin törmäävien kuiduttumatta jäävien osasten suihkut. Taipuisaa ainetta olevia, ei-esitettyjä laippoja on kiinnitetty seinämien 15 ja 16 päihin. Nämä laipat, jotka ulottuvat liikkuvien seinämien 10 ja 11 päälle, takaavat tiiviyden tässä kohdassa.

Vastaanottotila on suljettu myös yläosastaan, mitä ei ole kuvan selventämisen vuoksi esitetty kuviossa 1.

Kuljettimen 9 alle on koko sen pituudelta sovitettu imulaati-koita 12 ja 13. Nämä laatikot, joissa pidetään alipaine vastaanottotilaan nähden, poistavat kuituja kantavat kaasut, kuitujen jäätyä kuljettimelle.

Kuvio 2 kuvaa likimääräisesti kaasujen ja kuitujen noudattamaa rataa.

Vastaanottotilassa kiertävien kaasuvirtausten liikettä ohjaavat keskipakopyörien reunoja myöten puhalletut vetämiskaasut. Sitä ohjaa myös vastaanottokuljettimen alla oleva imu. Näiden vaikutusten lisäksi tulevat vielä ympäröivän ilman mukaantulon 11 76842 vaikutukset.

Se kaasumäärä, joka kulkee kuljettimen 9 läpi, on paljon suurempi kuin puhallusrenkaista 4 ja 5 lähtevä määrä. Suurimmaksi osaksi laatikoihin 12 ja 13 imeytyvä kaasu tulee vastaanottotilaan aukoista, jotka on tehty "indusoituneen" ilman päästämiseksi sisään. Puheena olevat aukot sijaitsevat pääasiassa suppilon 8 kohdalla ja vastaanottotilan sillä seinämällä, jolla kuidutuslaite on.

Nuolet I kuvaavat kaavamaisesti indusoituneen ilman päälinjoja.

Indusoitunut ilma kiertää suppilossa 8 vastavirtaan keskipako-pyöristä suihkuaviin osasiin nähden. Tämä liike täydentää tavoiteltua vaikutusta kuitujen erottamiseksi kuiduttumatta jääneistä osasista.

Kuidut liikkuvat vastaanottotilassa kokonaisuutena ottaen lähes vaakasuoraan suuntaan. Tämä suunta kääntyy vastaanottokul-jettimeen päin imun vaikutuksesta. Kuidut kerrostuvat vähitellen kuljettimelle 9 muodostaen huovan 14, jonka paksuus kasvaa aina siihen saakka, kun se joutuu ulos vastaanottotilasta.

Kaasut virtaavat vastaanottotilassa kovasti pyörteillen ja niinpä ei voidakaan esittää niiden täsmällistä rataa, vaan ainoastaan ylimalkainen liike.

Kuitujen jakautuminen, joka saadaan ilman tätä keksintöä, on kuviossa 3 esitetyntyyppinen. Siinä havaitaan tavallisesti kaksi puutetta, syvennys huovan keskiosassa, mikä merkitsee samaa kuin liian paljon kuituja sen reunoilla, ja sivujen epätasaisuus toisiinsa nähden.

Yksityiskohtaisempi analyysi siitä, miten kuidut kerrostuvat pitkin kuljetinta, osoittaa ilmiön monimutkaisuuden. Keksijät ovat nimittäin tutkimuksissaan todenneet, että alussa eli kul- 12 76842 jettimen lähimpänä kuidutuslaitetta olevassa osassa kerrostuminen on runsaampaa keskellä kuin reunoilla ja että tämä tendenssi kääntyy päinvastaiseksi vähitellen huovan muotoutumisen myötä vastaanottotilan toiseen päähän saakka.

Huomattakoon, että yrityksillä muuttaa kuituja kantavan virtauksen rataa ei ole pystytty korjaamaan näitä jakautumisessa esiintyviä puutteita. Keksijät ovat yrittäneet ennen kaikkea, tosin onnistumatta, muuttaa tätä virtausta kaasusuihkuilla, jotka on suunnattu poikkisuuntaan kuitujen yleisrataan nähden kuidutuslaitteen lähellä. Lisäsuihkujen suunta oli tällöin kuviossa 4 kaavamaisesti esitetyn kaltainen. Tässä sovituksessa ja käyttämällä tässä keksinnössä käytettävien kaasun syöttömää-rien kanssa vertailukelpoisia syöttömääriä ei pystytty aikaansaamaan tyydyttävää muutosta kuitujen jakautumisessa.

Yllättävästi keksijät totesivat, että sitä vastoin puhaltamalla pitkin seinämiä 10 ja 11 suhteellisen pieniä kaasumääriä pystyttiin aikaansaamaan olennainen muutos jakautumisessa.

Kuvio 5 esittää suuremmassa mittakaavassa osaa kuviosta 1 ja se kuvaa erästä keksinnön suoritusmuotoa. Tässä suoritusmuodossa puhallusputket 18 johtavat paineenalaista ilmaa puhal-lussuuttimiin 19, jotka on sovitettu seinämien 16 ja 11 rajalle.

Tähän kohtaan jätetään aina pieni väli, jottei seinän 11 liike häiriinny. Tämä tila on riittävä suuttimille, joiden pää, joka muodostaa puhallusreiän 20, on litteä tasaisten suihkujen aikaansaamiseksi. Tiivistyslaippaa ei ole tässä sen enempää kuin kuviossa l:kään esitetty.

Kuviossa näkyy vain laitteen toinen puoli. On selvää, että samanlaisia putkia on sovitettu myös puhaltamaan seinämien 15 ja 10 rajalta.

Puhallussuuttimien akseli on olennaisesti samansuuntainen is 76842 liikkuvan seinämän 11 kanssa, jolloin puhalletut suihkut kulkevat tätä seinämää pitkin.

•Kuviossa 5 viisi erillistä suutinta johtaa lisäkaasua eri kohdissa pitkin seinämää 11. Muunkinlaiset sovitukset ovat käyttökelpoisia toiminnan siitä muuttumatta. Puhallus voidaan etenkin suorittaa yhdestä ainoasta reiästä, joka on mieluiten riittävän pitkänomainen, jotta puhallettu kaasu jakaantuu määrätylle korkeudelle. Näin on asianlaita kuviossa 6 esitetyssä laitteessa.

Tässä kuviossa putken 21 tuoma kaasu puhalletaan yhdestä suut-timesta 22. Puhallus tapahtuu hieman kuitujen keskimääräisen radan, jonka määrää niiden lähtökohdassa keskipakopyörien asento, alapuolella ja määrätyllä etäisyydellä kuljettimesta 9.

Puhaltimien asemaa voidaan pystysuorassa suunnassa vaihdella tietyissä rajoissa. Kokein voidaan määrittää kussakin tapauksessa paras asento eli se, jossa saadaan suurin muutos lisäpu-halluksella muiden ominaisuuksien pysyessä samoina.

On tärkeätä säilyttää tarkoin suihkujen suunta. Jos suuttimia käännetään, niin että suihku loittonee seinämästä, todetaan hyvin nopeasti vaikutuksen heikkeneminen jakautumiseen.

Kuvio 7 kuvaa suuttimien asentoa ja puhallettujen suihkujen suuntaa. Suuttimet on sijoitettu pitkin seinämiä 15 ja 16 niiden päähän hieman eteenpäin kääntyviin seinämiin nähden, suut-timen pään ollessa käytännöllisesti katsoen kohdassa, jossa seinämä muuttuu tasaiseksi. Tässä asennossa suihkut tulevat vastaanottotilaan heti kun ne on puhallettu, jolloin niiden teho on suurin.

Suuttimet voidaan sijoittaa myös edemmäs vastaanottotilan sisään. Tämä ei näytä tuovan lisäparannusta. Suutin, jonka on itse kannatettava itsensä, ei nimittäin mene kovin kauas vastaanottotilaan. Lisäksi jos suutin työnnettäisiin vielä 14 76842 edemmäs, se muodostaisi pitkin seinämää erityiskohdan, jolle kuidut saattaisivat jäädä riippumaan, mikä ei ole toivottavaa.

Kokeita suoritettiin varsin vaihtelevilla paineilla, 0,1 barista 4 bariin. Kuhunkin tapaukseen parhaiten sopiva paine riippuu puhallussuuttimista. Tulokset nimittäin, kuten seuraavas-sa näemme, riippuvat puhalletusta kaasumassasta ja tästä syystä joudutaan käyttämään suurempia paineita, jos suuttimien reikien läpimitta on pieni.

Käytännössä näyttäisi edulliselta käyttää pientä painetta ja mahdollisesti suurentaa puhallusreikien läpimittaa. Tällaisten suihkujen tuotantokustannukset ovat pienemmät. Lisäksi käytettäessä laajempia suihkuja vaikutus jakautuu paremmin vastaanottotilassa virtaaviin kaasuvirtauksiin.

Seuraavassa esitetään esimerkinomaisesti tuloksia keksinnön mukaisista kokeista huovan muodostavien kuitujen poikkisuuntai-sen jakautumisen parantamiseksi. Kokeet suoritettiin laitteistossa, joka oli kuviossa 1 esitettyä tyyppiä.

Käytetyt lisäpuhaltimet käsittävät laitteiston kummallakin puolella yhden ainoan puhallussuuttimen. Näissä suuttimissa, jotka ovat samanlaisia kuin kuviossa 6 esitetty suutin, on pitkänomainen reikiä, jonka pituus on 500 mm ja leveys 25 mm.

Puhaltimia syötetään pienpainepuhaltimesta. Niitä säädetään erikseen erillisillä venttiileillä.

Kuitujen jakautuminen mitataan röntgensädekoettimella. Tämä koetin on liikkuva ja siirtyy poikkisuuntaan kuljettimeen nähden. Se tutkii vastaanottotilasta tulevaa huopaa.

Röntgensädeabsorption avulla suoritettujen kuitutiheyden mittausten analyysi tehdään erottamalla kolme aluetta huovasta: keskialue ja kaksi reuna-aluetta. Nämä kolme aluetta ovat samanlevyiset.

15 76842

Jakautuma esitetään kahdella arvolla, "kuoppa-asteella", joka tarkoittaa jakautuman epäsuhdetta huovan keskiosan ja reunojen välillä, ja "kaltevuusasteella", joka kuvaa reunojen välistä epäsuhdetta.

Jos merkitään A:lla, B:llä ja C:llä mittoja, jotka tarkoittava vastaavasti kuitupainoa pintayksikköä kohti huovan yhdellä reunalla, sen keskellä ja sen toisela reunalla, kuoppa-aste määritetään kaavalla: X = <A + C>/2B x 100 - 100 ja kalte-vuueaste kaavalla: Y = (A - C)/A + C) x 200.

Kun X on positiivinen, kuitutiheys on keskellä pienempi kuin reunoilla.

Kuvio 8 kuvaa kaavamaisesti kuoppa- ja kaltevuusastearvojen mukaan kuitujen jakautumisen yleismuotoa poikkisuunnassa kul-jettimeen nähden. Käytännössä on tietysti yhdistettävä kuoppa-astetta ja kaltevuusastetta vastaavat muodot.

Ensimmäisessä koesarjassa tuotetta valmistettiin 6 tonnia tunnissa. Muodostetun^huovan keskimääräinen tiheys on pintayksikköä kohti 5,5 kg/m . Sideainetta on 6,6 * huovan massasta.

Kuljettimen alle imetty keskimääräinen kaasumäärä on noin 3 175 000 Nm /h.

Seinämiä pitkin puhalletun kaasun määrää vaihdellaan ja seurataan kaltevuus- ja kuoppa-asteiden kehittymistä.

Tulokset on koottu liitteenä olevaan taulukkoon I.

Alkuperäinen jakautuminen on huono, kuten todetaan esimerkistä 1. Kuoppa- ja kaltevuusasteet ovat molemmat suhteellisen suuret, kun niiden ihannejakautumisen aikaansaamiseksi tulisi pyrkiä mitätöimään toisensa.

Tällaisessa jakautumisessa eli ilman tätä keksintöä kuitujen ie 76842 määrä, joka tarvitaan jotta saadaan joka kohtaan vaadittu tiheys, on olennaisesti suurempi. Toiminta ei ole tyydyttävä.

Esimerkeissä 2-6 käytetään keksinnön mukaisia suuttimia eri paineilla.

Huomataan, että oikealla ja vasemmalla puolella esiintyvien erilaisten konfiguraatioiden vuoksi, virtausmäärät eivät samalla paineella ole samat. Tämä ei estä hyvää toimintaa mikäli kukin suutin säädetään erikseen.

Esimerkit 2, 3, 4 ja 5 osoittavat aikaansaatujen vaikutusten kehityksen vähittäisen muuttumisen, kun painetta lisätään samanaikaisesti molemmissa suuttimissa. Kuoppa- ja kaltevuusas-teet supistuvat olennaisesti. Kuoppa-aste kääntyy jopa negatiiviseksi .

Esimerkki 6 (jossa jakautuminen ei ole hyvä) suoritetaan kahden erilaisen paineen käytön vaikutuksen osoittamiseksi. Todetaan, että käyttämällä erilaista puhallusta voidaan muutella perusteellisesti kaltevuusastetta. Tätä eroa voidaan siis käyttää kuopan ja kaltevuuden muuttelemiseen osaksi toisistaan riippumatta.

On selvää, että kuitujen jakautumiseen kuljettimelle vaikuttavat monet tekijät ja erityisesti valmistettavan tuotteen ominaisuudet.

Edellisten kaltaisia kokeita suoritettiin valmistettaessa huopaa, jonka ominaisuudet olivat toisenlaiset. Kysymyksessä oli huopa, jonka tiheys painoyksikköä kohti oli 5,2 kg/m^. Sideaineen määrä oli tässä 2,4 %.

Tulokset, jotka olivat samanlaisia kuin edellä, on koottu liitteenä olevaan taulukkoon II.

Näissä kokeissa vahvistui aikaansaatujen vaikutusten progres- 76842 17 siivisuus. Näissä kokeissa ei pyritty tasapainottamaan huovan kahta reunaa. Paineet olivat samat molemmilla puolilla. Havaitaan kuitenkin, että paremman jakautumisen aikaansaamiseksi tarvitaan erilaiset puhallusolosuhteet oikealla ja vasemmalla reunalla.

Edellä mainitut tulokset on esitetty graafisesti kuvioissa 9 ja 10.

Näissä kuvioissa on esitetty vastaavasti kuopan (kuvio 9) ja kaltevuuden (kuvio 10) asteet molemmista edellä mainituista koesarjoista (I ja II).

Huomattakoon, että käytettyjen koeolosuhteiden rajoissa muutokset ovat käytännöllisesti katsoen lineaariset. Riippumatta vastauksen suunnasta tärkeätä on, kuten jo korostimme, vaikutuksen progressiivisuus, joka mahdollistaa laitteiston säätämisen erittäin tasaisen jakautumisen aikaansaamiseksi.

Lisäksi keksinnön mukaisten puhalluslaitteiden toiminta voidaan automatisoida.

Säätö tapahtuu tässä tapauksessa jatkuvasti röntgensädeabsorp-tiomittarin lukemien perusteella. Mitatut arvot käsitellään laskinlaitteen avulla, jotta saadaan esimerkiksi kuoppa- ja kaltevuusarvot. Muistiin syötetty algoritmi muokkaa näistä tuloksista vasteen, joka vastaa keksinnön mukaisten suuttimien puhaltamien virtausten muuttamista putkiin sovitettujen venttiilien avulla.

kun kaasumäärää voidaan jatkuvasti vaihdella, saadaan kaikkiin käytännössä esiintyviin tilanteisiin täysin sopiva säätö.

18 76842

Taulukko I

mmvp Nm^/h mmvp Nm^/h paine määrä paine määrä X % Y % vasen vasen oikea oikea 1 0000 +15,6 +18,12 2 250 2500 250 2160 + 3,91 + 5,65 3 325 - 325 - +4 + 2,16 4 375 3100 375 2550 - 1,33 5 500 3780 500 3100 - 3,9 + 1,87 6 500 325 - 3,13 - 8,96

Taulukko II paine paine

vasen oikea X Y

mmvp mmvp 7 00+ 6,22 - 0,35 8 100 100 + 2,96 - 0,68 9 200 200 +0,09 - 5,94 10 300 300 - 1,85 - 5,49 11 400 400 - 5,96 - 5,39

Claims (11)

76842

1. Menetelmä kuituhuovan valmistamiseksi, jossa kuidut valmistetaan jostakin vedettävässä tilassa olevasta aineesta, joka johdetaan pyörintäliikkeeseen saatetun yhden tai useamman pyörän <1, 23) kehäpinnalle, josta kuidut irtoavat ja suihkuttuvat kaasuvirtauksessa, joka on suunnattu poikkisuun-taan kuitujen suihkuamissuuntaan nähden pitkin pyörän tai pyörien kehäseinämiä, näin muodostuneet kaasuvirtauksen kuljettamat kuidut ohjataan vastaanottotilaan, jossa reititetty kuljetin <9) muodostaa pohjan, kuituja kantavan kaasuvirtau-sen kulkiessa kuljettimen läpi ja kuitujen kerrostuessa kul-jettimelle huovan (14) muodostamiseksi, tunnettu siitä, että yksi tai useampia 1isäkaaeueuihkuja puhalletaan molemmilta puolilta kuituja kantavaa kaasuvirtausta olennaisesti samaan suuntaan kuin tämä kaasuvirtaus, ja että lieäsuihkut puhalletaan pitkin rei'itettyä kuljetinta <9> reunustavia sivueeinä-miä <10, 11).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lieäsuihkut puhalletaan suunnilleen samalla tai suuremmalla nopeudella kuin mikä on kuituja kantavan kaasu-virtauksen nopeus tällä kohdalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhallettu kaasumassa on ainakin 1/50 kuituja kantavan ka&suvirtauksen massasta.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lieäsuihkut puhalletaan suuntaan, joka on kuljettimen <9> tason suuntainen ja muodostaa o enintään 20 :n kulman vastaanottotilan sivuseinämien <10, 11) tason kanssa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suihkut puhalletaan tasomaisina 76842 vastaanottotilan eivueeinämien CIO, 11) kansaa olennaisesti samansuuntaisina kaasukerroksina.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhallettu lisäkaasumassa säädetään kummallakin puolella erikseen aikaansaatavan jakautuman korjauksesta riippuen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitujen poikkisuuntaista jakautumista huovassa valvotaan jatkuvasti, suoritetut mittaukset analysoidaan ja niitä verrataan ohjearvoihin jossakin laskinlaitteessa, joka työstää vasteet käskyinä elimille, jotka säätävät lisäkaasu-jen puhallusta.

8. Kuituhuovan valmistus laitteisto, joka käsittää kuitujen muodostusyksikön, jonka muodostavat yksi tai useampi keskipakopyörä (1, 2, 3), joille aine ohjataan ulkoapäin, puhalluslaitteita, jotka aikaansaavat kaasuvirtauksen pitkin keskipakopyörien kehää, kuituja kantavan kaasuvirtauksen ete-nemissuuntaan pitkänomaisen vastaanottotilan, jonka pohjalla on rei'itetty kahden seinämän <10, 11) sivusuunnassa reunustama kuljetin <9), ja kuljettimen alla sijaitsevia imulait-teita, tunnettu siitä, että eivueeinämien <10, 11) lähelle on sovitettu 1isäpuhalluselimiä <18, 19), joiden reiät ovat suunnatut siten, että puhalletut kaasut virtaavat sivuseinä-miä myöten.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että puhalluselimet muodostuvat kummallakin puolella kuitujen vastaanottotilaa useista puhallussuuttimista <19>, jotka ovat pystysuunnassa välimatkan päässä toisistaan pitkin eivueeinämien <10, 11) päätyreunoja.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että puhalluselimet käsittävät kummallakin puolella 76842 yhden ainoan euuttimen (22), joka on pitkänomainen pystyeuun_ naesa pitkin eivueeinämiä <10, 11).

11. Jonkin patenttivaatimuksista 8-10 mukainen laitteig.. to, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi elimiä, jotka mittaavat kuitujen jakautumista poikkisuunnaesa muodostuneeseen huopaan nähden, näiden mittausten käsittelyä varten tarkoitetun laskinyksikön verratessa tuloksia ohjearvoihin ja työstäessä vasteet käskyinä elimille, jotka säätävät lisäkaa-sujen puhallusta.