LU83788A1

LU83788A1 - SYSTEM FOR REGULATING THE MARKET OF A MINERAL FIBER THREADING SYSTEM

Info

Publication number: LU83788A1
Application number: LU83788A
Authority: LU
Inventors: Georges Mathgen; Robert Scherer; Charles Pruem; Roland Clees
Original assignee: Arbed
Priority date: 1981-11-26
Filing date: 1981-11-26
Publication date: 1983-09-01
Also published as: EP0080963A1; JPS5891824A; DK524582A

Description

ν-Λ A 685 ----ν-Λ A 685 ----

Demande de brevet de ...................................................Patent application for .............................................. .....

Désignation de l’inventeurDesignation of the inventor

(1) Le soussigné Ren® Administration Centrale de l’ARBED(1) The undersigned Ren® ARBED Central Administration

Case Postale 1802, L - 2930 LUXEMBOURGPO Box 1802, L - 2930 LUXEMBOURG

agissant en qualité — de mandataire du déposant — (2) ARBE D ;S . A.................................................................................................................................................acting as - agent of the depositor - (2) ARBE D; S. AT................................................. .................................................. ..............................................

Avenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURG.................................................................Avenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURG .......................................... .......................

(3) de l’invention concernant :(3) of the invention relating to:

Système de régulation de la marche d'une installation d'effilage de fibres minérales'.System for regulating the progress of a mineral fiber tapering installation '.

désigné comme inventeur(s) : 1. Nom et prénoms „..MATHŒN.. Georges.................................................................... ...............................................designated as inventor (s): 1. Name and forenames „..MATHŒN .. Georges ............................... ..................................... ............. ..................................

41 rue de Beggen, L - 1221 LUXEMBOURG41 rue de Beggen, L - 1221 LUXEMBOURG

Adresse .......................................................................................................................................................................................Address ................................................. .................................................. .................................................. ..................................

2. Nom et prénoms ...................................................................................................................................2. Surname and first names ............................................. .................................................. ....................................

Adresse 111 Γυβ Jean Jaur®s’ L " 3^90 DUDELANGEAddress 111 Γυβ Jean Jaur®s ’L" 3 ^ 90 DUDELANGE

3. Nom et prénoms .....SCŒRER___Roberfc..........................................................................................................................3. Name and first names ..... SCOIR ___ Roberfc ....................................... .................................................. .................................

AJ 30 Grand-Rue , L - 1160 LUXEMBOURGAJ 30 Grand-Rue, L - 1160 LUXEMBOURG

Adresse ............................................................................................................................................................................................Address ................................................. .................................................. .................................................. .......................................

II affirme la sincérité des indications susmentionnées et déclare en assumer l’entière responsabilité.He affirms the sincerity of the above-mentioned indications and declares to assume full responsibility for them.

4. CLEES Roland, 66 rue Tattenberg, L -3569 DUDELANGE4. CLEES Roland, 66 rue Tattenberg, L -3569 DUDELANGE

Luxembourg.....................................f |e ..........26 novembre 19...8.1...Luxembourg ..................................... f | e ......... .26 November 19 ... 8.1 ...

René NEYEN (mandataire) (signature) A 68026____ (1) Nom, prénoms, firme, adresse.René NEYEN (representative) (signature) A 68026____ (1) Last name, first names, firm, address.

A 685A 685

Demande de brevet >- k Déposant : ÄRBED S.A.Patent application> - k Applicant: ÄRBED S.A.

Avenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURGAvenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURG

Système de régulation de la marche d'une installation d'effilage de fibres minérales.System for regulating the progress of a tapering installation of mineral fibers.

Système de régulation de la marche d'une installation d'effilage de fibres minérales._System for regulating the progress of a mineral fiber tapering installation.

La présente invention concerne un système de régulation de la marche 5 d'une installation d'effilage de fibres minérales.The present invention relates to a system for regulating the progress 5 of an installation for unraveling mineral fibers.

- k De telles installations comportent notamment des Spinners, c.à d.- k Such installations include in particular Spinners, ie.

une ou plusieurs roues tournant à vitesse élevée (de l'ordre de 5000 tours par minute) et qui transforment un jet liquide de roches, de 10 laitier ou de verre fondu sortant d'un four, en fibres minérales.one or more wheels rotating at high speed (of the order of 5000 revolutions per minute) and which transform a liquid jet of rocks, slag or molten glass coming out of an oven, into mineral fibers.

Les spinners mono- ou rrultiroues utilisés actuellement pour la fabrication de la laine minérale tournent à vitesse constante. Cette vitesse est choisie en fonction d'un débit et d'une viscosité 15 moyenne du jet liquide frappant le spinner. Chaque variation de débit ou de viscosité entraîne une dégradation de l'efficacité de l'effilage, soit en augmentant le nombre de perles, c.à d. de nodules non fibérisés, soit en produisant des fibres de caractéristiques géométriques non souhaitées, p.ex. des fibres trop fines » 20 et/ou trop courtes. Or, les fours de fusion de matières non métal liques à déversement continu et particulièrement les cubilots utilisés presqu'exclusivement dans la fabrication de laine minérale produisent des jets à débit variable dans le temps et ne permettent pas jusqu'à présent de mesurer le débit réel du jet sortant. Ces jets 25 étant en plus variables en température, donc de viscosité changeante, le rendement des spinners ainsi que la constance de la qualité de la laine produite s'en ressentent fortement.The single- or multi-wheel spinners currently used for the manufacture of mineral wool rotate at constant speed. This speed is chosen as a function of a flow rate and an average viscosity of the liquid jet striking the spinner. Each variation in flow rate or viscosity leads to a deterioration in the efficiency of tapering, or by increasing the number of beads, ie. of non-fiberized nodules, either by producing fibers of undesired geometric characteristics, eg fibers which are too fine and / or too short. However, melting furnaces of non-metallic continuous discharge materials and particularly cupola furnaces used almost exclusively in the manufacture of mineral wool produce jets with variable flow over time and so far have not made it possible to measure the actual flow outgoing jet. These jets 25 being more variable in temperature, therefore of changing viscosity, the efficiency of the spinners as well as the consistency of the quality of the wool produced is strongly affected.

- 2 -- 2 -

La présente invention a pour but d'éliminer les défauts précédeirment décrits, d'améliorer le rendement des installations ainsi que la qualité des fibres, en proposant un système de régulation qui tient compte des paramètres significatifs et accessibles des installations. 5The object of the present invention is to eliminate the faults previously described, to improve the yield of the installations as well as the quality of the fibers, by proposing a regulation system which takes account of the significant and accessible parameters of the installations. 5

Ce but est atteint par le système selon l'invention, qui couperte des moyens pour déterminer le débit et la viscosité du jet sortant du four, ainsi que les moyens de réglage du Spinner en fonction de ces variables.This object is achieved by the system according to the invention, which cuts means for determining the flow rate and the viscosity of the jet leaving the oven, as well as the means for adjusting the Spinner as a function of these variables.

1010

Des variantes préférentielles de la mise en oeuvre de l'invention sont décrites dans les sous-revendications.Preferential variants of the implementation of the invention are described in the sub-claims.

Par suite de la possibilité d'intervention instantanée dans le pro- * . ‘ 15 cessus, il est possible d'optimiser en permanence les conditions de fonctionnement du spinner en fonction de la oonposition, de la viscosité et du débit du jet liquide. Il s'ensuit une diminution notable des déchets.Due to the possibility of instant intervention in the pro- *. At 15 stops, it is possible to continuously optimize the operating conditions of the spinner depending on the composition, viscosity and flow rate of the liquid jet. This results in a significant reduction in waste.

20 L'invention sera expliquée plus en détail ä l'aide du schéma en fig. 1, qui représente un mode d'exécution possible du système suivant l'invention.The invention will be explained in more detail using the diagram in FIG. 1, which represents a possible embodiment of the system according to the invention.

Il y est représenté un four à déversement oontinu 1, qui est de 25 préférence un four électrique à résistance directe (électrodes immergées) pour la fusion de matières minérales. Le four est monté _ v sur des pesons 2 (p.ex. à jauge de contrainte) qui permettent de déterminer en continu le poids du four respectivement la charge y contenue.There is shown a continuous discharge furnace 1, which is preferably an electric direct resistance furnace (immersed electrodes) for the fusion of mineral matter. The oven is mounted _ v on load cells 2 (eg with strain gauge) which make it possible to continuously determine the weight of the oven respectively the load contained therein.

3030

Le four 1 est principalement constitué de deux parties, le four proprement dit 13 comportant les électrodes de chauffage et un dispositif de remplissage 14 chargé par intermittence et assurant le déversement de la charge dans le creuset du four 13. Pendant l'opération 35 de chargement discontinue, représenté par la flèche 15, le poids mesuré par les pesons 2 augmente momentanément. Le signal transmis par les pesons pendant ce tenps n'est pas exploitable pour déterminer le - 3 - débit de matière fondue 3 et un capteur signale ä un système de calcul 9 (constitué par ex. par un microordinateur), par l'intermédiaire de la ligne 25 de ne pas considérer les signaux sur la ligne 24 en provenance des pesons 2.The oven 1 mainly consists of two parts, the oven proper 13 comprising the heating electrodes and a filling device 14 charged intermittently and ensuring the discharge of the charge into the crucible of the oven 13. During the loading operation 35 discontinuous, represented by arrow 15, the weight measured by the load cells 2 increases momentarily. The signal transmitted by the load cells during this tenps cannot be used to determine the melt flow 3 and a sensor signals to a calculation system 9 (constituted for example by a microcomputer), by means of line 25 not to consider the signals on line 24 coming from load cells 2.

55

Le débit du jet continu du four peut être déterminé par l'intermédiaire de la diminution du poids du four observé en dehors des opérations de chargement. Une méthode simple, donnant une précision „ acceptable du débit moyen, consiste à mesurer le poids du four 10 juste après une opération de chargement et immédiatement avant l'opération suivante et de diviser la différence des poids mesurés par le temps gui s'est écoulé entre les 2 mesures.The flow rate of the continuous jet from the oven can be determined by means of the reduction in the weight of the oven observed outside the loading operations. A simple method, giving an acceptable accuracy of the average flow rate, consists in measuring the weight of the oven 10 immediately after a loading operation and immediately before the next operation and of dividing the difference of the weights measured by the time which has passed. between the 2 measurements.

Le débit du jet pourra également être déterminé en enregistrant le 15 poids du four à un moment précis du cycle opératoire. Au même moment précis du ou des cycles suivants on enregistrera le nouveau poids. La différence de poids calculée à partir de ces valeurs enregistrées divisée par le temps écoulé entre les mesures donnera le débit moyen du jet. Pour améliorer la précision du calcul du débit, il est oon-20 seillé de choisir comme instant de lecture du poids du four une des différentes phases de l'opération de chargement dans laquelle il n'y a pas d'apport de matières. Cette méthode présume évidemment que la quantité de matière chargée S chaque opération varie peu.The jet flow rate can also be determined by recording the weight of the oven at a specific point in the operating cycle. At the same precise moment of the following cycle (s) the new weight will be recorded. The difference in weight calculated from these recorded values divided by the time elapsed between the measurements will give the average jet flow. To improve the accuracy of the calculation of the flow rate, it is advisable to choose as instant of reading the weight of the oven one of the different phases of the loading operation in which there is no addition of materials. This method obviously presumes that the quantity of material loaded S each operation varies little.

25 Une précision encore meilleure peut être obtenue en calculant la moyenne des débits déterminés par les méthodes décrites précédemment.An even better precision can be obtained by calculating the average of the flow rates determined by the methods described above.

Le jet de matière fondue 3 sort en continu du four 1 par le trou de coulée 4 et tombe sur le rotor 5 du spinner qui est couplé à un dis-30 positif d'entraînement 6, dont la vitesse peut être variée en fonction de signaux en provenance d'un régulateur 7, par l'intermédiaire de la ligne 21. La vitesse réelle du dispositif d'entraînement 6 est mesurée et signalée au régulateur 7 a l'aide de la ligne 22.The jet of molten material 3 continuously leaves the furnace 1 through the tap hole 4 and falls on the rotor 5 of the spinner which is coupled to a drive device 6, the speed of which can be varied according to signals from a regulator 7, via line 21. The actual speed of the driving device 6 is measured and reported to regulator 7 using line 22.

35 Le débit d'air assurant le transport et la distribution des fibres dans la chambre à laine est produit par le système 12, qui reçoit ses signaux de commande du régulateur 7 par la ligne 30 et dont les - 4 - conditions de fonctionnement réelles sont signalées à celui-ci par la ligne 31.The air flow ensuring the transport and the distribution of the fibers in the woolen chamber is produced by the system 12, which receives its control signals from the regulator 7 by the line 30 and whose actual operating conditions are signaled to it by line 31.

Un capteur de mesure de la température 8 (on utilisera avantageuse-5 ment une caméra pyrométrique) transmet un signal représentatif de la teirpérature du jet au système de calcul 9 par l'intermédiaire de la ligne 23. Une surveillance continue de l'échauffement de l'eau servant à refroidir la première roue du spinner peut, à débit constant, également être utilisée conme indicateur de la température du jet.A temperature measurement sensor 8 (a pyrometric camera will advantageously be used) transmits a signal representative of the jet temperature to the calculation system 9 via line 23. Continuous monitoring of the temperature rise the water used to cool the first spinner wheel can, at constant flow, also be used as a jet temperature indicator.

1010

Le système de calcul 9 détermine à partir des données transmises par le capteur de mesure, la température réelle du jet. Il calcule également, en fonction du mélange de matières employé, la viscosité qui correspond à la température calculée du jet.The calculation system 9 determines from the data transmitted by the measurement sensor, the actual temperature of the jet. It also calculates, as a function of the mixture of materials used, the viscosity which corresponds to the calculated temperature of the jet.

1515

Le régulateur 7 est en communication avec le système de calcul 9 par l'intermédiaire de la ligne 28 (communications des conditions opti males de fonctionnement du système d'air 12 et du rotor 5) et de la ligne 29 (fonctionnement réel du système d'air 12 et du rotor 5).The regulator 7 is in communication with the calculation system 9 via line 28 (communications of the optimal operating conditions of the air system 12 and of the rotor 5) and of line 29 (actual operation of the air system air 12 and rotor 5).

20 A l'aide de la ligne 26 le système de calcul est relié au système d'affichage 10 servant à visualiser les données relatives au cycle de chargement, au poids du four, à la température, calculée du jet-liquide, à la vitesse de rotation du spinner, au débit d'air etc.20 Using line 26, the calculation system is connected to the display system 10 used to display the data relating to the loading cycle, the weight of the oven, the temperature, calculated from the liquid jet, the speed spinner rotation, air flow etc.

2525

Afin d'obtenir le meilleur résultat du système de régulation commandant l'installation d'effilage, il est avantageux d'emmagasiner des caractéristiques de matières premières courantes et différentes structures de laine dans la mémoire du système de calcul qui en 30 tiendra compte dans la détermination des valeurs optimales de fonctionnement.In order to obtain the best result from the control system controlling the tapering installation, it is advantageous to store characteristics of common raw materials and different wool structures in the memory of the calculation system which will take them into account in the determination of optimal operating values.

Dans le cas où le système de calcul est constitué par un microordinateur on utilisera avantageusement un clavier 11 pour introduire 35 dans sa mémoire les données relatives aux propriétés et aux modes de fabrication de produits-types.In the case where the calculation system consists of a microcomputer, a keyboard 11 will advantageously be used to enter data into its memory relating to the properties and to the manufacturing methods of standard products.

- 5 -- 5 -

Ces données devront comprendre également les fonctions de variâtion de la viscosité avec la température pour le mélange de matières usuelles, nécessaires pour calculer la viscosité du jet à partir de sa température.These data must also include the functions of variation of the viscosity with the temperature for the mixture of usual materials, necessary to calculate the viscosity of the jet from its temperature.

55

Dans le cas d'utilisation d'un clavier les informations passent de celui-ci au microordinateur par l'intermédiaire de la ligne 27.If a keyboard is used, the information passes from it to the microcomputer via line 27.

« Il est possible que la température ou le débit du jet dérive len- 10 tement en dehors des plages prévues pour la régulation du spinner. Dans ce cas, il est aisé de corriger la puissance de diauffage du four ou la quantité de matière chargée pour revenir dans la gamme de fonctionnement désirée. En effet, le débit du jet 3 peut être varié dans de faibles proportions par modification du niveau du bain de 15 matière fondue dans le four 13. Un réglage plus flexible du débit peut être obtenu par l'installation d'une buse de coulée ä ouverture variable. Ces réglages peuvent évidemment aussi être exécutés de façon automatique à partir des données calculées par le microordinateur."It is possible that the temperature or the flow rate of the jet is slowly drifting outside the ranges provided for regulating the spinner. In this case, it is easy to correct the diauffage power of the oven or the quantity of material loaded to return to the desired operating range. In fact, the flow rate of the jet 3 can be varied in small proportions by modifying the level of the melt bath in the furnace 13. A more flexible adjustment of the flow rate can be obtained by installing a pouring nozzle ä variable opening. These adjustments can obviously also be carried out automatically from the data calculated by the microcomputer.

2020

Un cycle de fonctionnement de l'installation dont la période a été choisie égale ä deux minutes, est décrit dans l'exemple suivant:An operating cycle of the installation, the period of which has been chosen equal to two minutes, is described in the following example:

Toutes les deux minutes, une quantité de 200 kg de matière est dé-25 versée dans le réservoir 14.Every two minutes, an amount of 200 kg of material is poured into the reservoir 14.

, - L'opération de chargement, qui dure 1 minute est signalée au système de calcul 9, qui pendant ce temps conserve sur sa ligne de sortie 28 les données optimales de fonctionnement calculées juste avant le dé-30 but de l'opération de rechargement., - The loading operation, which lasts 1 minute, is signaled to the calculation system 9, which during this time keeps on its output line 28 the optimal operating data calculated just before the start of the reloading operation. .

Pendant toute la durée du cycle, cette charge est transférée de façon continue du réservoir 14 dans le four 13, de sorte à minimiser les variations de température de la masse fondue (8.000 kg) se 35 trouvant dans celui-ci et à assurer une répartition optimale des matières solides au-dessus du bain liquide.Throughout the cycle, this charge is continuously transferred from the reservoir 14 to the furnace 13, so as to minimize the temperature variations of the melt (8,000 kg) present therein and to ensure distribution. optimal solids above the liquid bath.

- 6 - Dès la fin de l'opération de chargement 15, dans l'intervalle restant de 60 secondes oü le poids du four diminue en continu en fonction du débit coulé, le système de calcul entreprend la détermination du débit à l'aide de deux mesures du poids transmises par les 5 pesons 2 et du temps fixe s'écoulant entre ces 2 mesures.- 6 - From the end of the loading operation 15, in the remaining interval of 60 seconds where the weight of the oven decreases continuously as a function of the flow rate flowed, the calculation system undertakes the determination of the flow rate using two measurements of the weight transmitted by the 5 scales 2 and of the fixed time elapsing between these 2 measurements.

Le débit du jet est introduit dans le régulateur 7 comme variable réglante. La valeur de référence de la boucle de régulation est une * consigne de vitesse pour le spinner et une consigne de débit d'air 10 pour la fibërisation optimale pour un débit du jet donné. Ces consignes sont introduites dans le régulateur au départ comme valeurs fixes.The jet flow is introduced into the regulator 7 as a regulating variable. The reference value of the regulation loop is a speed setpoint for the spinner and an air flow setpoint 10 for optimal fiberization for a given jet flow rate. These setpoints are entered into the controller at the start as fixed values.

La vitesse effective du spinner et le débit d'air de fibërisation - ' 15 effectif sont mesurés et transmis au régulateur pour lui permettre de réduire à un minimum l'écart entre valeurs effectives et consignes.The effective speed of the spinner and the effective fiberizing air flow rate are measured and transmitted to the regulator to enable it to minimize the difference between actual values and setpoints.

Ainsi des l'apparition d'une variation de débit et/ou de viscosité 20 le système adapte automatiquement la vitesse du spinner et/ou le débit d'air aux nouvelles conditions. Le rendement de la fibérisa-tion ainsi que la qualité des fibres produites sont donc toujours optimales.Thus, from the appearance of a variation in flow rate and / or viscosity, the system automatically adapts the speed of the spinner and / or the air flow rate to the new conditions. The yield of fiberization and the quality of the fibers produced are therefore always optimal.

25 Lorsque les variations du débit ou de la viscosité du jet liquide dépassent des seuils prédéterminés on modifie respectivement , l'ouverture de la buse de coulée ou la puissance du four.When the variations in the flow rate or in the viscosity of the liquid jet exceed predetermined thresholds, the opening of the pouring nozzle or the power of the furnace are modified respectively.

La technique décrite s'applique aussi bien aux Spinners monoroues 30 qu'aux Spinners multiroues oü un ou plusieurs rotors peuvent être munis d'un tel système de régulation.The technique described applies both to single-wheel spinners 30 and to multi-wheel spinners where one or more rotors can be provided with such a regulation system.

Claims

1. System for regulating the progress of a centrifugal unraveling installation for the manufacture of mineral wool, using a spinner, preferably multi-wheeled, on which a jet of molten material comes out of a continuous discharge furnace , characterized in that the system comprises means for continuously determining the actual flow rate and the viscosity of the jet of molten material, as well as means for adjusting the speed of rotation of the spinner, as well as the air flow ensuring the transport of fibers from the spinner to the wool chamber according to these variables.

2. Control system according to claim 1, characterized in that the flow rate of the oven is continuously determined by determining its weight.

3. Control system according to claim 1, characterized in that the viscosity of the liquid jet (3) is continuously determined by a continuous measurement of its temperature, in particular using a pyrometric camera.

4. Control system according to claim 1, characterized in that the viscosity of the liquid jet (3) is continuously determined by measuring the temperature difference of the cooling water at the inlet and at the outlet of the 1st spinner wheel.

5. Control system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flow rate and the viscosity are calculated by a microcomputer (9), which is connected to a device for regulating (7) the speed of the spinner.

6. Control system for a mineral wool manufacturing installation comprising an oven (13) and a spinner onto which a jet of molten material (3) leaving the oven (13) characterized; - 2 - - in that the oven which includes a filling device (14), is mounted on load cells (2) - in that a sensor is used, which measures the temperature 5 of the jet of molten material ( 3); - in that the microcomputer (9) calculates from the measurement results supplied by the load cells (2) and by the temperature sensor, the flow rate and the jet temperature: - in that the microcomputer (9) determines the viscosity jet, depending on its composition and its calculated temperature; - in that the microcomputer (9) determines the optimal operating conditions of the Spinner, as a function of the flow rate and the viscosity of the jet; and - in that the microcomputer (9) is connected to a regulator (7), which controls the operation of the spinner. 20

7. Method for regulating the operation of a centrifugal tapering installation for the manufacture of mineral wool using a spinner on which a jet of molten mineral material falls, characterized by the following points: 25 - a mixture of slag, rock or glass at high temperature in a melting furnace, comprising a filling system 30. the composition of the mixture of molten material is communicated to a calculation system in which the relationship between viscosity and temperature of different mixtures has been previously introduced. the viscosity of the jet is determined by means of the calculation system from measurements representative of its temperature. '»- 3 - - the jet flow rate is calculated from the measurement of the weight of the oven with a filling system. - the optimal operating conditions of the Spinner 5 are deduced from the calculated flow rate and viscosity of the jet.

8. Method according to claim 7, characterized in that the filling system (14) is periodically recharged, supplying the oven and in that the jet flow calculated from the results of measurement of the weight of the oven is used. collected at different times of the operating cycle, to adjust the spinner.

9. Method according to claims 7 or 8, characterized in that the operating data calculated by the calculation system ψ 15 are used to regulate in particular the speed of rotation of the spinner wheels, as well as the amount of air ensuring the transport of fibers in the wool chamber.

10. Method according to claim 7, characterized in that the operating data calculated by the microcomputer are used to regulate the heating power of the oven and / or the flow rate of the jet of molten material via a nozzle. variable opening casting. t