KR20070011318A - 광물 섬유용 회전식 분리기 - Google Patents

광물 섬유용 회전식 분리기 Download PDF

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KR20070011318A
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존 하셀바흐
마이클 이 에반스
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오웬스 코닝
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Abstract

기류로부터 분무형 섬유 재료를 수집하고 형성하는 방법 및 장치는 회전 가능한 드럼 (50) 의 표면에 결합된 섬유 (12) 및 기류의 주입을 포함한다. 회전 가능한 드럼은 드럼의 표면에서 섬유 재료를 수집하는 동안 공기가 드럼의 표면을 통해서 유동할 수 있도록 한다. 다음으로, 수집된 섬유 재료는 드럼 내부의 블로우 오프 헤더 (blow-off header) 에 의해 드럼 표면에서 제거된다.

Description

광물 섬유용 회전식 분리기{ROTARY SEPARATOR FOR MINERAL FIBERS}
본 발명은 일반적으로 광물 섬유 재료 (mineral fiber material), 특히 유리 섬유와 같은 재료의 생산에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기류 (airstream) 로부터 생산된 섬유 재료를 분리하는 분리기에 관한 것이다.
광물 섬유 절연재의 제조에 있어서, 광물 섬유는 종종 화이버라이져 (fiberizer) 를 사용하여 용융 광물 (molten mineral) 로부터 형성된다. 전형적인 제조 작업시에, 용융 광물 재료는 복수의 화이버라이져 안으로 주입된다. 용융 재료는 용해장치 (melter) 또는 노 (furnace) 에서 생성되어 일련의 부싱 (bushing) 을 구비한 전로 (forehearth) 에 의해 화이버라이져로 보내진다. 화이버라이져는 용융 재료를 원심분리하여 재료를 스트림 또는 베일 (veil) 로서 수집 유닛으로 향하는 섬유로 형성시킨다. 전형적인 섬유화 공정의 베일은 광물 섬유가 포획된 큰 체적의 공기 또는 고온의 기체를 포함한다.
절연용 블로잉 울 (blowing wool) 로서 사용되는 섬유성 분무형 (loose fill) 재료의 생산에 있어서, 광물 섬유는 전형적으로 블랭킷 (blanket) 또는 매트 (mat) 로 형성된 후, 터프트 (tufts), 플레이크 (flakes) 또는 또 다른 특정한 절연체로 절단 또는 잘게 썰린다. 대안적인 공정에서, 광물 섬유는 화이버라이져 로부터 수집된 후, 블랭킷 또는 매트로 형성되지 않고 수집되거나 백에 담기게 (bagged) 된다. Gill 등에게 허여된 미국특허 제4,909,817호에는 이러한 분무형 재료의 이러한 생산 방법 1가지가 개시되어 있다. Gill 특허에는, 전형적인 섬유화 스테이션 (station) 이 도시되어 있다. 복수의 화이버라이져가 전로로부터 용융 유리 재료를 공급받는다. 각 화이버라이져는 수집 부재 또는 깔대기를 향해 하방으로 향하는 유리 섬유의 베일을 생산한다. 베일의 하방 유동은 베일을 주어진 영역으로 향하게 하는 기류 (airflow) 시스템의 사용에 의해 향상되고 제어될 수 있다. Gill 특허에서, 수집 부재가 화이버라이져에 의해 공급된 유리 베일을 도중 차단 (intercept) 한 다음, 수집 부재가 섬유 및 기체 유동의 방향을 분리기로 종국적으로는 포장 기계로 전환시킨다.
분무형 재료로부터 직행하는 (directing) 공기 유동을 분리할 수 있는 시스템을 포함하는 섬유성 분무형 재료의 제조 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 공기 및 섬유의 유동으로부터 섬유를 분리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 방법은, 외부 둘레 벽부에 형성된 다수의 구멍을 구비한 회전형 드럼으로 공기 및 섬유의 유동을 도중 차단하는 것을 포함한다. 드럼 내부에 감압 영역이 생성되어 공기 유동이 구멍을 통과하도록 한다. 이로써 공기 유동으로부터 섬유가 분리된다. 감압 영역으로부터 공기 유동이 배출되고, 섬유가 외부 둘레 벽부에 수집된다. 드럼 내부에 가압 영역이 생성되어 드럼의 외부 둘레 벽부로부터 작은 블랭킷을 강제로 분리시킨다.
장치는 섬유성 광물 재료를 형성하는 화이버라이져를 포함한다. 공기 유동 생성 부재가 섬유성 재료를 소정의 방향으로 형성된 섬유성 광물 재료 및 공기 유동을 수용하기에 적합한 수집 부재를 향해서 송풍해준다. 형성된 섬유성 재료 및 공기 유동을 분리기로 이동시키기 위해 수집 부재와 분리기 사이에 덕트 (duct) 부재가 배치된다. 분리기는 드럼 부재의 외면에 섬유성 광물 재료를 수용하기에 적합한 회전가능한 드럼 부재를 포함한다. 드럼 부재의 외면은 공기 유동이 통과할 수 있다. 선택적으로, 회전 가능한 드럼은 작동되었을 경우 공급 받은 섬유성 재료를 드럼의 외면으로부터 드라이브 (drive) 하기에 적합한 블로우 오프 헤더 (blow off header) 를 드럼 내부에 포함한다.
첨부 도면 및 이하의 바람직한 실시형태의 상세한 설명으로부터, 본 발명의 다양한 목적 및 장점이 당업자에게 명백해 질 것이다.
도 1 은 유리 섬유 제조 장치의 개략적인 입면도이다.
도 2 는 분무형 유리 섬유 절연재 제조 장치의 개략적인 입면도이다.
도 3 은 기체 유동으로부터 유리 섬유를 분리하는 분리기의 투시도이다.
도 4 는 도 3 에 도시된 분리기 단면의 입면도이다.
도 5 는 도 3 의 5-5 선을 따라 취한 분리기의 외부 케이싱의 벽부 판넬을 통한 시일 (seal) 의 입면의 단면도이다.
단순하고 명백한 목적을 위하여, 본 발명은 유리 섬유 제조의 관점에서 설명 될 것이지만, 본 발명의 방법 및 장치는 예컨대 암석 (rock), 슬래그 (slag) 및 현무암 (basalt) 등의 타 광물 재료의 섬유성 제품의 제조에도 적용될 수 있다.
종래의 유리 섬유화 장치 (5) 의 예가 도 1 에 도시되어 있다. 다수의 화이버라이져 (10) 가 전로 (16) 로부터 용융 유리 재료를 수용한다. 종래의 유리 섬유 절연체 제조 장치에서, 다수의 화이버라이져 (10) 가 유리 섬유 (12) 의 베일 (14) 및 고온 기체를 생성한다. 베일 (14) 은 하방으로 챔버 또는 포밍 후드 (forming hood) (18) 를 통과해, 유리 섬유를 연속적인 매트 또는 블랭킷 (22) 으로 모으는 유공성 (foraminous) 수집 컨베이어 (20) 상으로 향한다. 포밍 후드 (18) 를 통한 베일 (14) 의 이동은 섬유 및 동반된 고온 기체가 컨베이어 (20) 에 도달할 때까지 상당히 냉각되는 것을 가능하게 한다. 전형적으로, 컨베이어 (20) 에 도달한 섬유 및 기체의 온도는 약 300 ℉ (148.9 ℃) 를 넘지 않는다. 물 분무기 (24) 는 고온 기체 유동의 냉각을 보조하기 위해 베일의 고온 기체에 물의 미세 액적을 분무한다. 물 분무기 (24) 아래에 배치된 분무기 (26) 는 수지성 바인더 (resinous binder) 를 하방으로 이동하는 유리 베일 (14) 로 향하게 하는데 사용된다.
도 2 에, 본 발명의 방법 및 장치에 따른 분무형 재료를 제조하기 위한, 유리 섬유 제조 장치 (30) 가 도시되어 있다. 바람직하게는 도 1 에 도시된 화이버라이져 (10) 와 동일한 다수의 화이버라이져 (10) 를 사용하여 유리 섬유 (12) 가 형성될 수 있다. 비록 오직 1개의 화이버라이져 (10) 만이 도시되었지만, 본 발명에 따라 임의의 개수의 화이버라이져가 배치될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 장치 (30) 는 도 1 에 도시된 분무기 (24, 26) 와 유사한 분무 기구를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 각 화이버라이져 (10) 에 의해 형성된 유리 섬유에 적용되는 바인더 재료가 없는 것이 바람직하다. 유리 섬유 (12) 가 제조 장치 (30) 을 통해서 이동하고 타 유리 섬유 (12) 뿐만 아니라 장치의 구성 요소와 접촉하는 동안 유리 섬유 (12) 가 손상되는 것을 방지하기 위해, 예컨대 미국 특허 제6,562,257호의 사이징 (sizing) 재료와 같은 표면 처리 대신에, 유리 섬유 표면의 히드록실 기 (hydroxyl group) 와 반응하기 위해 차단제를 선택적으로 포함하는 실리콘 (silicone) 화합물 또는 오일 에멀젼 (oil emulsion) 이 유리 섬유 (12) 에 적용될 수 있다. 표면 처리는 최종 제품의 먼지를 감소시키는데도 유용하게 될 것이다. 비록 다른 농도가 사용될 수도 있지만, 전형적으로 최종 유리울 (glass wool) 제품은 약 1 중량%의 오일을 포함한다.
일단 유리 섬유 (12) 에 표면 처리가 적용되면, 수집 부재 (32) 가 유리 섬유 (12) 를 수용한다. 수집 부재 (32) 는 베일의 유리 섬유 (12) 및 동반된 고온 기체 유동 양자 모두를 수용하기에 적합한 것이 바람직하다. 베일 (14) 의 하방 기체 유동은 섬유화 장치 (10) 와 연결된 환형 송풍기 (annular blower)(미도시) 및 환형 버너 (annular burner)(역시 미도시) 에 의해 형성된다. 기체 유동의 모멘텀은 유리 섬유 (12) 가 수집 부재 (32) 를 통과해 기체와 함께 유동하는 섬유로부터 유리 섬유 (12) 가 분리되는 분리기 (34) 로 연속적으로 이동하게 할 것이다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 유리 섬유 (12) 를 분리기 (34) 를 향해서 유입되게 (draw) 하는 또 다른 블로잉 장치 (blowing device)(미도시) 가 있 을 수 있다.
화이버라이져 (10) 에 의해 형성된 유리 섬유 (12) 의 베일은 화이버라이져 (10), 물 분무기 (24) 및 표면 처리 분무기 (26) 바로 아래 지점에서 수집 부재 (32) 에 의해 도중 차단되는 것이 바람직하다. 수집 부재 (32) 의 상단에는, 실질적으로 베일 중의 모든 섬유 및 기체를 더 잘 수집하기 위하여 바람직하게는 깔대기형 또는 절두 원뿔 형태인 유입부 (entrance section)(36) 가 있다. 수집 부재 (32) 는 도중 차단된 유리 섬유 (12) 및 기체를 덕트 (38) 를 통해 이송하여 분리기 (34) 로 향하게 한다. 수집 부재 (32) 및 덕트 (38) 는 유리 섬유 (12) 및 동반된 기체를 분리기 (34) 로 이송하기에 적절한 일반적으로 임의의 중공형 도관 (conduit) 이 될 수 있다. 바람직하게는, 덕트 (38) 에서의 방향 전환이 최소화되어 공기 및 섬유의 유동이 화이버라이져 (12) 로부터 분리기 (34) 까지 보다 효율적으로 이송될 수 있다. 장치 (30) 가 다수의 화이버라이져 (10) 를 포함하는 경우, 각 화이버라이져 (10) 가 개별적인 수집 부재 (32) 와 연관되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 수집 부재 (32) 는 다수의 화이버라이져 (10) 로부터 유리 섬유 (12) 및 동반된 기체를 수용하기에 적합한 것이 될 수 있다.
바람직하게는, 분리기 (34) 와 화이버라이져 (10) 사이에 헤더 시스템 (40) 이 배치된다. 헤더 시스템 (40) 은 유동 조건을 제어하면서 다수의 화이버라이져 (10) 로부터 온 섬유가 결합될 수 있는 챔버이다. 바람직하게는, 헤더 시스템 (40) 은 다양한 화이버라이져 (10) 로부터 온 유리 섬유 (12) 및 기체 유동을 결합하고 결합된 유동을 필요한 분리기 집합체의 다양한 분리기 (34) 로 향하게 하 는 제어 시스템 (미도시) 을 포함한다. 이러한 헤더 시스템 (40) 은 장치 (30) 전체를 끌 필요없이, 또한 화이버라이져 1개가 작동하지 않는 동안 나머지 화이버라이져 (10) 들을 끌 필요없이 화이버라이져 (10) 의 유지 및 청소를 가능케 한다. 헤더 시스템 (40) 은, 유리 섬유 (12) 및 동반된 공기 유동의 제어 및 유도를 위하여 당업자들에게 상당수 공지된 임의의 적절한 수단을 선택적으로 포함할 수 있다.
분리기 (34) 의 섬유로부터 분리된 기체를 배출하기 위해 공기 유동 배출 덕트 (42) 는 분리기 (34) 와 연결된다. 덕트 (42) 는 분리기 (34) 를 향해서 유리 섬유 (12) 를 유입하는데 사용되는 팬 (미도시) 과 연결되는 것이 바람직하다. 분리기 (34) 로부터, 분리된 섬유는 이송 덕트 (46) 를 통해서 처리 스테이션 (processing station)(44) 으로 이송된다. 전술한 덕트처럼, 이송 덕트 (46) 는 일반적으로 중공형 관 또는 섬유성 재료 (12) 및 기타 동반된 기체의 취급에 적절한 또 다른 도관이다.
이하, 도 3 및 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 분리기 (34) 가 더욱 상세하게 도시되어 있다. 분리기는 고정된 외부 하우징 또는 외부 케이싱 (48) 을 포함한다. 도 3 에서, 분리기 (34) 의 내부를 보다 명확하게 보여주기 위해 분리기 (34) 의 단부 벽 (80) 의 거의 전부가 도시의 목적으로 제거되었다. 분리기 (34) 안에 배치된 것은 회전가능한 드럼 (50) 이다. 드럼 (50) 은 임의의 적절한 수단, 바람직하게는 속도 가변형 AC 또는 DC 모터 (56) 에 의해 회전식으로 구동할 수 있는 일반적으로 원통형 구성요소이다. 회전가능한 드럼 (50) 의 외부면 또는 외부 주변 벽 (54) 은 유공성 또는 천공된 표면이다. 구멍 (54a) 의 크기는 구멍 (54a) 을 통해서 기체가 유동할 수 있어야 하지만, 유리 섬유 (12) 의 섬유가 구멍 (54a) 을 통과하는 것을 방지하는 크기이다.
회전가능한 드럼 (50) 안에 고정된 공간 (plenum) 또는 내부 챔버 (60) 가 배치된다. 내부 챔버 (60) 는 내부 챔버 (60) 내부로부터 기체를 배출하기 위해 공기 유동 배출 덕트 (42) 에 연결된다. 내부 챔버 (60) 로부터 공기 유동 배출 덕트 (42) 로의 기체의 배출 또는 통기는 화살표 (72) 로 도 4 에 개략적으로 도시되어 있다. 내부 챔버 (60) 의 배출은 내부 챔버 (60) 안에서 감압 영역, 즉 외부 대기압보다 더 낮은 압력 조건을 형성한다. 내부 챔버 안의 감압을 형성하는 임의의 적절한 기구가 사용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 내부 챔버 (60) 의 벽은 상부 (62) 가 다공성이기 때문에, 공기 및 타 기체가 다공성 주변 벽 (54) 를 통해서 유동하며, 내부 챔버 (60) 안에 형성된 감압 영역으로 이끌릴 수 있다. 내부 챔버 벽의 하부 (63) 는 다공성이 아니기 때문에 공기 유동을 통과시키지 않는다.
드럼 (50) 은 외부 주변 벽 (54) 을 관통하여 연장되고 이격된 다수의 베인 (52) 을 갖는다. 각 베인 (52) 은 외부 주변 벽 (54) 에 실질적으로 횡단 방향으로 연장되어 드럼이 회전함에 따라 드럼 (50) 과 함께 이송되는 것이 바람직하다. 베인 (52) 은, 베인 (52) 이 외부 케이싱 (48) 과 접촉할 수 있는 한, 임의의 적절한 방향성, 즉 주변 벽 (54) 에 대해 각을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 실시형태에서, 베인 (52) 은 드럼 (50) 의 외부 주변 벽 (54) 의 표면에 수직인 방향으로 연장된다. 임의의 2개의 인접한 베인 (52), 외부 주변 벽 (54), 및 외부 케이싱 (48) 에 의해 규정된 공간은 격실 (comparment)(58) 로 불릴 수 있다. 각 격실 (58) 은 외부 주변 벽 (54) 에서 수집된 유리 섬유 (12) 를 수용하기에 적합하다. 격실 (58) 내에서 수집된 섬유 (12) 는 내부 챔버로 부터의 흡입에 의해 초기에는 함께 느슨하게 엉겨있고, 챔버의 섬유는 격실 (58) 안에서 유리 섬유 (12) 의 블랭킷 또는 작은-블랭킷 (70) 으로서 보일 수 있다.
베인 (52) 은 내부 베인부 (52a) 및 외부 베인부 (52b) 를 포함한다. 외부 베인부 (52b) 는 격실 (58) 을 규정하는 베인부이며, 외부 케이싱 (48) 과 함께 시일을 형성한다. 내부 베인부 (52a) 는 드럼 (50) 의 외부 주변 벽 (54) 및 격실 (58) 로부터 내부 챔버 (60) 를 분리한다. 따라서, 내부 베인부 (52a) 는 내부 챔버 (60) 및 드럼 (5) 의 격실 (58) 사이의 내부 시일을 형성하기 위해 작동하고, 드럼 주변의 주변 유동에 장애물을 제공한다. 내부 베인부 (52a) 는 외부 베인부 (52b) 처럼 동일한 일반적인 위치에, 즉 동일 선상에 도시되어 있다. 그러나, 내부 베인부 (52a) 및 외부 베인부 (52b) 는 반드시 이처럼 배치되어야 하는 것은 아니며, 서로에 대하여 엇갈리게 배치될 수 있다.
내부 챔버안의 감압 영역의 생성을 용이하게 하기 위해, 베인 (52) 은 와이퍼 시일 (wiper seal) 로도 알려진 여러 개의 외부 베인부 (52b) 가 분리기 (34) 의 외부 케이싱 (48) 과 항상 접촉하도록 배치된다 (도 4 에 더욱 명확하게 도시되어 있음). 따라서, 드럼 (50) 주변의 베인 (52) 들간의 간격은, 드럼 (50) 이 회전함에 따라 베인 (52) 1개가 외부 케이싱 (48) 과의 접촉이 해제되고, 다른 베인 (52) 이 외부 케이싱 (48) 과 접촉하게 되도록 되어있다. 이러한 방법으로, 드럼 (50) 과 외부 케이싱 (48) 사이의 베인 (52) 주변에서의 내부 챔버 (60) 안으로의 공기 누출 또는 공기의 쇼트 서킷팅 (short circuiting) 이 최소화된다. 외부 케이싱 (48) 의 벽과 접촉하고 있는 베인 (52) 이 많을수록, 시일이 더욱 효과적으로 확보된다. 이로 인해, 내부 챔버 (60) 안에 더 큰 음압 (negative pressure) 이 형성될 수 있다. 베인 (52) 은 선택적이며, 내부 챔버 (60) 안에서 음압이 유지될 수 있는 것을 확보하는데 타 수단이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 외부 케이싱 (48) 과 상대적으로 꼭 끼는 시일을 제공하기 위해 베인 (52) 은 다소 유연한 것이 바람직하다. 추가적으로, 베인 (52) 의 팁 (tip)(또는 선택적으로 베인 전체) 은 시일을 더욱 용이하게 하기 위해 유연한 고온 재료 또는 TEFLON® 함침 (impregnated) 재료로 제조될 수 있다. TEFLON® 은 Delaware주 Wilmington에 소재한 DuPont사에서 상업적으로 입수할 수 있다.
특정 격실 (58) 이 더 이상 내부 챔버 (60) 의 감압 영역에 의해 영향을 받지 않는 위치로 드럼 (50) 이 회전하였을 때, 특정 영역 안으로 운반된 미니 블랭킷 (mini-blanket)(70) 안의 유리 섬유가 드럼 (50) 으로부터 배출되어 이송 덕트 (46) 로 운반될 수 있다. 대기압 보다 큰, 즉 가압 영역이 드럼 (50) 안의 하부 챔버 (66) 에 형성된다. 드럼 (50) 의 외부 주변 벽 (54) 으로부터 미니 블랭킷 (70) 의 유리 섬유를 제거하기 위해, 미니 블랭킷 (70) 을 운반하는 격실 (58) 이 감압 영역의 영향을 받는 위치로부터 격실 (58) 이 가압 영역의 영향을 받는 위치로 이동된다. 다음으로, 유리 섬유 (12) 는 드럼 (50) 내측의 가압에 의해 이송 덕트 (46) 안으로 들어가게 된다. 가압 영역은 예컨대 공기 압력원 (74) 과 연결된 블로우 오프 헤더 (68) 와 같은 임의의 적절한 수단에 의해 형성될 수 있다. 블로우 오프 헤더 (68) 는 미니 블랭킷 안의 유리 섬유 (12) 가 외부 주변 벽 (54) 으로부터 제거되는 것을 보장하며, 전체 시스템의 청결를 유지하는 것을 보조한다. 종래의 시스템과 비교할 때, 회전형 드럼에 수집된 재료는 중력 또는 스크레이핑 (scraping) 기구에 의해 쉽게 낙하하지만, 본 발명에서는, 재료의 수집된 미니 블랭킷 (70) 은 양압 (positive pressure) 에 의해 드럼 (50) 의 외부 주변 벽 (54) 로부터 밖으로 향한 힘을 받는다. 선택적으로, 외부 케이싱 (48) 에서 제 2 블로우 오프 헤더 (76) 는 하방으로 향한 개구부 틈 (opening gap)(78) 과 인접하게 배치되어 유리 섬유 (12) 가 더욱 강력하게 이송 덕트 (46) 안으로 흡입 (blown) 되어 처리 스테이션 (44) 로 향하게 된다. 선택적인 제 2 블로우 오프 헤더 (76) 는 드럼 (50) 의 표면을 더욱 청소하는 방법으로 배치되는 것이 바람직하다. 제 2 헤더 (76) 는 분리기 (34) 의 효율을 감소시킬 수 있는 임의의 잉여 섬유, 먼지 또는 기타 물질을 제거하기 위해 드럼 (50) 의 외부 주변 벽 (54) 으로 공기를 송풍하기 위해 간헐적으로, 예컨대 매 24시간에 1번씩만 사용되는 것이 바람직하다. 드럼 (50) 으로부터 제거되어 틈 (78) 을 통과한 섬유성 재료는 섬유 형태 또는 미니 블랭킷 (70) 형태이거나, 이들 양자가 조합된 형태가 될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 나아가, 이송 덕트 (46) 및 처리 스테이션 (44) 과 관련된 팬 (미도시) 의 흡입은 하부 틈 (78) 에서 약간의 음압을 실제로 생성할 수 있지만, 블로우 오프 헤더 (66) 는 여전히 스크린으로부터 유리 섬 유 (12) 및 미니 블랭킷 (70) 이 제거되는 것을 보장하기 위해 작용한다는 것을 이해하여야 한다.
일단 유리 섬유 (12) 가 분리기 (34) 에 의해 공기 유동 및 기타 기체로부터 분리되면, 유리 섬유는 예컨대 분사형 절연체 재료를 제조하기 위한 해머밀 (hammermill) 또는 큐빙 (cubing) 장치와 같은 처리 스테이션 (44) 에서 추가적으로 처리된다. 그 후 처리 스테이션 (44) 으로부터, 재료는 저장 및 절연 작업 위치 (insulation job site) 로 이송을 위하여 백에 담기게 된다. 감압 영역은 유리 섬유 (12) 를 끌어들이기 위해 처리 스테이션 (44) 의 작동과 관련되어 형성될 수 있다. 처리 스테이션로 이동하는 섬유 (12) 를 동반하는 추가 공기는 포장 전에 유리 섬유를 냉각하는데 유익하다. 이로써 포장 재료의 과열의 문제가 방지된다. 분리기 (34) 로부터 분리된 유리 섬유 (12) 는 직접 유리 섬유 (12) 를 백에 담는 것을 포함하는 임의의 바람직한 방법으로 처리될 수 있음을 이해하여야 한다. 그러나, 제품의 특정한 적용을 위해 유리 섬유를 제조하는 것이 바람직하다.
유리 섬유 (12) 및 고온 기체는 화이버라이져 (10) 와 인접한 지점에서 수집 부재 (32) 및 유입부 (36) 에 의해 도중 차단되기 때문에, 유리 섬유 (12) 및 고온 기체의 온도는 유리 섬유 (12) 를 생산하는 종래의 방법과 연관된 대응 베일 온도를 초과하게 될 것이다. 종래의 제조 절자와 같이, 베일 (14) 이 포밍 후드 (18) 를 통과하는 것을 허용하지 않는다. 따라서, 섬유성 재료 (12) 와 접촉하게 되는 분리기 (34) 및 기타 구성요소들은 종래의 섬유 취급 장비가 경험했던 것 보다 높은 온도의 섬유성 재료 (12) 및 고온 기체를 수용할 수 있을 필요성이 있다. 예를 들면, 분리기 (34) 는 약 500℉ (260℃) 를 넘는 온도에서 작동할 수 있어야 한다. 드럼 (50) 의 외부 주변 벽 (54) 은 이런 상대적으로 고온에서 작동하기에 적합하여야 하며, 또한 상대적으로 높은 정압 (static pressure) 을 경험하게 될 것이다.
내부 챔버 (60) 에서 보다 쉽사리 감압 영역을 달성하기 위하여, 도 2 및 도 3 에 도시된 외부 케이싱 (48) 의 단부 벽 (80) 은 튼튼한 밀폐 기구와 함께 제공되는 것이 바람직하다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 드럼 (50) 의 단부 벽 (84) 에 형성된 시일 (82) 은 래비린스 (labyrinth) 시일이다. 래비린스 시일 (82) 은 내부 챔버 (60) 의 감압 영역과 더 높은 압력의 타 영역사이의 밀폐 조건을 유지하는데 사용된다. 분리기 (34) 안에서 수용한 재료의 예상 온도는 일반적으로 공지의 분리기보다 더 높다. 따라서, 래비린스 시일 (82) 은 밀폐 상태를 유지하기 위해 분리기 (34) 안에서 수용한 재료의 온도에 따라서 팽창 및 수축하기에 적합하다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 외부 케이싱 (48) 의 단부 벽 (80) 은 시일 부재 (86) 와 나사형 체결구 (88) 로 연결되어 도시되어 있다. 비록 시일 부재 (86) 는 나사형 체결구를 사용하여 단부 벽 (80) 에 부착되어 있는 것으로 도시되었지만, 시일 부재 (86) 가 임의의 적절한 기구를 사용하여 단부 벽 (80) 에 부착될 수 있음을 고려할 수 있다. 선택적으로, 시일 부재 (86) 와 단부 벽 (80) 사이에 다수의 심 (shim)(90) 이 배치된다. 임의의 적절한 이격 (spacing) 기구가 단부 벽 (80) 으로부터 소망하는 만큼 시일 부재 (86) 를 위치시 키는데 사용될 수 있음을 고려할 수 있다.
회전형 드럼 (50) 의 단부 벽 (84) 은 고정된 시일 부재 (86) 에 형성된 환형 노치 또는 리세스 (94) 안에 수용된 환형 돌출부 (92) 를 포함한다. 돌출부 (92) 는 드럼 (50) 의 외부 가장자리부 (84) 와 시일 부재 (86) 사이의 공기 유동에 대해 장애물의 역할을 한다. 비록 단일 환형 돌출부 (92) 만이 도시되어 있지만, 드럼 (50) 과 외부 케이싱 (48) 의 벽 (86) 사이에 부가적인 밀폐면을 제공하기 위해 임의의 개수의 이러한 돌출부가 형성될 수 있음을 고려할 수 있다.
더욱이, 고온의 섬유 재료 (12) 는 드럼 (50) 의 외부 주변 벽 (54) 에 수용되기 때문에, 수용된 재료 (12) 의 열 및 압력하에서 드럼 (50) 은 외측 방향으로, 즉 드럼 (50) 의 내부로부터 외부 케이싱 (48) 의 벽을 향해서 팽창할 것이라는 것이 예상된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 드럼의 팽창은 좌측을 향하게 될 것이다. 열팽창을 허용하면서 소망하는 밀폐성을 유지하기 위해, 외부 가장자리부 (84) 는 시일 부재 (86) 를 향해 팽창할 수 있다. 드럼 (50) 이 회전함에 따라 밀폐성을 유지하기 위해 돌출부 (92) 는 시일 부재 (86) 의 리세스 (94) 안으로 팽창한다. 따라서, 드럼 (50) 및 드럼 구성요소의 온도 증가 (및 이에 따른 팽창) 에도 불구하고 래비린스 시일 (82) 은 드럼 (50) 의 총괄적 작동이 계속되고 밀폐성이 유지되도록 허용할 것이다.
특허 법규의 조항과 관련하여, 본 발명의 작동 원리 및 실시형태가 바람직한 실시형태를 통해 설명되고 도시되었다. 그러나, 본 발명의 요지 또는 범위를 벗어나지 않는다면, 본 발명은 구체적으로 설명되고 도시된 것과 다르게 실시될 수 도 있다.

Claims (18)

  1. 외부 주변 벽 (54) 상에 다수의 구멍 (54a) 을 구비한 회전가능한 드럼 (50) 으로 기체 및 섬유의 유동을 도중 차단 (intercepting) 하는 단계,
    상기 기체의 유동을 상기 구멍을 통과하도록 하여, 상기 기체의 유동으로부터 섬유를 분리하고 상기 외부 주변 벽에 섬유가 쌓이게 (depositing) 하기 위하여 상기 드럼의 내부에 감압 영역을 형성하는 단계,
    상기 감압 영역으로부터 상기 기체의 유동을 통기 (72) 시키는 단계,
    상기 드럼의 내부에 가압 영역을 형성하는 단계,
    상기 드럼의 외부 주변 벽로부터 쌓인 (deposited) 섬유를 강제로 제거하기 위해 상기 드럼을 회전시키는 단계를 포함하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 베인 (52) 으로 상기 드럼 주변의 공기의 주변 유동에 대한 장애물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 벽을 관통하는 방향으로 연장된 다수의 베인이 상기 드럼에 형성된 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 드럼은 외부 케이싱 (48) 안에 배치되며, 1쌍 이상의 마주보는 베인이 외부 케이싱과 시일 (seal) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 베인에 의해 형성된 상기 시일은 상기 가압 영역으로부터 상기 감압 영역을 구분하는 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 베인은 상기 외부 케이싱과 접촉하는 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 쌓인 섬유는 미니 블랭킷 (70) 으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 미니 블랭킷을 상기 드럼으로부터 처리 스테이션 (44) 으로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 더 높은 압력 영역으로부터 상기 감압 영역을 seal하기 위해 래비린스 시일 (82) 이 형성된 것을 특징으로 하는 기체 및 섬유의 유동으로부터 섬유 (12) 를 분리하는 방법.
  10. 하방으로 이동하는 섬유성 광물 재료 및 기체 유동의 베일 (12) 을 형성하는 화이버라이져 (10),
    상기 생성된 섬유성 광물 재료 및 기체 유동을 수용하기에 적합한 수집 부재 (32),
    상기 생성된 섬유성 재료 및 기체 유동을 분리기 (34) 로 이송하기 위하여 상기 수집 부재와 상기 분리기 (34) 사이에 배치된 덕트 (38),
    상기 분리기 내의, 상기 기체 유동을 통과시키는 천공된 외부 주변 벽 (54) 에 상기 섬유성 광물 재료를 수용하기에 적합한 회전가능한 드럼 (50), 및
    상기 기체 유동을 상기 드럼을 향해서 끌어들이기 (drawing) 위해 상기 분리기의 내부 챔버안에 감압 영역을 생성하는 기구를 포함하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 각각이 상기 드럼의 상기 주변 벽을 통과하는 방향으로 신장된 다수의 베인 (52) 에 의해 상기 드럼의 외부 주변 벽은 다수의 격실 (58) 로 분할된 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 드럼의 반대 측에 배치된 2개 이상의 베인은 분리 기의 벽과 접촉하여 상기 감압 영역을 밀폐하는 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 섬유성 재료가 상기 감압 영역과 접촉하는 동안 수용된 상기 섬유성 재료는 상기 드럼에서 유지되고, 상기 섬유성 재료가 상기 감압 영역의 영향권 밖으로 이동된 후에 상기 드럼으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 래비린스 시일 (82) 을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 헤더 장치 (40) 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 헤더 장치는 다수의 상기 분리기 (34) 에 연결된 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 헤더 장치는 다수의 화이버라이져 (10) 에 연결된 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 장치의 구성요소는 약 500℉ (260℃) 이상의 온도에서 작동하기에 적합한 것을 특징으로 하는 기체 유동으로부터 섬유를 분리하는 장치.
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