JPS59156933A - 溶融物の分裂用のノズル・ドロ−ウイング法及びドロ−ウイング・ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、重力及び更なる圧力の影響下に溶融物を含む
溶融釜の下端に配列された溶融物流出開口から流出する
溶融物流を分裂（５ｅａａ＋・ａｔｅ）させ、それがド
ローウィング・ノズル中を通過するときに溶融物流に対
して実質的に平行な方向に高速で流れる気体の影響下に
励時線条（ｄｒａｗ　ｏｕｔ）　Ｌｔ、そして固化の温
度以下に冷却するというノズル・ドローウィング法（ｎ
ｏｚｚｌｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ）で溶融
物を分−させる方法（ａ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｔ
ｈｅｓｅｐａｒａｔ　ｉｏｎ　）に関する。この欅の方
法は、鉱物ウールの製造のために１９２２年程の早期に
提案されていた（独国特許公報第４２９５５４号）。

現在ヨーロッパ公開特許第３８９８９号には、ドローウ
ィング・ノス゛ルの入口でのできるだけ強力な圧力勾配
の作用下に、溶融物流を多数の個々の繊維に分裂させる
という分裂法が記述されている。

圧力勾配がドローウィング・ノズルの入口の流れに障害
物を設けることによって作り出され得ることが今や発見
された。

本発明の目的は、ドローウィング・ノズルに入る気体流
の方向に実質的に直角に、流れに対する障害物をドロー
ウィング・ノズルの入口開口に付与するというノズル・
ドローウィング法によって溶融物を分裂させる方法を提
供することである。

流れに対する機械的障害物を流れに対する障害物として
付与してもよい。ドローウィング・ノズルに流入してく
る流れを、妨害がないならば形成されるであろうノズル
に入る流れに対して実質的に直角方向に流体を吹き込む
ことによって妨害してもよい。この吹き込み流体は、一
方でそれが前進作用を与える更なる物体となり、また他
方で流体を細かい流れの形で吹込めば、それが流入して
くる大気空気の流れに対して、即ちノズルの入口におい
て入口断面を直接縮小させるという意味において障害物
として作用することになり、ノズル入口における圧力勾
配を増大させることに貢献する。結果として好ましくは
流体が細かい流れの形で吹き込まれる（以後横断流（Ｃ
ｒＯ８Ｓ　Ｓｔｌ’ｅａｌｌｌ）と言う）、、この横断
流は、それがノズルに流入する大気空気と混合するまで
、ノズル入口と溶融釜の溶融物流出向口との閣の距離に
殆んど対応する流れ方向における範囲を有する。横断流
は好ましくは少くともドローウィング・ノズルの２等分
線まで延びる。

流体は、最も簡単な場合、気体例えば大気空気、水蒸気
或いは不活性気体例えば窒素であってよい。

溶融物の分裂は、熱の遊離を伴なって大気気体と反応す
る気体から横断流を作ることによって更に影響せしめて
もよい。例えば大気空気中の酸素で燃焼する水素又は炭
化水素を横断流のための気体として使用してもよい。こ
れは、高粘度を有する溶融物例えばガラス溶融物を分裂
させる場合、特にそれを線条して繊維を製造する場合、
特に有利である。蒸発する液体例えば水も横断流を作る
ための流体として使用しうる′。これは、分裂させなけ
ればならない溶融物の急速な冷却が、金属溶融物の分裂
の時のように必要とされる場合に特に適当である。

横断流として吹込まれる流体の量は、ドローウィング・
ノズルに入る気体の全量の２〜４０重最％であるべきで
ある。横断流として吹込まれる気体の量は好ましくはド
ローウィング・ノズルに入る気体の５〜２０重量％であ
るべきである。液体を流体として用いる場合、液体は好
ましくはドローウィング・ノズルの入口において完全に
蒸発すべきことである。気体と液体の混合物の使用は特
に有利である。

入口流に遭遇する時の横断流の方向は、ドローウィング
・ノズルの軸又は２等分平面に垂直に対して測定して、
入口流の逆方・向に５０°から入口流の方向に２５°ま
でであってよい。横断流は好ましくはノズルの軸に対す
る垂直から入口流の反対方向に３０°までの位置に向い
ているべきである。

横断流の速度、その方向及び横断流として吹込まれる流
体の量、そしてドローウィング・ノズルの入口における
（横断流のない時に作られるであろうン圧力勾配はすべ
てが密接に関連している。

良好な結果は、横断流の速度も超音速範囲内、例えば音
速の１〜３倍である場合、超音速のドローウィング・ノ
ズル中において好適に達成される。

この場合、横断流として吹込まれる気体は更に特にドロ
ーウィング・ノズルに入る気体の全量の８〜１６重量％
に相当する。

横断流は、ノズル入口の圧力勾配を増加させることに関
して線条工程に有利に影響することの他に、工程の経済
性を実質的に改良することに寄与する。溶融釜の溶融物
流出開口は、入口流のより強力な吸引効果のために、よ
り多量の溶融物が溶融釜から各ニップルを通して流出す
るように、ドローウィング・ノズルの上表面に、より近
くまで移動させてもよい。更に溶融物の流出開口は、横
断流が溶融物の隣る流れか一緒に流れないように溶融物
を個々の繊維に分裂する作用もするから、互いに近くに
配列されていてもよい。配列が好ましいならば、溶融釜
の下表面のニップルがなくても行なうことが可能である
。横断流の分裂作用のために、溶融物が公知の現象のよ
うに溶融釜の下端から溢流するのを引き起こさないで、
溶融物を溶融釜の実質的な下表面における簡単な孔を通
して流出せしめることが可能である。

本発明の方法は、ドローウィング・ノズルの入口におい
て、溶融物のＮｉｌへの強力な分裂に効果がある。特に
鉱物溶融物をｍ維に分裂する場合、本方法はビーズ、き
ず、太いｍｕ部分及び互いにくっついた繊維を、より少
い割合でしか含まないより細い繊維を製造する。本発明
に従って製造される繊維（鉱物又はガラスのウール）の
ｓｉｎ直径の分布は特にバラツキ範囲が狭い。

添付する図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。

第１図はドローウィング・ノズル、横断流及び溶融釜の
相対的配置を示す概略的な断面図であり、第２図は１１
図に示したものと同様のものの拡大図であり、 第３図は第２図における如きドローウィング・ノズルと
溶融釜の遠近図であり、 第４．５．６及び７図は横断流ノズルに対する異なった
具体例を示すドローウィング・ノズルの細部の概略的断
面図であり、 第８．９．１０．１１及び１２図は溶融物流、横断流及
びドローウィング・ノズルの入口の相対的配置の概略的
な水平投影図であり１ 、第１３図は第１２図の矢印１３−１３に沿う第１２図
の具体例の概略的断面図であり、第１４及び１５図は機
械的な流れ障害物を示すドローウィング・ノズルの上部
の概略図であり、第１６図は第１゛４及び１５図のドロ
ーウィングツスルの概略的な垂直断面図であり、 第１７図は横断流のない入口流における等圧力線を示す
ドローウィング・ノズルの入口の概略的断面図であり、 第１８図はＷＡ断流によって妨害された轡合の入口流の
等圧力線を示す第１７図に相当する図であり、 第１９図は第１８図の矢印１９−１９に沿う第１８図の
図に垂直な図である。

図面に示す番号は、それぞれの場合法の構造又は機能要
素を指す。

１　溶融釜 ２　鉱物溶融物 ３　溶融釜の溶融物流出開口にニップル）４　溶融物流 ５　ドローウィング・ノズルの入口 ６　ドローウィング・ノズルの線条部分７　推進ジェッ
トノズル ８　噴射気体室 ９　噴射気体導管導管 １０　拡散器 １１　人口流 １２　横断流 １３　横断流気体導管 １４　横断流ノズル 例示すれば、第１図に本発明による鉱物繊維の製造装置
を示す。溶融釜１は鉱物溶融物２を含有する。連続的に
直線で配列された溶融物の流出間口３は溶融釜の底部に
位置する。溶融物流４は溶融物流出開口がらでる。この
溶融物流４は、後に示す図面の平面に垂直なスリット形
のドローウィング・ノズルに入る。ドローウィング・ノ
ズルはノズル人口５、線条＜　ｄｒａｗｔｎｇ−ｏｕｔ
　）部分６及び線条部分６の下方に配置された拡散器１
ｏからなる。ドローウィング・ノズルは、更に噴射気体
室８から通じる推進ジェットノズル７を含む。噴射気体
室には図示してない噴射気体導管を通して３〜１２気圧
の圧縮気体を供給する。この圧縮気体は推進ジェットノ
ズル７から放出される。推進ジェットノズル７で生ずる
推進ジェットはドローウィング・ノズル中に低圧を生じ
させ、ドローウィング・ノズルの上方の領域から大気空
気を吸引によってドローウィング・ノス゛ル中に流入さ
せ、入口流１１を形成せしめる。

ドローウィング・ノズルに入る流れの圧力勾配の影響下
に、等融物４の繊維はノズル入口５の領域において複数
の個々のｍＭｌ、に分裂し、次いで繊維はノズルの線条
部分において更に線条される。

入口流の、溶融物の繊−雑に及ぼ−す影響は、入口流に
沿う圧ツノ勾配が大きくなればなるほど更に強力になる
。

本発明によれば、噴射気体室８からの更なる孔１４が８
９置される。この孔はドローウィング・ノズルの軸に対
し斜めの上方に向いている。横断流１２は孔１４から出
る。この横断流は、横断流のない場合に形成されるであ
ろう入口流に対して実質的に横方向に流れる。図示する
配列の場合、孔１４は各々においてノズル人口５の両側
に且つ溶融物流４の流れ間に配置されている。

溶融物流出開口３のドローウィング・ノズル人口５から
の距離が５〜６ＩＩ１ｍである第１図の特別な具体例の
場合、適当な範囲を有する気体の分裂流は、分裂気体流
１４の出るノズルが０．２１１１１１１の直径を有する
とき、また噴射気体室内の圧力が８５バールのときに形
成される。

第２図は第１図に示したものと同様の装置を僅かに拡大
した尺度で示す。この例では、溶融釜が互いに入れ違い
になった２重列のニップル３．３′を底部に有する。そ
れぞれの場合、横断流１２は溶融物流４又は４−の反対
のドローウィング・ノズルの側から１つの側にだけ入口
流中へ吹込まれる。

第３図はドローウィング・ノズル及び溶融釜からなる配
置を遠近的に示す。２重列の溶融物流出開口３及び３′
が溶融釜１の底部に見られる。本発明によれば、ドロー
ウィング・ノズルは噴射気体室８から出る横断流１４の
ための孔をドローウィング・ノス゛ル入口５に含む。

第４．５．６及び７図は横断流ノズルのデザインの異な
った可能性を示す。第４図は先ず第２及び３図に示した
如きノズル人口５の右側半分の拡大図を示す。横断流ノ
ズル１４と推進ジェットノズル７は共通の噴射気体室８
から圧縮気体が供給され、横断流１２は矢印で示される
ように出る。

この横断流ノズル１４は、第２及び３図と異なって広が
り部分を有するラバル・ノズル（Ｌ　ａｖａｌｎｏｚｚ
ｌｅ）として示しである。第５図による具体例は横断流
１２のための独立した供給導管１３を有する。これは、
横断流気体供給導管１３内の圧力を噴射気体室８内の推
進ジェット気体の圧力と独立に制御することを可能にす
る。

第６図は、横断流の方向を変えることのできる横断流気
体供給導管１３の具体例である。この例では、横断気体
供給導管１３はドローウィング・ノズルの入口の輪郭に
ぴったり入る横断流ノズル１４を持った導管１５からな
る。導管１５は、横断流１２の方向が矢印１６で示す範
囲に相当して変えられるように、軸の回りに回転するこ
とができる。

第７図の具体例は、第４．５及び６図に示すものと同様
の細部を示す。この例では横断流ノズル１４を横断流１
２の出口方向に調節することが可能ｔある。孔はドロー
ウィング・ノズルの上部に位置し、小さい導管１７がこ
の孔の中に挿入されている。この小さい導管は図示する
矢印１８に対応してその長さ方向の軸に沿って位置を変
えることができる。この方法では、流れに対する機械的
障害物１７を横断流と組合せることができる。小さい導
管１７の移動は一定の運転中には不必要である。勿論、
小さい導管１７は、横断流の気体圧力の独立した制御及
び小さい導管１７の移動が必要ない場合には噴射気体供
給導管８から気体が供給されていても−よい。第５．６
及び７による具体例は、横断流の流体が噴射気体と異な
る場合に特に適当である。水を横断流の流体として用い
る場合、水の冷却効果はドローウィング・ノズル寿命期
間に対して特に有利である。

第８〜１３図は溶融釜流出開口３と横断流１２の好適な
相対的配置を示す。第８〜１２図はそれぞれの場合ノズ
ル入口の上面図を示し、溶融物流出開口はノズル入口中
へ突き出ている。第８図は２重列の溶融物流出開口３及
び３′を示す。横断流１２は、それぞれの場合ノズル入
口の１つの側から反対側にある溶融物流出開口に向って
流れる。

同様の配置を第９図に示す。この場合には第８図に示し
た各横断流１２の代りに、２つの横断流１２がある角度
で互いに向って流れる。この結果ノズル入口５に及び圧
力勾配に対する断面縮小効果は、この横断流によって更
に高められる。

第１０図は第８及び９図のスリット形ドローウィング・
ノズルと違って円形対称のドローウィング・ノズルを示
す。この種の配置は、第２図を回転対称配置による断面
と見なす場合に当てはまる。

各々の場合横断流は２つの溶融物流出開口３の間に流れ
る。

第１１図は３例の溶融物流出開口３からなる配置を示し
、各々の場合横断流１２は中央列の溶融物流に向って流
れる。

第１２図では、第１１図に示した横断流の代りに、２つ
の横断流１２が第９図のものと同様に互いに向って流れ
る。

第９及び１２図による横断流配置の場合、ドローウィン
グ・ノズルの中心平面に垂直である平面において対にな
って互いの方向に向う横断流１２′及び１２″はそれら
が互いに遭遇しないようにドローウィング・ノズルの中
心平面に向って異なる角度であってよい。これは１３図
に示される。第１３図は第９図又は第１２図の断面を示
す。

第１４．１５及び１６図は流れに対する機械的障害物２
０の配置を示す。第１４及び１５図はドローウィング・
ノズルの人口５の上面図を示す。

１９はドローウィング・ノズルの上端を示し、また１２
は図面の平面に突き出た溶融物流出開口を示す。流れ２
０に対する障害物は、スリット形のノズル人口５を横切
って横方向に存在する金属細片である。この金属細片は
、ドローウィング・ノズルが例えばその始動時に或いは
その清浄時に開けられるように、好ましくはドローウィ
ング・ノズルの１つの側だけに溶接されている（溶接点
２１）。

第１６図は第１４図によるドローウィング・ノズルの垂
直断面図を示し、流れに対する障害物２０の配置を例示
する。

第１７．１８及び１９図はスリット形ドローウィング・
ノズルのノズル入口における圧力勾配の測定値を示す。

溶融物を繊維に分裂させるために実際に使用されるスリ
ット形ノズルにおいて圧力の測定を行なうのは非常に困
難であるから、この種のドローウィング・ノズルの模型
として約４〜８＋ｎｍのスリブ１〜巾を６倍にしたもの
を作った。この模型において、ドローウィング・ノズル
のスリット巾は２４ｍｍであり、ドローウィング・ノズ
ルの入ロコンツア＜ｃｏｎｔｏｕｒ　＞の曲面Ｒの半径
は６ｍｍであった。ノズルの最も狭い地点において０゜
５３バールの圧力が生ずるように、ドローウィング・ノ
ズルの下方に適当な低圧を作った。これは尺度的に真実
である超音速ドローウィング・ノス、ルの場合にこの地
点で生ずる圧力に相当する。次いで入口流における等圧
力線の測定を手動式カプセル（ｍａｎｕｍｅＮｃ　ｃａ
ｐｓｕｌｅ　）を用イテ行なった。

横断流のない場合、第１７図に示す如き等圧力線が得ら
れた。続いて対応する配置で横断流を用いることによっ
て測定を行なった。配置及び測定の結果を第１８図に示
す。横断、流１２は、ドローウィング・ノズルの対称軸
に対する垂直の方向に関して１０°の角度で出た。横断
流供給導管１３には、６バールの圧力を適用した。横断
流ノズル１４の直径は３ｍｌ１１であった。

第１９図は第１８図の等圧力ｔａ図、＋７）１１９−１
９に沿う長さ方向の断面図を示す。第１９図において紙
面を横切って引かれた実線１９は第１８図の１９による
ドローウィング・ノズルの上端を示す。

図面は横断流の、ノズル入口における圧力勾配に及ぼす
影響を示す。実際の状態は、熱い溶融物流が圧力の様子
に更なる影響をもっている場合更に顕著になるであろう
。

本明細書及び実施例は例示の目的で示したもので、本発
明を限定するものでないこと、及び種々の改変及び変化
は本発明の精神及び範囲から離れずして行ないｖ＃ｒな
いことが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はドローウィング・ノズル、横断流及び溶融釜の
相対的配置を示す概略的な断面図であり、第２図は第１
図に示したものと同様のものの拡大図であり、 第３図は第２図における如きドローウィング・ノズルと
溶融釜の遠近図であり、 第４．５．６及び７図は横断流ノス゛ルに対する異なっ
た具体例を示すドローウィング・ノズルの細部の概略的
断面図であり、 第８．９．１０．１１及び１２図は溶融物流、横断流及
びドローウィング・ノズルの入口の相対的配置の概略的
な水平投影図であり、 第１３図は第１２図の矢印１３−１３に沿う第１２図の
具体例の概略的断面図であり、第１４及び１５図は機械
的な流れ障害物を示すドローウィング・ノズルの上部の
概略図であり、第１６図は第１４及び１５図のドローウ
ィング・ノズルの概略的な垂直断面図であり、第１７図
は横断流のない入口流における等圧力線を示すドローウ
ィング・ノズルの入口の概略的断面図であり、 第１８図は横断流によって妨害された場合の入口流の等
圧力線を示す第１７図に相当する図であり、 第１９図は第１８図の矢印１９−１９に沿う第１８図の
図に垂直な図である。 特許出願人　バイエル・アクチェン ＦＩＧ、　４　　　　　　　　　　ＦＩＧ、　５ＦＩＧ
・６ＦＩＧ、７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力勾配を増大させるために、ドローウィング・ノ
   ズルに入る気体流の方向に実質的に直角に、流れに対す
   る障害物を、ドローウィング・ノズルの入口開口に付与
   するノズル・ドローウィング法による溶融物の分裂法。 ２、流れに対する障害物として流体をノズルから入口流
   中へ放出する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、ノズルから放出される流体がドローウィング・ノズ
   ルに入る気体の全量の２〜４０重量％に相当する特許請
   求の範囲第１又は２項記載の方法。 ４、ドローウィング・ノズルの入口開口から溶融物流出
   開口への距離に殆んど対応する範囲を有する気体ジェッ
   トを、流れに対する障害物として吹き込む特許請求の範
   囲第３項記載の方法。 ５、一連の配列した多数の溶融物流が流入するスリット
   形のドローウィング・ノズルを使用し、そして各々の場
   合ドローウィング・ノズルの一面だけがら気体を溶融物
   の２つの流れの間の空隙に吹き込み且つ各々の場合隣る
   空隙に関しては気体を異なる面から吹き込む特許請求の
   範囲第１〜４項の何れかに記載の方法。 ６、各々の場合溶融物流が互い違いの２重列で流入する
   長いスリット形のドローウィング・ノズルを用い、そし
   て各々の場合気体がドローウィング・ノズルの一つの側
   から、その反対側から流入する溶融物流の１つへ流れる
   特許請求の範囲第１〜５項の何れかに記載の方法。 ７、流体のジェットが、ドローウィング・ノズルの中心
   線に垂直な方向に関して、溶融物流の逆方−向に５０’
   　　（−５０°）から溶融物流の方向に２５６　（±２
   ５°）まで、好ましくは一３０’〜０°で傾斜している
   特許請求の範囲第１〜６項の何れかに記載の方法。 ８．流れに対する障害物をドローウィング・ノズルの入
   口に設置するノズル・ドローウィング法で溶融物を分裂
   させるためのドローウィング・ノズル。 ９、流体のジェットを作り出すためのノズルをドローウ
   ィング・ノズルの入口に設置し、但しこれらのノズルの
   軸がドローウィング・ノズルの中心平面に垂直に関して
   −５０”＝＋２５°であるノズル・ドローウィング法で
   溶融物を分裂させるためのドローウィング・ノズル。