NO169004B - Fremgangsmaate og innretning for fremstilling av termoplatiske fibre og spesielt glassfibre - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en innretning for fremstilling av fibre av termoplastisk materiale, spesielt glassfibre.

I henhold til en godt kjent prosess, spesielt beskrevet i DE-PS 2 849 357, blir fibre av termoplastisk materiale og spesielt glassfibre, fremstilt ved radial utslynging av materialet i smeltet tilstand fra utløpsmunninger i en sentrifuge. Trådene av smeltet materiale trekkes for å danne fibre ved hjelp av en ringformet gass-strøm som danner en virvel. Fibrene rives med av trekkgass-strømmen og avsettes på en mottagertransportør. Ved gjennomføring av denne fremgangsmåte søker man mere spesielt en konstant kvalitet på det fremstilte fiberprodukt og en reduksjon av frem-stillingsomkostningene. Da fremgangsmåten utføres ved relativt høye temperaturer, underkastes innretningen for fremstilling av fibrene, spesielt sentrifugen selv, store belastninger som gir seg utslag på levetiden. Videre kan det under drift skje at den perifere vegg av sentrifugen gir etter mot det ytre og således kommer inn i strømningsveien for de varme trekkgasser slik at den eftergivende del av den perifere vegg eksponeres til en spesielt intens termisk belastning.

Når man videre stanser produksjonen på grunn av avbrudd av tilførselen av smeltet materiale til sentrifugen ved hjelp av å anbringe en frittet avløpsrenne i bevegelsesveien for det smeltede materiale, vil avkjølingsvirkningen av det smeltede materiale ikke tilveiebringes og sentrifugen blir derved eksponert til gass-strømmer med en temperatur på over 1400°C, temperaturer som kan føre til en skadelig overheting av sentrifugeskålen hvis temperaturen i gass-strømmene ikke reduseres i tide. Det er selvfølgelig mulig i et slikt tilfelle med produksjonsstans ved hjelp av et manuelt pyrometer å måle temperaturen på høyde med den perifere vegg av sentrifugeskålen og som en konsekvens derav likeledes manuelt å redusere temperaturen i gassen, men dette er en lite tilfredsstillende arbeidsmåte som heller ikke utelukker termiske sjokk på grunn av en overheting eller en lokal avkjøling av sentrifugeskålen.

Det er videre kjent å bestemme temperaturen i trekkgassen ved hjelp av et termoelektrisk element installert i forbrenningskammeret til blandingen luft-brennstoff. Dette element indikerer imidlertid ikke annet enn en referansetemperatur som ikke er proporsjonal med temperaturen i sentrifugeskålen og som således egner seg dårlig til en regulering av temperaturen i sentrifugeskålen.

Oppfinnelsen har til hensikt å tilveiebringe en fremgangsmåte for ved sentrifugering å fremstille fibre av termoplastisk materiale slik at temperaturen i sentrifugeskålen regulerer seg automatisk, i den hensikt at ikke under noen driftstil-stand, selv ikke under oppstart eller utenfor drift, sentrifugeskålen overhetes og at man således kan garantere en enhetlig økning eller reduksjon av temperaturen i sentrifugeskålen.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av fibre av termoplastisk materiale, særlig glassfibre, i henhold til hvilken materialet slynges ut radielt gjennom utløpsåpninger i det indre rom av en sentrifuge, hvorved de således dannede tråder trekkes til fibre ved hjelp av en ringformet gass-strøm ved høy temperatur og høy hastighet, idet temperaturen på den perifere vegg på sentrifugen detekteres og anvendes som effektiv verdi i en reguleringskrets for den ringformede gass-strøm, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at man utfører en måling på den stråling som sendes ut fra den perifere veggens ytterflate, og at målesonen forskyves i en kontinuerlig frem- og tilbakegående bevegelse over hele den perifere veggens høyde slik at man kan bestemme den maksimale temperatur på sentrifugen.

Efter hvert som utstrålingen fra sentrifugeskålsonen detekteres med henblikk på kontinuerlig måling av temperaturen og med henblikk på anvendelse av dette som en effektiv verdi i reguleringskretsen, bestemmer man automatisk, ut fra den effektive temperatur, temperaturen til sentrifugeskålen, av hvilken styringen av prosessen avhenger. Videre muliggjør kontinuerlig overvåking av temperaturen i den perifere vegg av sentrifugeskålen, selv når produksjonsinnretningen for fibre opererer uten tilmatning av smeltet materiale, altså er stand by, en absolutt beskyttelse mot overheting. Således vil, i tilfelle man passerer en bestemt grenseverdi for produksjon av trekkgass, luftvolumet økes og volumet av brennstoff reduseres, slik at temperaturen kan senkes som en direkte funksjon av overflatetemperaturen på sentrifugeskålen. Man unngår således i stor grad automatisk en deformering av sentrifugeskålen. For videre å bringe fiberproduksjonsinnretningen igang eller stanse den, kan man benytte et styringsprogram som effektuerer reguleringsinter-vensjonen og de nødvendige reguleringer i samsvar med temperaturen som måles på sentrifugeskålen. Riktignok er overflatetemperaturen på den perifere vegg av sentrifugeskålen allerede målt manuelt og regulert ved transportable pyrometre for å detektere en eventuell trussel for overopp-heting av sentrifugeskålen, med en tilsvarende rejustering av verdien som bestemmer referansetemperaturen i trekkgassen, men det har ikke vært tatt sikte på å gjennomføre en kontinuerlig detektering av strålingsemmisjonen fra sentrifugeskålen og å benytte denne som øyeblikksverdi for regulering av trekkgasstemperaturen.

Fortrinnsvis bevirker detekteringen av stråleemisjonen i en meget lokal sone der høyden er mindre enn høyden til den perifere vegg av sentrifugeskålen. Det er således mulig selektivt å analysere forskjellige regioner av sentrifugeskålen, for eksempel det langsgående bånd øverst på den perifere vegg av sentrifugeskålen som hyppigst lider under overheting. Således bestemmer man ikke bare en midlere temperatur til et overflateområde som strekker seg over hele høyden av den perifere vegg og strålingsemisjonen som avgis av det varmeste område, og således temperaturen i dette, maskeres ikke av en mindre intens emisjon fra områder som er kaldere og som måles samtidig. I et slikt tilfelle med en detektering i et meget lokalt område, blir den viserte sone fortrinnsvis flyttet kontinuerlig og over hele høyden av den perifere vegg. Således blir alle soner av den perifere vegg underkastet detektering men kun sekvensielt, den ene efter den andre, og det er mulig å bestemme og å evaluere den maksimale temperatur som opptrer under disse betingelser. Fortrinnsvis blir den maksimale temperatur for sentrifugeskålen benyttet som reguleringsstørrelse for de respektive volumer av luft og brenngass som gir den ringformede trekkgass-strøm.

Oppfinnelsen angår som antydet ovenfor også en anordning for gjennomføring av den ovenfor angitte fremgangsmåte og denne anordning karakteriseres ved at detektoren er en strålings-detektor som måler den fra den perifere veggens ytterflate ut fra strålingen, og hvis målesone er forskyvbar med en kontinuerlig frem- og tilbakegående bevegelse over hele den perifere veggens høyde slik at den maksimale temperatur på sentrifugen kan bestemmes.

Når det gjelder de temperaturer man her møter, oppnår man i et spektralområdet mellom 0,6 og 1,1 pm, en relativt forhøyet strålingsemisjonsintensitet og kraft, imidlertid er målingssignalet som således dannes, frigitt for vesentlige forstyrrelser. Videre disponerer man for dette spektralområde relativt rimelige detektorer i form av fotoelektriske elementer av silisium.

Man benytter fortrinnsvis et strålingspyrometer utstyrt med en maksimumhukommelse og en dreibar optikk, denne teknikk er kjent for å detektere temperaturen på oscillerende tråder, sveiseskjøter, dårlig førte arbeidsstykker, galaminerte støperistykker og lignende, alt områder for hvilke målings-hensikten er kontinuerlig å måle ut fra målingssonen. MaksimalhukommeIsen registrerer for hver dreiebévegelse ikke mer enn den maksimale verdi som skal benyttes, når gjen-standene som måles avviker fra denne, for prinsipielt å detektere gjenstanden som sådan. Ifølge oppfinnelsen blir den maksimale verdi benyttet for å detektere det varmeste området på den perifere vegg og å orienter målingen mot denne.

Oppfinnelsen tillater som et hele å oppnå en optimal regulering av temperaturen i sentrifugeskålen og en automatisering av fiberfremstillingsprosessen idet man samtidig unngår en skadelig overheting og en variasjon i generatrise-temperaturen med termiske sjokk for sentrifugeskålen, hvorved levetiden for denne gunstig påvirkes.

Andre detaljer, spesielle trekk og fordeler ved oppfinnelsen, fremgår av den følgende beskrivelse av et gjennomførings-eksempel under henvisning til den vedlagte figur.

I denne viser henvisningstallet 1 skjematisk en innretning for fremstilling av fibre, der en smeltet tråd 2 faller gjennom en hul aksel 3 mot en plate 4 til en sentrifugeskål 5. Platen 4 oppviser ved periferien munninger for relativt store mengder smeltet materiale 6. Smeltet materiale bringes i form av relativt store radiale stråler 7 mot den indre flate av en perifer vegg 8 til sentrifugeskålen 5 og løper gjennom fine utløpsmunninger 9 ut fra hvilke det bevirkes en til å begynne med radial sentrifugering. Efter utløp fra munningene 9 blir de fine tråder av smeltet materiale truffet av en ringformet gass-strøm 10 med høy temperatur og høy hastighet, dreiet nedover som antydet av pilene. Den ringformede gass-strøm 10 omgir den perifere vegg 8 og gir en hvirvel av smeltet materiale 11 i den opprinnelige sone der de fine smeltede tråder fra utløpsmunningene 9 trekkes til fibere med ønsket avkjøling og størkning.

Det er anordnet et ringformet forbrenningskammer 12 i hvilket man ved forbrenning av en blanding av brenngass og luft produserer den ringformede gass-strøm 10 med en viss temperatur og et visst trykk som ved hjelp av en trykkmåler 14 under hele driftens varighet måles. Under en økning av tilmatning av brenngass i forhold til forbrenningsluft antar gass-strømmen 10 en høyere temperatur. Ved en økning av tilmatningen av forbrenningsluft, vil gass-strømmen 10 underkastes en temperaturreduksjon.

For å avbryte strålen av smeltet materiale 2 som på kontinuerlig måte forlater en her ikke vist fordeler, er det anordnet en kanal av fritte materiale 15 som kan bevege seg i retning av dobbeltpilen 16 under strålen av smeltet materiale 2, vist stiplet ved 15'. Kanalen 15 trekker seg tilbake og avbøyer således glass-strømmen før den trer inn i den hule kanal 3. En slik prosedyre brukes for eksempel når det gjelder funksjonsavbrudd. Sentrifugeskålen 5 får ganske brått ikke lenger smeltet materiale som avkjøler skålen i en viss grad, dette skaper en stor risiko for overheting av sentrifugeskålen 5.

Temperaturen i sentrifugeskålen, ut fra hvilken man gjennom-fører reguleringen av temperaturen i skålen ved hjelp av den ringformige gass-strøm 10, dannet fra forbrenningskammeret 12, detekteres av et strålingspyrometer 17 som virker via en målingsomformer 18 med en maksimumhukommelse, på en regulator 19 forbundet med en gassledning 20 og en luftledning 21. Følsomheten for strålingspyrometeret 17 befinner seg i det nære infrarøde område mellom 0,6 og 1,1 pm. Spektralområdet som kan benyttes for måling kan ligge mellom 0,6 pm eller grensen for det synlige lys, og 1,1 pm som er grensen for det nære infrarøde område.

Strålingspyrometeret 17 er videre utstyrt med en dreieoptikk 22 som gir en målingssektor på ca. 13 mm diameter satt igang av en frem-og-tilbake bevegelse ovenfra og nedover i det vesentlige over hele høyden av den perifere vegg 8 av sentrifugeskålen 5. Analyseringen eller sveipingen av den totale høyde av den perifere vegg 8 av sentrifugeskålen 5 skjer på denne måte flere ganger pr. sekund. Optiken er i dette tilfellet montert i en avstand på noe mer enn 1 meter fra den perifere vegg 8 av sentrifugeskålen.

Målingsomformeren 18, forbundet med strålingspyrometeret 17 er som nevnt ovenfor utstyrt med en maksimumhukommelse. Således er hrukssignalet ved en sveipebevegelse ganske enkelt signalet fra det varmeste detekterte området, og denne temperatur overføres til regulatoren 19 mens de kaldeste områder neglisjeres. På denne måte orienterer man detekteringen av temperaturen mot den midlere temperatur høyest på overflatepartiene som sveipes i målingslommen og man unngår at den midlere temperatur ikke gjelder for en for stor overflate og ikke gir annet enn ekstremt indirekte og upresise verdier. For beskyttelse for overheting av sentrifugeskålen 5 teller kun det varmeste området.

Muligheten for kontinuerlig detektering av temperaturen på høyde med den perifere vegg 8 av sentrifugeskålen 5 er på basis av en automatisering av fremstilling av fibre 1.

Når det gjelder bruk av oppfinnelsens innretning for fremstilling av fibre 1, er forbrenningskammeret 12 hele tiden sveipet av luft før man begynner tilmatning av forbrenningsgass i en på forhånd bestemt andel inntil det er tilstede en tennende blanding gassluft. Blandingen av gass og luft blir således tent, noe som medfører en trykkøkning i forbrenningskammeret 12 og den ringformede gass-strøm 10 trer ut av dette kammeret samtidig som sentrifugeskålen 5 dreier seg med høy hastighet. Efter at veggen 8 på sentrifugen 5 når en temperatur på for eksempel 670°C, kobles strålingspyrometeret 17 inn og overtar den siste styring for å optimalisere temperaturstigningen som en funksjon av den legering den består av, en økning som karakteristisk er for eksempel 50°C pr. minutt. Man oppnår på denne måte en økning tilsvarende volumet av gass og luft inntil et maksimalt sluttforhold på for eksempel 1:12. I det øyeblikk slutt-temperaturen er nådd, overvåkes sentrifugetemperaturen konstant av pyrometeret 17 slik at man unngår enhver overheting. Når den produksjonsmessige nødvendige temperatur er nådd i sentrifugen 5 kan den egentlige fiberfremstillings-prosess begynne ved at kanalen 15 trekkes bort fra strømmen av smeltet materiale 5 og man kan sette igang fiberfremstillingsprosessen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av fibre av termoplastisk materiale, særlig glassfibre, i henhold til hvilken materialet slynges ut radielt gjennom utløpsåpninger (9) i det indre rom av en sentrifuge (5), hvorved de således dannede tråder trekkes til fibre ved hjelp av en ringformet gass-strøm (10) ved høy temperatur og høy hastighet, idet temperaturen på den perifere vegg (8) på sentrifugen (5) detekteres og anvendes som effektiv verdi i en reguleringskrets for den ringformede gass-strøm (10),karakterisert vedat man utfører en måling på den stråling som sendes ut fra den perifere veggens (8) ytterflate, og at målesonen forskyves i en kontinuerlig frem- og tilbakegående bevegelse over hele den perifere veggens (8) høyde slik at man kan bestemme den maksimale temperatur på sentrifugen (5).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 der den ringformede gass-strøm (10) oppnås ved hjelp av forbrenning i et kammer (12) av en brennbar blanding av luft og gass, karakteri sert ved at den detekterte maksimale temperatur anvendes som reguleringsstørrelse for regulering av volumene av luft og brennbar gass.

3. Innretning for fremstilling av fibre av termoplastisk materiale, særlig glassfibre, omfattende en sentrifuge (5) med utløpsåpninger (9) i sitt Indre rom, gjennom hvilket materialet slynges ut radielt, en ringformet gass-strøm (10) som er anordnet for å trekke de fra utløpsåpningene (9) utslyngede tråder til fibre og hvis temperatur og hastighet er høy, en detektor for detektering av den perifere veggen på sentrifugen (5) samt en reguleringskrets for den ringformede gass-strøm (10) som anvender den effektive verdi på den perifere veggens (8) detekterte temperatur, karak terisert ved at detektoren er en strålings-detektor som måler den fra den perifere veggens (8) ytterflate utgående stråling og hvis målesone er forskyvbar med en kontinuerlig frem-og-tilbakegående bevegelse over hele den perifere veggens (8) høyde slik at den maksimale temperatur for sentrifugen kan bestemmes.

4. Innretning ifølge krav 3,karakterisertved et f orbrenningskammer (12) for forbrenning av en blanding av luft og brenselsgass til den ringformede gass-strøm (10) hvorved verdien på den maksimale temperatur i sentrifugen (5) benyttes for å regulere volumet av luft og volumet av brennstoffgass.

5. Innretning ifølge krav 3 til 4,karakterisertved at strålingsdetektoren består av minst et på sentrifugen (5) festet strålingspyrometer (17) som kontinuerlig analyserer sonen på den perifere veggen (8) på sentrifugen (5) og hvis maksimale følsomhet fortrinnsvis ligger innen området nær infrarødt, mellom 0,6 og 1,1 pm.

6. Innretning ifølge krav 5,karakterisertved at strålingspyrometeret (17) er utstyrt med en dreieoptlkk(22) og en temperaturmaksimumhukommelse.