NO148261B - Fremgangsmaate og anordning for oppfangning av delvis fibrerte minalsmelter. - Google Patents

Description

Mineralfibere kan dannes på flere forskjellige måter

fra mineralske smelter. I prinsippet finnes det tre hoved-metoder :

a) trekking

b) blåsing

c) slynging.

Trekking gir en fibermasse som er i det vesentlige fri

for innslag av ufibrert materiale. Dette kan med en viss reservasjon også sies om de blåsemetoder hvor fiberdannelsen skjer ved hjelp av varme gasstrømmer.

På den annen side gir blåsing og fremfor alt slynging bare delvis fibrering av den tilførte smelte. Ved fibreringen dannes nemlig såkalte perler. For å unngå at disse perler i altfor sterk grad skal forringe produktets egenskaper for-søkes det allerede i prosessen å foreta en separering, som regel slik at det delvis fibrerte materiale i den tilstand det kommer fra fibreringsstedet, avbøyes ved hjelp av luft-eller gasstrøm. Fibrene avbøyes da lettere enn perlene. Separeringen blir imidlertid aldri perfekt i praksis, men i beste fall få:j en fraksjon som er rik på perler og fattig på fibre og en annen fraksjon som er rik på fibre og fattig på perler.

Delingen mellom disse to fraksjoner kan som påpekt ovenfor utføres med mer eller mindre godt resultat.

Dette er vist på fig. la og lb, hvorav fig. la viser

en mindre fremgangsrik separering ved at perlene, representert ved området A, bare ufullstendig skilles fra fibrene som er representert ved området B. Det for områdene felles felt C representerer den del av den delvis fibrerte material-strøm i hvilken perler og fibre forekommer i blanding med hverandre.

På tilsvarende måte viser fig. lb en mer fremgangsrik separering. Det felles felt C utgjør her en meget mindre del av den sammenlagte materialstrøm.

Delingen kan også forskyves slik at den ene av frak-sjonene blir mer ren enn den annen. Dette er vist på fig. 2. Også på denne figur representerer området A perlene og området B fibrene. Dersom materialstrømmen nu deles som angitt ved linjen a-a, dannes to deler hvorav den ene inneholder mer perler enn fib^e og den annen mer fibre enn perler. Dersom det hadde vært mulig å oppnå en deling som vist ved linjen b-b, ville den ene delstrøm bestå utelukkende av perler, og den annen strøm skulle foruten endel perler inne-holde alle fibre. En annen tenkbar deling av interesse er representert ved linjen c-c som adskiller en fullstendig perlefri fiberdel.

For normale anvendelser av mineralfibre, først og» fremst i form av ull for isolasjon, er en mindre andel av perler ikke spesielt forstyrrende. Det er for disse anvendelsesområder av mer vesentlig betydning at så meget som mulig av fibrene tas hånd om. Delingen vil da som regel falle et sted mellom linjene a-a og b-b. Linjen b-b, på samme måte som linjen c-c, representerer hypotetiske delinger som ikke kan oppnåes i virkeligheten ved de angjeldende prosesser som er av en meget tilfeldig natur.

For de anvendelsesområder hvor en så perlefri fibermasse som mulig er ønsket, f.eks. fibre for armering av polymerer, er det således i praksis ikke mulig å .legge delingen til linjen c-c, og selv om dette skulle ha vært mulig, ville denne deling medføre stort tap av fibre, som er representert ved den del av det område B som på fig. 2 befinner seg til venstre for linjen c-c.

For at det skal være mulig å ta hånd om en optimalt stor andel av fibrene er det hittil ikke blitt funnet noen annen utvei enn å forsøke å legge delingen slik at de fleste fibre fås i en fraksjon. Denne fraksjon som da inneholder en vesentlig andel av perler, overføres deretter, f.eks. i form av en fibermatte som som oftest foreligger i form av ull med tufset struktur, til et annet trinn i hvilket materialet dispergeres i et vannbad, fortrinnsvis ved hjelp av et fuktemiddel som dispergeringsmiddel, hvorved eventuelle tufser brytes opp til enkeltfibre. Den dannede dispersjon kan deretter utsettes for mer nøyaktig virkende separerings-forholdsregler, f.eks. ved anvendelse av en eller annen form for våtsykloner. Først efter dette trinn fås en ren fibermasse.

Den således erholdte fibermasse inneholder ikke alle fibre som er blitt dannet. De fibre som er gått tapt, befinner seg blant hoveddelen av perlene og utgjør en liten del i disse. Det kunne tenkes å fraskille også disse fibore fra perlene i et eget separeringstrinn, men de er da allerede blitt utsatt for slike termiske og mekaniske påkjen-ninger at de har tapt en vesentlig del av deres gode egenskaper. Dessuten ville det egne separeringstrinn medføre en ytterligere påvirkning og ødeleggelse av fibrene.

Det er mulig fullstendig å omgå dette problemkompleks ved å drive separeringen meget langt til venstre, som vist på fig. 2 og representert ved linjen d-d. Dette ville muligens kunne gjennomføres med meget kraftige gasstrømmer, men det ville medføre en tilsvarende kraftig turbulens som gir opphav til tufsedannelse og sammenflettede fibre. Tufsene vil inne-holde perler, og for å oppnå en fullstendig separering er det nødvendig å gjøre at fibrene blir helt frie fra hverandre. Dette krever på sin side en mekanisk bearbeidelse som er skadelig. Tufsedannelsen er selv uten inneholdte perler heller ikke ønsket ved anvendelsen av fibermaterialer for andre for-mål enn isolasjon, f.eks. armering.

Det har nu vist seg at materialet som er utsatt for fibrering, kan føres bort ved hjelp av stråler eller strømmer av et flytende medium, spesielt med vannstråler eller vann-strømmer.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for separering av en perlefraksjon fra en fiberfraksjon ved oppfangning i væske av delvis fibrert material som slynges ut fra roterende fibreringshjul som påføres en mineralsmelte, og frem-gangsmåten er særpreget ved de i krav l's karakteriserende del angitte trekk.

Det er overraskende for fagmannen at vannet ikke for-styrrer fibreringsprosessen, men snarere virker mer skånsomt på fibrene enn til og med en forholdsvis mild gasstrøm. Det er ennu mer overraskende at en avbøyning med vannstråler gir en langt skarpere separering mellom fiber- og perlefraksjonene enn ellers, slik at situasjonen ligner.mer på den som er representert på fig. lb enn på fig. la.

En effektiv utførelse av oppfinnelsen fås ved at vann-strømmene utformes som flate, stråler som danner en del av en sylindrisk eller kjegleformig overflate. Den flate stråle kan på sin side dannes av et antall separate stråler hvis kanter løper sammen før de treffer det materiale som er blitt slynget ut fra fibreringsanordningen, spesielt fra fibreringshjulet. Denne sistnevnte utførelse er lettere å håndtere da den byr

på større muligheter for å variere strømmer og hastigheter på forskjellige steder. Den materialmengde som slynges ut fra fibreringshjulet, er nemlig forskjellig for de forskjellige deler av hjulet. Den er størst nær det sted hvor smeiten på-føres og avtar siden kontinuerlig rundt omkretsene.

En utførelsesform som gir ennu større muligheter for tilpasning og optimalisering, er en utførelsesform hvor flere flate stråler lagres over hverandre i forskjellige plan slik at de danner et dekkende eller overlappende mønster sett i den retning som materialet slynges ut med fra fibreringshjulets overflate. Dersom overlappingen drives tilstrekkelig langt,, fås en tilstand der stor sikkerhet råder for at hver utslynget partikkel vil påvirkes selv om forstyrrelser skulle inntreffe i vanntilførselen til de enkelte dyser fra hvilke vannstrålene avgis.

Strålene bør være i det vesentlige parallelle i forhold til fibreringshjulets aksel, men de kan også danne en spiss vinkel med denne, fortrinnsvis slik at strålene konvergerer mot hverandre.

Dersom flere roterende fibreringshjul samarbeider ved fibreringen av mineralsmelten, anordnes vannstrømmen i til-knytning til hjulkombinasjonens ytre overflate på tilsvarende måte som ved tidligere anvendte luft- eller gasstrømmer.

Det har vist seg fordelaktig dersom vannet inneholder et fuktemiddel. Derved minskes eller oppheves fibrenes til-bøyelighet til dannelse av knipper eller tufser ytterligere.

Oppfinnelsen angår også en anordning for separering av en perlefraksjon fra en fiberfraksjon ved oppfangning i væske av delvis fibrert mineral, omfattende roterende fibreringshjul som påføres en mineralsmelte, og anordningen er særpreget ved de i krav 7' karakteriserende del angitte trekk.

Oppfinnelsen vil bli mer detaljert beskrevetved hjelp av eksempelvise utførelsesformer under henvisning til tegningene.

På tegningene viser fig. la, lb og 2, som beskrevet oyenfor, skjematisk forskjellige grader av separering av

perler hhv- fibre i en delvis fibrert mineralsmelte.

Fig. 3 viser skjematisk en anordning for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte. Fig. 4 viser en del av anordningen ifølge fig. 3 sett aksialt og fra siden. Fig. 5 og 6 viser anordningen ifølge fig. 3 langs et vertikalt tverrsnitt. Fig'. 7 viser anordningen ifølge Fig. 6 langs et aksialt utspilt plan Qg Fig. 8 en annen utførelsesform av en detalj av anordningen ifølge Fig. 3 også i form av et vertikalt tverrsnitt .

På Fig. 3 er skjematisk vist en fibreringsanordning som inneholder to hjul 1 og 2 for fibrering av en mineralsmelte, dvs. såkalte spinnehjul. De roterer i den retning som er vist ved pilene 3 hhv. 4. En mineralsmelte 6 strømmer ned fra en renne 5 og treffer hjulet 1. Fra dette hjul overføres ved kraftvirkning en del av smeiten til fibreringshjulet 2, mens en del blir tilbake på det første påtruffede hjul. Fra begge hjul kastes derefter smeiten ut i tangensial retning på grunn av sentrifugalkraften, hvorved en stor fibermengde dannes.

På figuren er et knippe av slike fibre blitt overdrevet angitt. I virkeligheten dannes samtidig et tusentalls fibre på de to hjul, men dette er blitt sløyfet for enkelhets skyld.

En stråle 8 som hovedsakelig består av vann, rettes mot fibrene 7 som på denne måte er blitt slynget ut fra hjulets overflate. Strålen 8 kommer fra en åpning 9 i en dyse 10 som på sin side mates via en rørledning 11. På det sted strålen treffer fiberén 7 vil den rykkes med av strålen og avbøyes fra sin tidligere bane, som markert ved linjen 7' på figuren. Selvfølgelig kan den dyse 10 som er vist på figuren, ikke avbøye mer enn en del av de fibre som slynges ut fra hjulet 2. Det kreves enten en vesentlig bredere dyse eller en rekke dyser, hvilket er vist på de følgende figurer.

På Fig. 4 er samme forløp vist i form av en annen frem-stilling. Hjulet 2 ses her fra siden og roterer rundt sin aksel 12. Fibrene 7 slynges i prinsippet tangensia.lt ut fra hjulets overflate på hvilken en ring 13 av smelte befinner seg. Når fibrene møter strålen 8, avbøyes de som vist ved markeringen 7'. Strålen 8 kommer, som vist på Fig. 4, ut gjennom åpningen 9 i dysen 10 som tilføres vann fra ledningen 11.

Fig. 5 viser hvorledes de to hjul 1 og 2 er anordnet ved siden av hverandre. Det første hjul 1 treffes av smeltestrålen 6 som faller loddrett inn mot hjulets mønster-overflate. Hjularrangementet omgis av en spreder 14 i hvilken en spalte 15 er tilstede som hovedsakelig omslutter hjularrangementet.

På Fig. 6 er vist et tilsvarende arrangement hvor

dysen eller sprederen 14 som er vist på Fig. 5, tilsvares av en rekke dyser 16 i hvilke et tilsvarende antall åpninger 17 finnes. Dersom utstrømningen ikke skjer gjennom en kontinuerlig åpning, som vist på Fig. 5, men gjennom en rekke åpninger, bør disse være anordnet som vist på Fig. 6. En rekke fordelte dyser 16 har alle en åpning 17 og er anbragt ved siden av hverandre. På Fig. 7 er to av disse dyser vist, mens de inntilliggende to dyser bare er antydet.

Dysene 16 er anordnet slik at flate stråler fra hver dyse divergerer i sitt plan, hvorved to inntilliggende stråler 18 løper sammen i et punkt 19 som ligger foran det punkt hvor fibrene når mediastrømmen. På Fig. 7 er også vist hvorledes dysene mates fra ledninger 11 i hvilke styreventiler 20 er anbragt. Mediet fra tilførselsrøret 22 kommer til styreventilene 20 via grenledninger 21. På grunn av anordningen av styreventilene 20 kan hver stråle 18 reguleres slik at dens dynamiske kraft nøyaktig svarer til den kraft som kreves nettopp i den del av hjulomkretsen hvor den angjeldende dyse er plassert. Det turde være åpenbart at forskjellige deler av hjulets omkrets vil kaste ut forskjellig store mengder av smeltet mineral beroende på hvor langt de befinner seg fra påføringsstedet for strålen av smelte 6.

På Fig. 8 er vist et annet arrangement, hvor det rundt fibreringshjulene 1 og 2 som tilføres smeltestrålen 6, er anordnet dels en indre krets av dyser 23 med åpninger 24

og dels også en ytre krets av dyser 25 med åpninger 26.

Åpningene 26 er anordnet slik at de dekker mellomrommet mellom de stråler som kommer fra åpningene 24.

På Fig. 9 er vist et arrangement hvor hjulet 27 som

påføres smelte, roterer i pilens 28 retning. Det er omgitt av en rekke dyser 29 som har åpninger 30 som er rettet tangensialt i forhold til hjulet 27, men i motsatt retning av den retning en partikkel vil ha som kastes ut fra hjulets overflate. Åpningene 30 er bredere i den del som ligger nærmest hjulet og smalner gradvis av i retning ut fra hjulet.

Sett i den retning som en partikkel ville ha på figuren når

den kastes ut fra hjulet og angitt ved streken 31, er åpningene 30 overlagret i forhold til hverandre på en slik måte at alle tangenter 31 skjærer i det minste to åpninger 30 .

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for separering av en perlefraksjon fra en fiberfraksjon ved oppfangning i væske av delvis fibrert mineral som slynges ut fra roterende fibreringshjul (1,2)

som påføres en mineralsmelte (6),karakterisert ved at det nettopp dannede fibrerte materiale oppfanges ved hjelp av kompakte stråler eller strømmer av et flytende medium, spesielt vann, som rettes mot fibermaterialet med en vinkel i forhold til dets utslyngningsretning fra fibreringshjulet eller -hjulene (1,2), hvorved fibermaterialet avbøyes i forhold til ut- slyngningsretningen og føres bort av mediastrømmen for videre håndtering.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mediastrømmen eller -strømmene utformes som flate stråler hvis retning er i det vesentlige parallell med eller i spiss vinkel med fibreringshjulenes (1,2) akser, og at stråleflåtene er i kort avstand fra fibreringshjulenes omkrets.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at mediastrømmene utformes som et flertall flate stråler fordelt rundt fibreringshjulenes (1,2) omkrets, hvorved strålene danner en del av en sylindrisk eller kjegleformig overflate hvis symmetriakse er parallell med de respektive fibreringshjuls (1,2) akse eller danner en spiss vinkel i forhold til denne.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mediastrømmen utformes som flere stråleserier (24,26) som er anordnet radialt utenfor hverandre, idet de forskjellige radiale serier av stråler (24 hhv. 26) er slik forskutt i forhold til hverandre at hver stråle i den ene serie dekker mellomrommet mellom to stråler i den annen serie.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at mediastrømmen ut-,formes som flere flate stråler (30) som overlapper hverandre og hvor hver stråle (30) ligger i et plan som i det vesentlige danner en tangent i forhold til dets til-hørende fibreringshjul (1,2) og som skjærer minst én, fortrinnsvis to andre flate stråler.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5,karakterisert ved at det anvendes en media-strøm av vann som inneholder et fuktemiddel.

7. Anordning for separering av en perlefraksjon fra en fiberfraksjon ved oppfangning i væske av delvis fibrert mineral, omfattende roterende fibreringshjul (1,2) som på-føres en mineralsmelte (6), karakterisert ved at den er utformet med midler (f.eks. 8-11) som er anordnet rundt fibreringshjulenes (1,2) omkrets for å avgi én eller flere kompakte stråler eller en kompakt strøm (8) av et flytende medium, spesielt vann, mot de mineralfibre (7) som slynges ut fra fibreringshjulet eller -hjulene (1,2), i en retning som avviker fra mineralfibrenes utslyngningsretning, fortrinnsvis vinkelrett eller tilnærmet vinkelrett i forhold til denne utslyngningsretning .

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at mediastrømanordningen består av én eller flere dyser (10) som er innrettet til å tilføres vann under trykk (Fig. 3,4).

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at dysen eller dysene (10) har en avlang utstrømningsåpning (9) som danner en bue med en radius hvis sentrum fortrinnsvis overensstemmer med det tilhørende fibreringshjuls (1,2) sentrum.

10. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at mediastrømanordningen består av en rekke dyser (16) anordnet rundt det tilhørende fibreringshjuls (1,2) omkrets.

11. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at en eneste dyse (14) danner en lukket bue rundt to samarbeidende fibreringshjul (1,2, Fig. 5).

12. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at dysene (23,25) er anordnet i to eller flere utenfor hverandre liggende grupper, hvorved strålene (24,26) fra dysene i en gruppe er anordnet slik at de dekker mellomrommet mellom stråler fra dyser i en annen gruppe (Fig. 8).

13. Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at dysene er utformet som en rekke adskilte dyser (29) med flate utstrømningsåpninger (30) som overlapper hverandre og er anordnet i en slik vinkel at en tangent til fibreringshjulet (27) skjærer minst én, fortrinnsvis flere, av de flate stråler fra inntilliggende dyser (Fig. 9).

14. Anordning ifølge krav 7-13, karakterisert ved at den inneholder organer for tilførsel av vannstrålene under trykk sammen med et fuktemiddel.