PL168386B1 - Urzadzenie do produkcji wlókien mineralnych PL PL - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do produkcji wlókien mine- ralnych, zawierajace komore wsadowa, tygiel wyposazony w srodki do ogrzewania i w otwór denny oraz maszyne do produkcji wlókien, znamienne tym, ze tygiel (4) jest zamocowany ruchomo wzgledem srodka obrotu lub osi obrotu na zawiesiach o zmiennych dlugos- ciach, z mozliwoscia regulacji nachylenia tygla (4) i utrzymywania stalej wysokosci stopio- nego materialu prostopadle do otworu den- nego (9), a ponadto tygiel (4) korzystnie posiada przedluzenie w formie dzioba (5) i elementy grzewcze. FIG.3 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do produkcji włókien mineralnych z materiału o wysokiej temperaturze topnienia, jak szkło bazaltowe, szło na bazie żużla dla wielkich pieców lub każdy inny podobny zestaw szklarski. Przepływ stopionego wsadu następuje od komory służącej do wytapiania do maszyny produkującej włókna mineralne zwanej maszyną do swobodnego wirowania, która składa się z kilku kół do odwirowywania, poruszanych z dużą prędkością. Na obrzeża tych kół jest wylewany wsad o konsystencji ciągliwej, który przemieszczany jest przez koło pod wpływem siły odśrodkowej, przy czym część tego wsadu jest rozpryskiwana w postaci włókien a pozostała część wsadu spada na obrzeża kolejnego koła. Włókna są natychmiast odprowadzane do urządzenia odbiorczego za pomocą medium będącego w stanie gazowym i przepływającym prostopadle do kierunku tworzenia się włókien.

168 386

Przedstawione w sposób skrótowy techniki mają szczególne zastosowanie do produkcji wełny skalnej, używanej do produkcji wyrobów izolacyjnych. Techniki te umożliwiają wytwarzanie włókien szklanych o wysokich temperaturach topnienia, dzięki czemu można uzyskiwać wyroby o wysokiej ogniotrwałosci i to przy stosunkowo niskim koszcie ich wytwarzania jak i niskim koszcie surowców. Niskie koszty wytwarzania włókna mineralnego zawdzięcza się w dużej mierze prostocie technologii produkcji, uwzględniającej, w szczególności etap kondycjonowania szkła.

Ocena urządzenia do produkcji włókien mineralnych, zwłaszcza w kategoriach wydajności włókien i ich jakości - wypada bardzo korzystnie m. in. dzięki takiemu rozwiązaniu konstrukcyjnemu, które umożliwia stosowanie szkła kondycjonowanego do wytwarzania włókien szklanych. Tradycyjne piece w hutach szkła nie są w stanie zapewnić zadawalającego kondycjonowania masy szklanej, przeznaczonej do wytwarzania włókien szklanych ponieważ budowa konstrukcyjna tych urządzeń nie stwarza takich warunków. Produkcja włókien szklanych prowadzona jest przy temperaturze około 1600°C lub nieco powyżej przy której materiały ogniotrwałe szybko ulegają korozji. W tradycyjnych urządzeniach do produkcji włókien mineralnych, topnienie szkła odbywa się na ogół w piecach rodzaju żeliwiaka. Żeliwiak jest piecem zdatnym do wytapiania większej ilości surowców szklanych za pomocą takiego paliwa, jak koks. Żeliwiak jest załadowany od góry, na przemian warstwami koksu i warstwami wsadu lub bezpośrednio mieszaniną koksu i wsadu. Spalanie koksu dzięki wdmuchiwanemu powietrzu lub czystemu tlenowi w dolnej części żeliwiaka zapewnia uzyskiwanie niezbędnej temperatury topnienia szkła. Stopiona masa szklarska uchodzi w sposób ciągły przez otwór denny znajdujący się w pobliżu dolnej części żeliwiaka. Ciągłe zasilanie żeliwiaka w ładunki przemienne warstwami koksu i wsadu powoduje spiętrzenie się warstw.

W pobliżu samej strefy topnienia i dysz, przez które jest wdmuchiwany czynnik utleniający oraz na wysokości otworu dennego mają miejsce intensywne ruchy turbulencyjne wywołane przeciwprądowym przemieszczaniem się stopionego wsadu i gazów spalinowych. Powoduje to nierównomierną pracę żeliwiaka. Żeliwiak jest niestabilny i zdarza się, że warstwa koksu nagle ulegnie przemieszczeniu zamiast spalać się powoli, a w konsekwencji w strumieniu stopionej masy szklarskiej znajdują się bryły niestopionego koksu. Poza wynikającą z tego powodu znaczną zmianą składu stopionej masy szklarskiej, dodatkowym utrudnieniem jest zawartość w niej bardzo szkodliwego dla żywotności kół do odwirowywania koksu. Ponadto, niestabilność żeliwiaka może doprowadzić do wahań temperatury i w konsekwencji niekontrolowanych zmian lepkości stopionego wsadu, a co za tym idzie niewłaściwych parametrów techniczych produkowanych włókien.

Do nierównomierności rozkładu temperatury dochodzi jeszcze niejednorodność składu wsadu, chociażby tylko ze względu na zawartość tlenków żelazawych i żelazowych. Zawartość tlenków żelazawych w stali metalicznej nigdy nie jest całkowicie zredukowana i waha się w zależności od redukcyjnego charakteru atmosfery żeliwiaka. Wyprodukowana masa szklarska, nie zawierająca tlenków żelaza jest gęstsza od masy szklanej i gromadzi ' się na dnie żeliwiaka. Można wtedy zaobserwować w niej niewielką ilość żeliwa, porwanego, razem ze strumieniem masy szklarskiej, co poważnie zagraża kołom odwirowującym.

Aby zapobiec tym trudnościom, umieszcza się, jak to opisano we francuskim opisie patentowym FR-B-2 572 390, na trasie przepływu stopionego wsadu otwarty zbiornik żeliwiaka, który pozwala na częściową, amortyzację wahań natężenia przepływu-masy szklarskiej. Wielkość tego zbiornika jest nieduża i odpowiada np. ilości masy potrzebnej do funkcjonowania maszyny do produkcji włókien w czasie od 30 sekund do 3 minut.

Wielkość ta zapobiega ochłodzaniu stopionego wsadu znajdującego się w zbiorniku i tworzeniu obszarów zastoju, tzn. stref w których wsad byłby w stanie stałym, a nie w stanie stopionym. Część objętości zbiornika w obszarze zastoju jest de facto nieużyteczna: Jest rzeczą oczywistą, że im mniejsza jest objętość rezerwy masy szklarskiej tym mniejszy będzie efekt ustabilizowania natężenia przepływu i ewentualnie składu szkła, a więc trudniej będzie dokładnie kontrolować podstawowe parametry procesu produkcji włókien mineralnych, jakimi są natężenie przepływu, temperatura i skład masy szklarskiej. Nawet jeśli intensywność ochładzania jest ograniczona, to straty ciepłą są. mimo to znaczne - co znajduje swoje odzwierciedlenie w obniżeniu temperatury masy szklarskiej wynosi około 50-100°C. Powoduje to, że wsad musi być o tyle przegrzany w żeliwiaku. Z uwagi na swe rozmiary i samą zasadę sterowania jego funkcjonowaniem, żeliwiak jest rodzajem pieca, który źle poddaje się regulacjom temperatury.

168 386

Podstawowym problemem przy rozwiązaniu konstrukcyjnym, w którym masa szklarska, znajduje się w otwartym zbiorniku, połączonym z żeliwiakiem przez rurę przelewową jest to, że nie można w sposób zadawalający sterować natężeniem przepływu masy szklarskiej, lecz jedynie namnie7pr wahania nwfpapnia nr7pnłvwn tJętż7pnip nryznłr/zzi i narensanp ipęt nnp7 nipętprnwalna pracę żeliwiaka i nie może być zmieniane z prędkością uwzględniającą warunki efektywnej pracy maszyny do produkcji włókien mineralnych, a zwłaszcza położenia i rozdziału strumienia stopionej masy szklarskiej na pierwsze z kół odwirowujących.

Zgodnie ze zgłoszeniem patentowym PCT nr WO 90 02711, wiadomo, że można dokonać topienia surowców szlarskich w dwóch etapach. Jeden etap topnienia w żeliwiaku a następnie jeden etap przegrzewania w tyglu za pomocą urządzenia ogrzewania plazmowego. Stopiony wsad znajdujący się w żeliwiaku jest w ten sposób przegrzewany od 20 do 150°C w stosunku do temperatury wyjściowej. Taki układ pozwala na efektywne sterowanie temperaturą masy szklanej przekazywanej do pierwszego koła odwirowującego. Technika ogrzewania plazmowego jest skuteczna tylko przy małych ilościach masy szklanej.

Poza zasygnalizowanymi już niedogodnościami w tym względzie, należy zauważyć, że w praktyce, jakiekolwiek korygowanie składu masy szklanej bezpośrednio w tyglu jest niewskazane. Możliwość takiej korekty pozwalałaby na zasilanie żeliwiaka wsadem o składzie standardowym zawsze jednakowym, przy dostosowaniu składu produktu finalnego w zależności od potrzeby bądź od nieprzewidzianych okoliczności.

Podstawowym problemem topienia w żeliwiaku jest problem niestabilności natężenia przepływu, przy czym zagadnienie to zostało rozwiązane w sposób niezadawalający we wcześniej wspomnianych publikacjach PCT i francuskiej. W zgłoszeniu patentowym PCT nr 90 02711 odlewanie masy szklanej dokonuje się nie przez rurę przelewową lecz przez otwór denny znajdujący się na dnie tygla, zabezpieczony przed wpływem zdekantyzowanej masy szklanej. Wypływ stopionego wsadu jest zależny od wysokości poziomu masy szklanej ponad otworem dennym, przy czym wysokość ta z jednej strony zależna jest od natężenia przepływu masy szklanej zasilającej tygiel a z drugiej strony od rozmiarów tygla. Ze względu na ograniczenie objętości tygla oraz ogrzewanie go metodą plazmową nastąpiło znaczne ograniczenie natężenia przepływu masy.

Nawet gdy przepływ szkła dokonuje się przez otwór denny na dnie tygla, występują dodatkowe trudności spowodowane zużyciem dysz i koniecznością ich wymiany, ze względu na właściwości korozyjne szkła bazaltowego, w bardzo wysokich temperaturach powyżej 1000°C jak również silne skłonności tego szkła do zeszklenia w temperaturach niewiele niższych od temperatur wymaganych przy produkcji włókien mineralnych tzn. w takich temperaturach, w których lepkość szkła nadaje się do ciągnienia włókien. Nawet jeśli dysza nie jest ochładzana, istnieje tendencja do tworzenia się na jej powierzchni skorupy zeszklonej, wytwarzanej w wyniku zetknięcia z otaczającym powietrzem, skorupa ta rośnie i zmniejsza przekrój przepływowy szkła. Zjawisko to utrudnia regulację natężenia przepływu na skutek stałej zmiany przekroju otworu dennego.

Zjawisko zeszklenia jest szczególnie szkodliwe na etapie ponownego uruchamiania maszyny do produkcji włókien mineralnych, gdyż przy ponownym odlewaniu z żeliwiaka tworzy się korek, który całkowicie zatyka otwór denny. Korek ten można usunąć poprzez ogrzewanie, np. za pomocą palnika. Ogrzewanie palnikiem pociąga za sobą ryzyko uszkodzenia dyszy kadzi na skutek przegrzania.

Nawet podczas pracy ciągłej, odlewanie z żeliwiaka stopionego wsadu jest regularnie przerywane, ze względu na konieczność przebijania żeliwa nagromadzonego, na dnie żeliwiaka. Jest to operacja przerywająca produkcję włókien mineralnych w nieodpowiednim momencie. Przerwy takiej można uniknąć, gdy objętość rezerwy jest stosunkowo duża i odpowiada czasowi produkcji 5 do 10 minut, co stanowi średni czas niezbędny do przebicia żeliwa.

Maszyny do produkcji włókien mineralnych znane są także ponadto z opisów patentowych EP-B-59152 i EP-B-195725 oraz z opisu EP-A-439 385.

Wynalazek ma na celu poprawę techniki wytwarzania włókien począwszy od materiału termoplastycznego o wysokiej temperaturze topnienia, a w szczególności szkła bazaltowego lub podobnego. Ma on również na celu umożliwienie lepszego opanowania zagadnień związanych z dostarczeniem masy szklanej do maszyny produkującej włókna mineralne, szczególnie lepszego sterowania natężenia przepływu.

168 386

Urządzenie do produkcji włókien mineralnych zawierające komorę wsadową, tygiel wyposażony w środki do ogrzewania i w otwór denny oraz maszynę do produkcji włókien według wynalazku charakteryzuje się tym, że tygiel jest zamocowany ruchomo względem środka obrotu lub oci obrotu·na zawiesiach o zmiennych długościach z mc^hwceci o ranmlnroi nnnhyiliiłAi n Z UIUŁlin V0V1Ł| A VA1 CAkzJ A liciVII j 1Vllia t\rrłl ^Lyg^l( utrzymywania stałej wysokości stopionego materiału prostopadle do otworu dennego, a ponadto tygiel korzystnie posiada przedłużenie w formie dzioba i elementy grzewcze.

Korzystnie zawiesia są utworzone z dźwigników śrubowych, zamontowanych na przegubach.

Korzystnie objętość przedłużenia tygla w formie dzioba, stanowi najwyżej około jednej dziesiątej, zwłaszcza około jednej dwudziestej całkowitej objętości tygla, zaś w dnie dzioba umieszczony jest otwór denny.

Korzystnie otwór denny jest utworzony z dyszy grafitowej.

Korzystnie dno dzioba znajduje się powyżej dna tygla.

Korzystnie dziób jest zamontowany · w sposób odłączalny.

Korzystnie tygiel stanowi piec cylindryczny, którego stalowe ścianki boczne są podwójne, chłodzone wodą a dno jest wyłożone masą węgłową ogniotrwałą.

Korzystnie w otoczeniu otworu dennego znajdują się elementy grzewcze ogrzewania dodatkowego.

Korzystnie elementy grzewcze ogrzewania dodatkowego są utworzone z zestawu dwóch elektrod zasilających prądem dwufazowym.

Korzystnie elementy grzewcze ogrzewania zasadniczego są utworzone z zestawu trzech elektrod skierowanych z góry na dół zasilanych prądem trójfazowym.

Korzystnie tygiel jest wyposażony w stałą pokrywę, przez którą przechodzą elektrody.

Korzystnie pokrywa jest wyposażona w doprowadzenie gazu redukującego lub obojętnego.

Korzystnie elektrody są grafitowe.

Korzystnie elementy grzewcze ogrzewania zasadniczego są utworzone z palników tlenowych.

Niezmiernie istotną cechą i zaletą konstrukcji urządzenia według wynalazku jest to, że umożliwia ono regulację nachylenia tygla i utrzymywanie stałej wysokości stopionego materiału nad otworem dennym, w kierunku prostopadłym do powierzchni otworu dennego.

Ponadto w urządzeniu według wynalazku występuje zasadnicze ogrzewanie masy szklarskiej w tyglu oraz dodatkowe ogrzewanie otoczenia otworu dennego w celu bardziej precyzyjnego dostosowania temperatury strumienia szkła kierowanego do maszyny produkującej włókna.

Ogrzewanie dodatkowe może być elektryczne, na przykład za pomocą dwóch elektrod zasilanych prądem dwufazowym.

Podobnie ogrzewanie zasadnicze może być elektryczne, na przykład uzyskiwane przy użyciu trzech elektrod zasilanych prądem trójfazowym, przy czym w tyglu nad poziomym masy szklarskiej istnieje możliwość regulacji atmosfery. Ogrzewanie zasadnicze można też realizować stosując palniki tlenowe.

Wzrost temperatury masy szkarskiej znajdującej się w tyglu wynosi około 50°C do 250°C, przy czym możliwa jest regulacja zmian temperatury co 5°C za pomocą ogrzewania dodatkowego.

Zgodnie z wynalazkiem, natężenie przepływu jest regulowane poprzez regulację ciśnienia na poziomie otworu dennego. Regulacja ta umożliwia rekompensowanie odchyleń zmian natężenia spowodowanych niestabilnym funkcjonowaniem żeliwiaka metodą ąuasipulsującą i przerwami w zasilaniu tygla masą szklarską, spowodowanymi zatrzymaniem pracy żeliwiaka, w związku z koniecznością usuwania żeliwa gromadzącego się na dnie żeliwiaka. Można również zmienić nachylenie tygla w celu szybkiego napełnienia dyszy kadzi podczas uruchamiania urządzenia. W początkowej fazie tygiel z masą szklaną jest zapełniony a dysza jest odsłonięta. Następnie, gdy zostanie szybko nachylona, poziom szkła ponad otworem dennym przechodzi prawie natychmiast od poziomu zerowego do poziomu pracy, co bardzo ułatwia rozpoczęcie odlewania. I odwrotnie, dysza może być odsłonięta bez przerywania zasilania od żeliwiaka, co pozwala na jej wymianę podczas pracy. Ten drugi wariant jest możliwy do zrealizowania tylko wtedy kiedy natężenie przepływu masy szklarskiej jest wystarczająco duże by' zasilać maszynę produkującą włókna podczas trwania remontu tygla. Dlatego też korzystne jest, by objętość rezerwy odpowiadała co najmniej 8 minutowej produkcji maszyny, najlepiej co najmniej 10 minutowej produkcji.

168 386

Wynalazek zakłada tygiel dużych rozmiarów, w którym działa ogrzewanie zasadnicze masy szklanej kompensujące ochłodzenie zaistniałe w wyniku przebywania masy szklanej w tyglu i mające na celu podniesienie jej temperatury do temperatury bliskiej tej, która jest wymagana przy produkcji włókien mineralnych. Dla zapewnienia prawidłowego funkcjonowania elektrod, zmiany nachylenia tygla dokonywane są tak, by nie odsłaniać elektrod. Tygiel przechylany jest względem środka obrotu, lub osi obrotu, które ustawione są tak, by poziom masy szklanej pozostał niezmieniony lub prawie niezmieniony. W takim wypadku można również użyć palników, zwłaszcza tlenowych, w stałej odległości od powierzchni masy szklanej. Można także użyć elektrod skierowanych z góry na dół, umieszczonych nad powierzchnią masy szklanej, przy czym wysokość elektrody /.anurzonej w masie szklanej jest stała, wobec czego warunki elektryczne me ulegają zmianie w czasie nachylania tygla.

Stałe nachylenie masy szklanej jest o tyle łatwe do uzyskania, że otwór denny ma przesunięty środek. Dlatego też odlewanie masy szklanej zaczyna się od dzioba, stanowiącego przedłużenie tygla, którego objętość wynosi jedną dziesiątą a najlepiej jedną dwudziestą całkowitej objętości masy szklarskiej w tyglu. Zastosowanie dzioba o objętości zgodnej z wynalazkiem ma na celu powiększenie różnicy wysokości wynikającej z nachylenia tygla. Dolny poziom dzioba jest podniesiony w stosunku do dna tygla i ma na celu uniknięcie ryzyka pociągnięcia resztek żeliwa wraz ze strumieniem masy szklanej kierowanej do maszyny produkującej włókna mineralne.

Dodatkowe ogrzewanie ma na celu ułatwienie dokładnego sterowania temperaturą masy szklanej w bezpośrednim otoczeniu otworu dennego. Dodatkowe ogrzewanie odbywające się za pomocą środków elektrycznych, w połączeniu z ogrzewaniem zasadniczym pozwala na dokładne kondycjonowanie termiczne, co jest prawie niemożliwe w tradycyjnej komorze stapiania przy tego rodzaju technice, tj. przy zastosowaniu żeliwiaka.

Ponadto rozwiązanie według wynalazku umożliwia dokładne mieszanie stopionej masy szklarskiej i dostatecznie długie przetrzymywanie tej masy w tyglu, by wyeliminowane zostały zbędne składniki, jak żelazo i niespalone bryły koksu. W tym celu, dopływ ciepła dzieli się na trzy części, których znaczenie różni się, ale wszystkie trzy razem decydują o dobrej jakości uzyskanych włókien mineralnych. W żeliwiaku można doprowadzić topiony wsad do temperatury maksimum 1450°C, zaś produkcja włókien mineralnych wymaga temperatury rzędu 1600°C, zatem konieczne jest uzyskanie temperatury masy szklarskiej znajdującej się w tyglu o 150°C wyższej, przy czym korzystna jest regulacja jej wzrostu co 5°C, co zapewnione jest za pomocą ogrzewania dodatkowego. Z reguły, wzrost temperatury masy szklarskiej powinien mieścić się w granicach od 50 do 250°C, co pozwala na zastosowanie zamiast żeliwiaka, bardziej tradycyjnego pieca szklarskiego. Zwykle piece takie były eliminowane, ponieważ materiały ogniotrwałe, z których są wykonane takie piece szklarskie nie wytrzymują temperatur, koniecznych do topienia szkła bazaltowego, czyli powyżej 1450°C.

Ogrzewanie dodatkowe w pobliżu otworu dennego jego realizowane za pomocą środków elektrycznych o niskiej bezwładności. Dla szybkiej i dokładnej regulacji stosuje się na przykład zestaw dwóch elektrod zasilanych prądem dwufazowym.

Dla ogrzewania zasadniczego można zastosować palniki tlenowe. W tym wypadku obie elektrody mieszczą się przy otworze dennym i są zanurzone celem ich ochrony przed atmosferą utleniającą, wytwarzaną przez palniki. Ogrzewanie zasadnicze może być realizowane środkami elektrycznymi, np. za pomocą zestawu trzech elektrod zasilanych prądem trójfazowym. Jeśli stosuje się elektrody zanurzone to ponad kąpielą powstanie atmosfera nieutleniająca.

Skuteczność ogrzewania dodatkowego jest duża, ponieważ ogrzewanie to jest stosowane do niewielkiej objętości stopionej masy szklarskiej, co można z łatwością uzyskać, jeśli utrzymuje się niski poziom masy szklarskiej, prostopadle do otworu dennego. Dlatego tez dno tej części tygla znajduje się nieco wyżej, np. w połowie wysokości, mierząc od najgłębszego punktu tygla. Dodatkową korzyścią jest przy tym fakt, że najcięższe składniki znajdujące się w masie szklarskiej ulegają dekantyzacji w najgłębszych miejscach i nie mogą spłynąć ze strumieniem odlewanej masy szklanej do maszyny produkującej włókna. Odlewanie zaczyna się zatem od dzioba, czyli przedłużenia tygla, którego objętość wynosi najwyżej jedną dziesiątą całkowitej objętości rezerwy i którego dno jest podwyższone.

168 386

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy urządzenia do produkcji włókien mineralnych w widoku z góry, fig. 2 - schemat ideowy urządzenia do produkcji włókien mineralnych w widoku z boku, fig. 3

-nr7aHąpntP rerrdnkpi i o/dAki/zn minsrólkzipłrt w mn7w»^d%wwu unJbVu k Krt Un nreerL v»x ł.v^v*łj v vxx_/ χ νχ κχ. λ τ τ x vy XX.xwxx xxxxxxwx t^.xxx j wxx tt κλλ uxjVłjV^vi TT j 111 tt im XV w CS V1V LX j stawiającym możliwości sterowania wydatkiem według jednego z proponowanych przykładów wykonania wynalazku.

Figura 1 przedstawia schemat urządzenia według wynalazku. Wsad jest topiony w komorze stapiania o kształcie cylindrycznym w rodzaju żeliwiaka 1. Z wylotu żeliwiaka 1 wsad przepływa przez rynnę 2 do rezerwy 3 utworzonej w cylindrycznym tyglu 4 i z dzioba 5 do pierwszego odwirowującego koła 6 maszyny do produkcji włókien mineralnych. Należy zauważyć, ze dla ograniczenia strat cieplnych jest możliwość wykorzystania rezerwy zasilanej bezpośrednio przez żeliwiak. Dokładniej chodzi tu o maszynę do produkcji włókien składającą się z 3 lub 4 kół szybko poruszanych w sposób obrotowy, z których dwa koła jedno po drugim obracają się w odwrotnych kierunkach. Strumień stopionej masy szklarskiej jest przelewany na taśmę peryferyjną pierwszego koła, gdzie ruch za pomocą siły odśrodkowej jest przyspieszany oraz przekazywany na taśmę peryferyjną następnego koła, skąd odrywa się i jest częściowo przerabiany na włókna pod wpływem siły odśrodkowej, a częściowo przekazany do następnego koła. Włókna są oddzielone od masy niewłóknistej pod wpływem strumienia gazów przepływających stycznie do taśm peryferyjnych, które odprowadzają włókna do urządzenia odbiorczego.

Liczne badania wykazały, że jakość uzyskanego ciągnienia z maszyny tzw. swobodnego odlewania odśrodkowego, zależy ściśle od temperatury włókna szklanego przelewanego na pierwsze koło odwirowujące.

Stosując żeliwiak dość trudno jest otrzymać wysoką i stałą temperaturę. Nierównomierność natężenia przepływu i składu masy szklanej są zjawiskiem powszechnym i ma to duży wpływ na jakość wyrobu. Zagadnienie regulacji natężenia przepływu i temperatury zostało tutaj rozwiązane przez połączenie tygla 4 wyposażonego w trzy elektrody 7 skierowane z góry na dół i stosunkowo znacznej objętości rezerwy, zapewniającej pracę maszyny produkującej włókna przez 8 do 10 minut bez dopływu masy szklanej oraz w dziób, w którym są umieszczone dwie elektrody 8.

Jak widać na fig. 2 i 3 objętość dzioba 5 wynosi około jednej dwudziestej objętości tygla. W tych warunkach obie elektrody 8 umożliwiają dokładne i szybkie dostosowanie temperatury stopionego wsadu w zależności od potrzeb. Obie elektrody 8 są zasilane prądem dwufazowym a elektrody 7 tygla - prądem trójfazowym.

Dla uniknięcia problemów związanych ze szczelnością dobrano elektrody skierowane z góry na dół, najlepiej grafitowe, gdyż molibdenowe, powszechnie stosowane w piecach szklarskich, w tym wypadku nie mogą być stosowane z uwagi na obecność żelaza metalicznego w ich składzie. Należy utrzymać atmosferę nie utleniającą nad kąpielą masy szklanej dla uniknięcia szybkiego zużycia elektrod. Dlatego też, tygiel 4 jest wyposażony w pokrywę 12, która dodatkowo ogranicza straty ciepła, i przewodem gazowym 18 doprowadza się gaz ziemny do przestrzeni ograniczonej pokrywą 12. Elektrody przechodzą przez pokrywę 12 i przez grafitowe wzmocnienia 22 przytwierdzone do podpór stałych, niewidocznych na figurze. Należy zauważyć, że rynna 2 jest również osłonięta dzięki czemu unika się wyrzucaniu masy szklanej i spowalnia się proces ochładzania podczas przepływu masy szklanej od żeliwiaka 1 do tygla 4, co nie jest bez znaczenia, bowiem jest to czasem dość długi odcinek (do 10 metrów), ponieważ denny otwór 9 jest umieszczony pionowo nad pierwszym kołem 6 i nie zawsze jest możliwe ani wskazane ustawienie żeliwiaka zbyt blisko maszyny prodkującej włókna mineralne.

Stosowanie elektrody według wynalazku spełniają funkcję ostrzegającą operatora przed nadmiernym nagromadzeniem się żeliwa w masie szklarskiej. Kiedy poziom żeliwa podnosi się do poziomu granicznego wskazanego pod linią 26 (fig. 3), prąd płynący przez masę szklaną zaczyna silnie zanikać, bo żelazo jest wybitnie lepszym przewodnikiem od tej masy.

Rynna 2, tygiel 4 i dziób 5 mają podwójne ścianki 19 ze stali żaroodpornej, ochładzane przez intensywnie krążącą w nich wodę, powodującą tworzenie się warstwy ochronnej 10 masy odszklonej. Dno tygla, na którym gromadzi się żeliwo wypływające z żeliwiaka ma analogiczną ogniotrwałość jak masa węglowa ogniotrwała 21. Na dnie tygla znajduje się otwór 11, który może być zatykany, i którędy usuwane jest żeliwo. Dziób kadzi jest podobnie wykonany i jest zainstalowany w sposób odłączalny od całości, co znacznie upraszcza wymianę dyszy kadzi.

168 386

Regulacja natężenia przepływu masy szklarskiej kierowanej do maszyny produkującej włókna korzystnie realizuje się kilkoma sposobami. Pierwszy sposób polega na zmniejszeniu światła części przewodu przez który przepływa masa szklarska, która amortyzuje wahania poziomu 13 masy <-» ··«· «-«óz-k rr /dne m rtnnf» '9W< Ό< k. łłm ra/l łdr HllK k\ ΪΛΛΙ^^ην Z»Ul«7 O a Λ1 >z Mdilęj. wwui uctiity 7 OAiaua aiy z. \j.ygia-mis , a. ± vvitłivv jjuj iuu wuvjęmj ***j.**ił*vx*x nunj w dyszę zapobiega jej '.utlenianiu.

Drugi proponowany sposób będący przedmiotem niniejszego wynalazku zostanie przedstawiony w odniesieniu do . figury 3 i polega na możliwości dokonania zmiany nachylenia tygla. W tym celu, tygiel jest zawieszony na dźwignikach śrubowych połączonych przegubowo, przy czym dwa tylne zawiesia przeciwległe do dzioba kadzi można ewentualnie zamocować na stałe. Zawiesia są przytwierdzone węzłówkami na wysokości oznaczonej krzyżykami 23 i 24. Zmieniając długość zawiesi, zmienia się położenie tygla, który jest połączony przegubowo wokół osi przebiegającej przez miejsce oznaczone krzyżykiem 23. Oś obrotu tygla ma położenie mimośrodowe, co powoduje ze nieznaczne przesunięcie kątowe tygla powoduje znaczną zmianę wysokości poziomu masy szklanej nad otworem dennym 9 i zmianę natężenia przepływu. Natomiast poziom 13 masy szklanej praktycznie nie zmienia się, mimo znacznego przesunięcia dzioba kadzi 5 i otworu dennego 9. Fakt ten uwidoczniono na figurze 3 za pomocą linii przerywanych. Zanurzone elektrody zamontowane są na stałe, i niezależnie od przemieszczania tygla, wysokość poziomu masy szklanej, w której są zanurzone elektrody jest stała, dzięki czemu zapobiega się szybkiemu zużyciu elektrod. Zmiana nachylenia tygla daje możliwość zapewnienia stałego natężenia przepływu przy stałej wysokości poziomu masy szklanej nad otworem dennym, nawet wtedy gdy masy szklarska znajdująca się w tyglu nie jest już zasilana przez rynnę 2. Poprzez zmianę nachylenia tygla można również szybko uruchamiać urządzenie. Tygiel jest wtedy pełen, a dysza odsłonięta nim zostanie przechylona tak, że poziom masy szklanej nad otworem dennym przemieści się prawie natychmiast z położenia zerowego do położenia, w którym rozpoczyna się odlewanie masy szklanej. Takie działania ułatwiają proces produkcji.

Ponieważ dysza jest odsłonięta można dokonać jej wymiany bez zatrzymywania pracy żeliwiaka.

Dźwigniki śrubowe, umieszczone po każdej stronie tygla są zamontowane w sposób niezależny i szeroko przewymiarowane, tak by umożliwić przechył tygla na bok i jego opróżnienia przez przelew 25, jeśli zaistnieje taka konieczność.

FIG.3

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do produkcji włókien mineralnych, zawierające komorę wsadową, tygiel wyposażony w środki do ogrzewania i w otwór denny oraz maszynę do produkcji włókien, znamienne tym, że tygiel (4) jest zamocowany ruchomo względem środka obrotu lub osi obrotu na zawiesiach o zmiennych długościach, z możliwością regulacji nachylenia tygla (4) i utrzymywania stałej wysokości stopionego materiału prostopadle do otworu dennego (9), a ponadto tygiel (4) korzystnie posiada przedłużenie w formie dzioba (5) i elementy grzewcze.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiesia są utworzone z dźwigników śrubowych, zamontowanych na przegubach.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że objętość przedłużenia tygla (4) w formie dzioba (5), stanowi najwyżej około jednej dziesiątej, korzystnie około jednej dwudziestej całkowitej objętości tygla (4), zaś w dnie dzioba umieszczony jest otwór denny (9).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że otwór denny (9) jest utworzony z dyszy grafitowej.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym,· że dno dzioba. (5) znajduje się powyżej dna tygla (4).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że dziób (5) jest zamontowany w sposób odłączalny.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tygiel (4) stanowi piec cylindryczny, którego stalowe ścianki boczne (19) są podwójne, chłodzone wodą a dno jest wyłożone masą węglową ogniotrwałą.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że w otoczeniu otworu dennego (9) znajdują się elementy grzewcze ogrzewania dodatkowego.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że elementy grzewcze ogrzewania dodatkowego są utworzone z zestawu dwóch elektrod (8) zasilanych prądem dwufazowym.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy grzewcze ogrzewania zasadniczego są utworzone z zestawu trzech elektrod (7) skierowanych z góry na dół zasilanych prądem trójfazowym.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 1 albo 10, znamienne tym, że tygiel (4) jest wyposażony w stałą pokrywę (12), przez którą przechodzą elektrody (7).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że pokrywa (12) jest wyposażona w doprowadzenie gazu redukującego lub obojętnego.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że elektrody są grafitowe.
14. 14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy grzewcze ogrzewania zasadniczego są utworzone z palników tlenowych.