PL169391B1 - Urządzenie do wytwarzania włókien wełny mineralnej. - Google Patents

Abstract

Urządzenie do wytwarzania włókien wełny mine ralnej, zawierające obudowę mającą przednią powierzchnię, zestaw wirników, z których każdy jest zamontowany na przedniej powierzchni obudowy dla obrotu wokół rozmaitej zasadniczo poziomej osi i tak umieszczony, ze gdy wirniki obracają się, wówczas wytop mineralny, zalewany na obrzeże górnego wirnika w zestawie,jestrzucany na obrzeże następnego wirnika, lub każdego następnego wirnika w kolejności w zestawie, a włókna wełny mineralnej są odrzucane z jednego lub każdego następnego wirnika, środek do gromadzenia włókien wełny mineralnej, zawierający w połączeniu z jednym lub każdym następnym wirnikiem,szczelinę zasilania powietrzem, przechodzącą przez przednią powierzchnię obudowy wokół i blisko tego wirnika dla odprowadzania dmuchu powietrza blisko i zasadniczo równolegle do obrzeza wirnika ze składową osiową do przenoszenia włókien wełny mineralnej osiowo z tego obwodu, 1 środek kierunkujący do dobierania kąta odprowadzanego powietrza względem kierunku osiowego, znamienne tym, ze środki kierunkujące stanowią łopatki (25) względnie ściany otworów w szczelinie (8, 9, 10) towarzyszącej przynajmniej końcowemu wirnikowi (7) w zestawie wirników (1), usytuowane pod kątem do osiowego kierunku, który ulega zmianie wzdłuż długości tej szczeliny pomiędzy większym kątem,

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania włókien wełny mineralnej.

Z opisu patentowego GB 1 559 117 jest znane urządzenie do wytwarzania włókien wełny mineralnej, zawierające obudowę mającą przednią powierzchnię, zestaw wirników, z których każdy jest zamontowany na przedniej powierzchni obudowy dla obrotu wokół rozmaitej zasadniczo poziomej osi i tak umieszczony, że gdy wirniki obracają się, wówczas wytop mineralny, zalewany na obrzeże górnego wirnika w zestawie, jest rzucany na obrzeże następnego wirnika, lub każdego następnego wirnika w kolejności w zestawie, a włókna wełny mineralnej są odrzucane z jednego lub każdego następnego wirnika, środek do gromadzenia włókien wełny mineralnej, zawierający w połączeniu z jednym lub każdym następnym wirnikiem, szczelinę zasilania powietrzem, przechodzącą przez przednią powierzchnię obudowy wokół i blisko tego wirnika dla odprowadzania dmuchu powietrza blisko i zasadniczo równolegle do obrzeża wirnika ze składową osiową do przenoszenia włókien wełny mineralnej osiowo z tego obwodu, i środek kierunkujący do dobierania kąta odprowadzanego powietrza względem kierunku osiowego.

W szczególności jest tam opisany układ, w którym środek kierunkujący powietrze stanowi łopatki na obrzeżu wirnika, które obracają się wraz z wirnikiem i dają tym samym składową styczną dla strumienia powietrza, która jest taka sama jak prędkość obrotowa wirnika. Jednakże w patencie tym jest również opisane, że środek kierunkujący może stanowić łopatki zamontowane w szczelinie i że umożliwia to zmianę przepływu powietrza i jego kierunku wzdłuż obwodu wirnika. Tak więc, zamiast prędkości stycznej powietrza wytyczanej przez prędkość obrotową wirnika, może ona być wyznaczana przez dobór kąta ustawienia łopatek. Zamiast przepływu powietrza jednolitego wokół całego wirnika, szczelina może być zamknięta lub zredukowana, w niektórych przestrzeniach, tak aby w tych obszarach zredukować przepływ powietrza. W szczególności, możliwe jest zamknięcie przepływu powietrza w przestrzeni pośredniej pomiędzy wirnikami, gdzie wytop przepływa z jednego wirnika do następnego, tak aby zredukować zakłócający i chłodzący wpływ na przepływ wytopu. Zależność jest zatem tego rodzaju, że szczelina zawierająca łopatki powinna sięgać wokół większości przynajmniej reszty obwodu każdego z wirników. W konsekwencji, szczeliny powinny sięgać pomiędzy dolnymi sąsiednimi częściami najniższej pary wirników.

Podczas wytwarzania włókien wełny mineralnej zwykle do włókien jest natryskiwane spoiwo, gdy są one przenoszone osiowo od zestawu wirników, i jest pożądane uzyskanie najlepszego możliwego rozkładu spoiwa względem włókien.

Niektóre wtryśnięte lub grube włókna są normalnie odrzucane z zestawu wirników i mogą być zbierane we wgłębieniu umieszczonym poniżej i trochę z przodu zestawu wirników, tuż przed przenośnikiem lub innym odpowiednim nośnikiem do usuwania wełny mineralnej z komory zawierającej wirniki. Wtryśnięte i grube włókna są zbierane we wgłębieniu i zawracane do wytopu. Naturalnie jest pożądane minimalizowanie ilości włókien dobrej jakości, które zbierają się w tym wgłębieniu.

Urządzenie do wytwarzania włókien wełny mineralnej, zawierające obudowę mającą przednią powierzchnię, zestaw wirników, z których każdy jest zamontowany na przedniej powierzchni obudowy dla obrotu wokół rozmaitej zasadniczo poziomej osi i tak umieszczony, że gdy wirniki obracają się, wówczas wytop mineralny, zalewany na obrzeże górnego wirnika w zestawie, jest rzucany na obrzeże następnego wirnika, lub każdego następnego wirnika w kolejności w zestawie, a włókna wełny mineralnej są odrzucane z jednego lub każdego następnego wirnika, środek do gromadzenia włókien wełny mineralnej, zawierający w połączeniu zjednym lub każdym następnym wirnikiem, szczelinę zasilania powietrzem, przechodzącą przez przednią powierzchnię obudowy wokół i blisko tego wirnika dla odprowadzania dmuchu powietrza blisko i zasadniczo równolegle do obrzeża wirnika ze składową osiową do przenoszenia włókien wełny mineralnej osiowo z tego obwodu, i środek kierunkujący do dobierania kąta odprowadzanego powietrza względem kierunku osiowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że środki kierunkujące stanowią łopatki względnie ściany otworów w szczelinie towarzyszącej przynajmniej końcowemu wirnikowi w zestawie wirników, usytuowane pod kątem do osiowego kierunku, który ulega zmianie wzdłuż długości tej szczeliny pomiędzy większym kątem, współobrotowym z wirnikiem, a mniejszym kątem.

Każda ze szczelin przechodzi wokół jedynie części powierzchni obwodowej towarzyszącego jej wirnika i nie rozciąga się zasadniczo pomiędzy tym wirnikiem a sąsiadującym następnym wirnikiem.

169 391

Końcowe wirniki w zestawie wirników stanowią parę przeciwnie się obracających wirników, które obracają się w takim kierunku, że styczne do kierunku obrotu najbliższych części wirników są skierowane ku dołowi, a wspomniany mniejszy kąt znajduje się w tej części każdej ze szczelin, w κ*z : 4.- x.4._.^ j„ i,:^-.. —1„. v,.

kturcj ic styczne uu kiciuuku omuiu óKtuuwduię k.u umuwi.

Zestaw wirników zawiera wstępny wirnik i trzy następne wirniki, a środki kierunkujące w postaci łopatek względnie ścian otworów są umieszczone pod kątem do kierunku osiowego, który to kąt ulega zmianie wzdłuż długości szczelin towarzyszących każdemu trzeciemu i czwartemu wirnikowi.

Zestaw wirników ma środki do natryskiwania spoiwa na włókna, gdy są one unoszone osiowo z każdego wirnika.

Środki do natryskiwania spoiwa stanowią dysze zamontowane współosiowo z wirnikiem.

Zestaw wirników ma środki do gromadzenia włókien wełny mineralnej, stanowiące przenośnik, który unosi je poza zestaw wirników.

Z przodu zestawu wirników znajduje się wgłębienie, usytuowane przed przenośnikiem, które jest wyposażone w śrubę do zawracania do powierzchni wytopu wtrysku i wełny, gromadzących się w tym wgłębieniu.

Większy kąt wynosi od 30 do 50° a mniejszy kąt jest mniejszy o przynajmniej 10°.

Mniejszy kąt wynosi 10 do 25° i jest współobrotowy z wirnikiem względnie wynosi od 0 do 10° i jest współobrotowy z wirnikiem.

Szczelina stanowi wewnętrzną szczelinę blisko powierzchni wirnika i zewnętrzną szczelinę, która znajduje się nie dalej niż 30 mm promieniowo na zewnątrz względem powierzchni wirnika.

Tak więc strumień powietrza będzie wychodził ze szczeliny pod rozmaitymi kątami wzdłuż szczeliny. W ten sposób jest możliwa optymalizacja stycznej prędkości powietrza w rozmaitych położeniach wzdłuż szczeliny odpowiednio do usytuowania każdego położenia względem otaczającego urządzenia.

Występowanie dużej składowej stycznej w strumieniu powietrza przynajmniej w części każdej ze szczelin jest pożądane z tego względu, że wspomaga formowanie produktu włóknistego, mającego jednolitą i niewielką gęstość. Zgodnie z tym, środek kierunkujący powinien kierować powietrze pod kątem na część długości szczeliny, która jest współobrotowa z obrzeżem i który jest stosunkowo duży, mianowicie przynajmniej 20°, zwykle przynajmniej 30° i często przynajmniej 40° względem kierunku osiowego. Jest ogólnie niepożądane aby kąt wynosił powyżej około 50° lub 65°, ponieważ takie większe kąty zwiększają trudność uzyskiwania wystarczającego przepływu osiowego dla przenoszenia włókien od zestawu wirników, a ogólnie maksymalny kąt wynosi poniżej 45°, często blisko 42°.

Jakkolwiek takie wysokie kąty uznano za niepożądane w niektórych położeniach wokół każdego wirnika, ponieważ w tych położeniach bardziej osiowy (i mniej styczny) przepływ powietrza daje lepsze rezultaty. Zgodnie z tym w takich położeniach strumień powietrza powinien wychodzić pod mniejszym kątem. Mniejszy kąt powinien ogólnie wynosić przynajmniej 10° mniej niż większy kąt. Pożądane rezultaty są często uzyskiwane wówczas, gdy wyższy kąt jest w zakresie od 30° do 45°, a mniejszy kąt jest przynajmniej 10° mniejszy i jest w zakresie od 10° do 25°.

W szczególnie ważnym i zalecanym aspekcie wynalazku mniejszy kąt jest w zakresie od 0° do 15°, często od 0° do 10° i korzystnie od 0° do 5°, najkorzystniej 0° na przynajmniej części długości przynajmniej jednej ze szczelin. W niektórych przypadkach mniejszy kąt może być bardzo mały (np. od 0° do 5°), tak, że składowa styczna powietrza jest w kierunku przeciwnym do obrotu wirnika.

Jednym przypadkiem, w którym duża składowa styczna jest niepożądana jest taki, gdy składowa do powierzchni obracającej się jest usytuowana ku dołowi, np. pod kątem ±45° do pionu, ponieważ wpływ takiego stycznego strumienia powietrza powoduje wdmuchiwanie włókien w dół, tak że mogą one nie mieszać się właściwie ze spoiwem, a nawet mogą być wdmuchiwane do wgłębienia. Zgodnie z tym, pożądane jest w tych obszarach, aby środek kierunkujący był ustawiony pod kątem mniejszym niż inne części szczeliny.

W szczególności, często zaleca się aby najniższa para wirników obracała się w przeciwnych kierunkach ze składowymi do sąsiednich obracających się powierzchni obydwiema skierowanymi ku dołowi, i aby szczeliny powietrzne wokół każdego z tych wirników były umieszczone pomiędzy

169 391 sąsiednimi częściami wirników. Jeżeli występuje znaczna składowa styczna w strumieniu powietrza z obydwu tych szczelin, spowoduje to bardzo silną skierowaną ku dołowi siłę na włókna odrzucane z każdego wirnika z finalnej pary wirników, gdy są one blisko jeden drugiego i w ten sposób jest prawdopodobne uzyskiwanie słabego rozdziału włókien i szczególnie dużych strat włókien dobrej jakości do wgłębienia. Przez redukowanie kąta środka kierunkującego w tych obszarach, przepływ powietrza będzie posiadał silniejszą składową osiową, a zatem będzie powodował silniejsze nadmuchiwanie włókien na powierzchnię gromadzącą.

Następnym położeniem, w którym użycie większego kąta może być niekorzystne jest takie, w którym styczna względem wirnika odchodzi pionowo w górę ±45°, zwłaszcza przy wirniku na górze zestawu. Dzieje się tak dlatego, ponieważ strumień powietrza będzie usiłował odrzucić włókna w górę. Mogą one uderzyć o sklepienie komory i mogą być odrzucone w górę bez spoiwa. Podobnie, skierowany ku górze strumień powietrza może w niektórych sytuacjach ochłodzić strumień wytopu. Zgodnie z tym, przy górnym końcu szczeliny takiego wirnika zaleca się aby kąt stanowił kąt mniejszy.

Inna sytuacja pojawia się, gdy komora przędzalnicza jest stosunkowo wąska, ponieważ zastosowanie większego kąta na skrajnie zewnętrznej części szczeliny, w sąsiedztwie ścian komory przędzalniczej, może powodować kierowanie włókien do ścian komory, a więc w tych położeniach byłoby pożądane stosowanie mniejszego kąta.

Pożądane jest aby nie było gwałtownego przejścia od większego kąta do mniejszego kąta, a więc korzystnie stosuje się przejście stopniowane. Korzystnie większa część szczeliny jest pod jednym kątem a reszta szczeliny, zwykle z jednego końca jest pod innym kątem lub w razie potrzeby kąt może przykładowo zaczynać się od kąta mniejszego zwiększać do kąta większego i następnie redukować do kąta mniejszego.

W każdej szczelinie, w której kąt zmienia się wzdłuż długości, ogólnie od 10 do 90%, często 10 do 40%, jest pod kątem mniejszym a reszta pod kątem większym. Można stosować kilka rozmaitych mniejszych kątów. Przykładowo część długości szczeliny na przykład od 10 do 30% może być pod kątem zero, część pod kątem przykładowo od 10 do 20°, a reszta szczeliny przykładowo pod kątem od 30 do 45°.

Jakkolwiek szczelinę stanowi korzystnie pierścieniowy lub częściowo pierścieniowy kanał, który przechodzi wokół sąsiedniego wirnika i który posiada łopatki zamocowane w nim i działające jak prowadnice, to może ona alternatywnie stanowić szereg sąsiednich otworów, przy czym ściany każdego otworu działają jako prowadnice.

Ogólnie każda łopatka jest prostoliniowa i jest osadzona wewnątrz szczeliny pod pożądanym kątem, ale niektóre lub wszystkie łopatki mogą być zakrzywione, w którym to przypadku kąt będzie określony przynajmniej częściowo przez kąt wyładowczego końca łopatki.

Ze względu na całkowity koszt i na pracochłonność związaną z uruchamianiem tego rodzaju urządzenia, szczególnie pożądane jest zwiększenie jego wydajności. Ze stanu techniki znane są próby zwiększania wydajności, które obejmowały stosowanie pary środków wytwarzających włókna wewnątrz komory wytwarzającej włókna, jak np. w US 3709670 i US 4119421. W obydwu tych patentach środki wytwarzające włókna są umieszczone symetrycznie dla uniknięcia prześwitu pomiędzy ich odpowiednimi przepływami powietrza. Żaden z tych układów nie jest bardzo wydajny, a obydwa mają dodatkową niedogodność polegającą na tym, że wymagają one konstrukcji dwóch przeciwnych rodzajów środków wytwarzających włókna, tak że wirniki muszą być umieszczone według układu lustrzanego. Tego rodzaju środki wytwarzające włókna będą stosunkowo często podlegały wymianie ze względu na bardzo agresywne warunki, na które są wystawione, i jest to bardzo niedogodne dla każdego uruchamiającego urządzenie jak opisano w każdym z tych patentów, ponieważ będzie musiał posiadać zapas dwu rozmaitych typów środków wytwarzających włókna dla przeprowadzenia takiej wymiany.

Istnieje zatem ciągle pilna potrzeba możliwości zwiększenia wydajności urządzenia bez powodowania spadku jakości produktu i bez konieczności składowania zapasowo dwóch rozmaitych rodzajów środków wytwarzających włókna.

Według wynalazku jest również opracowane urządzenie, które zawiera wiele środków wytwarzających włókna jak opisano powyżej i które są umieszczone obok siebie, przy czym każdy zestaw wirników jest zasadniczo identyczny odnośnie każdego ze środków wytwarzających włókna.

169 391

W wyniku stosowania środków kierunkujących powietrze pod rozmaitymi kątami w obrębie tego samego zestawu wirników, jest obecnie możliwe optymalizowanie przepływu powietrza przy każdej części każdego zestawu. W konsekwencji tego faktu jest po raz pierwszy możliwe zoptymalizowanie przepływu puwieuza w jvdAnjmn zestawie wuiukuw wzgię;vitmi przepływu powietrza w sąsiednim zestawie, a tym samym jest możliwe uzyskanie bardzo dobrych rezultatów odnośnie wytwarzania włókien, nawet jeżeli zestawy wirników znajdują się nawet bardzo blisko jeden na drugiego i są identyczne ze sobą.

Określenie zestawów wirników jako identyczne względem siebie oznacza, że są one wzajemnie wymienne jeden na drugi bez jakiegokolwiek ujemnego wpływu na pracę urządzenia. Naturalnie mogą występować niewielkie i nieistotne różnice pomiędzy zestawami. Jednakże często cały środek wytwarzający włókna jest identyczny w tym rozumieniu, tak że środek wytwarzający włókna zawierający obudowę, wirniki i szczeliny powietrza wokół wirników jest wzajemnie wymienny z następnym środkiem wytwarzającym włókna.

Dzięki tego rodzaju układowi środka wytwarzającego włókna jest możliwe uniknięcie nakładania pomiędzy strumieniami powietrza w sąsiednich środkach wytwarzających włókna.

Odstęp pomiędzy każdym zestawem wirników może być bardzo mały, np. poziomy odstęp pomiędzy przestrzeniami sąsiednich wirników w dwóch zestawach może być 1 do 4, często 1 do 2 razy większy niż poziomy odstęp sąsiednich wirników w jednym zestawie.

Zestaw wirników może zawierać tylko dwa wirniki, ale zwykle składa się on z trzech lub częściej czterech wirników.

Wynalazek jest zilustrowany na podstawie rysunków towarzyszących na których:

Figura 1 stanowi widok z przodu zestawu wirników;

Figura 2 stanowi przekrój wzdłuż linii II-II przez zestaw wirników z figury 1 i przez komorę gromadzącą, w której są one umieszczone w trakcie pracy; i

Figura 3 stanowi przedstawienie szczegółu szczeliny wokół jednego z wirników.

Figura 4 stanowi widok z przodu pary zestawu wirników (szczeliny nie są pokazane).

Urządzenie składa się z zestawu wirników 1 zamontowanych na przedniej powierzchni 2 obudowy 3. Każdy wirnik jest zamontowany w sposób konwencjonalny na napędzanym wałku, który umożliwia jego obracanie z dużą prędkością obrotową. Przedstawiony zestaw składa się z czterech wirników, stosunkowo małego wirnika zasilającego 4, który obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, pierwszego następnego wirnika wytwarzającego włókna 5, który obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, drugiego następnego wirnika wytwarzającego włókna 6, który obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, i trzeciego następnego wirnika wytwarzającego włókna 7, który obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Łożyska i mechanizmy napędzające nie są pokazane. Szczeliny powietrzne, 8,9,10 są połączone odpowiednio z kolejnymi wirnikami 5, 6, 7, przy czym każda szczelina jest usytuowana wokół jedynie części wirnika. Zasadniczo każda szczelina przechodzi wokół przynajmniej 1/3 obwodu towarzyszącego jej wirnika, zasadniczo wokół zewnętrznej części zestawu wirników. Ogólnie sięga ona wokół nie więcej niż 2/3 lub 3/4 obwodu.

Każda szczelina prowadzi od komory zasilania powietrza wewnątrz obudowy.

Płynny wytop mineralny jest zalewany na wirnik 4 wzdłuż toru 11 a większość jego jest narzucana wzdłuż toru 12 na następny wirnik 5. Część wytopu jest poddawana zwłóknianiu poza tym wirnikiem, zaś reszta jest odrzucana wzdłuż toru 13 na następny wirnik 6. Znaczna ilość wytopu jest zwłókniana względem wirnika 6, głównie w przestrzeni gdzie występuje szczelina 9, lecz część jest odrzucana wzdłuż toru 14 na następny wirnik 7. Znaczna ilość jest zwłókniana w ogólnym kierunku 15, jednakże duża ilość jest również zwłókniana wokół reszty powierzchni wirnika wewnątrz szczeliny 10.

Ponieważ szczeliny 8,9,10 nie sięgają wokół całego obrzeża każdego wirnika, zatem przepływ powietrza w obszarze toru 12, 13, 14 może być kontrolowany, jak również może wynosić zasadniczo zero.

Wewnątrz każdej szczeliny są zamontowane łopatki 25 pod kątem względem osiowego kierunku towarzyszącego wirnika, który to kąt może być ustawiony na wartość w zakresie zwykle od 0 do 42°. Przykładowo, w szczelinie 9 kąt w obszarze A do B może wzrastać od 0° przy A do około 20° przy B, a następnie kąt łopatek w obszarze B do C może być zasadniczo jednakowy i wynosić 42°.

169 391

Podobnie w szczelinie 10 kąt może wzrastać od około zero w D do około 20° w E i następnie może wzrastać i być zasadniczo jednakowy w obszarze E do F pod kątem około 42°.

Szczelina 8 może posiadać korzystnie mniejszy kąt, korzystnie jednolity kąt blisko 15 do 30°, czocto «albo Wawnotrzw o 0/1 j iao+ korzyrcł-ma wver»A1netrvutn τ tXXX/X> X-^/ . 11 WmyilCliU Λ.Χ CX V» yui. X»T r\.C42L,VlVJ OZjVZ^VXXX1J JVOX αυχζ. j ΟΙΧΧΐν W ορυϊυοχυ w Ci Ł, towarzyszącym wirnikiem i korzystnie ma średnicę zasadniczo taką samą jak towarzyszący wirnik. Korzystnie średnice są identyczne, ale wewnętrzna krawędź średnicy może mieć trochę większą średnicę, jednakże jest pożądane aby jakikolwiek taki wzrost średnicy był wystarczająco mały aby można było uzyskiwać efekt strumienia ściany, gdy powietrze wypływa ze szczeliny i poprzez powierzchnię wirnika. Zgodnie z tym jeżeli szczelina ma wewnętrzną średnicę, która jest o więcej niż kilka milimetrów większa niż zewnętrzna średnica wirnika, wówczas jest zasadniczo pożądane aby szczelina kierowała strumień powietrza w postaci lekko wewnętrznie zbiegający się strumień powietrza, tak aby był kierowany pod małym kątem na powierzchnię i tworzył z nią strumień ścienny, przykładem takiego rozwiązania jest WO 88/07980.

W wynalazku jest pożądane, aby przepływ powietrza posiadał strumień ścienny, i można to łatwo uzyskać przez wyznaczanie profilu prędkości w sąsiedztwie powierzchni. Gdy występuje strumień ścienny, wówczas największa prędkość jest blisko (np. w obrębie 10 mm) powierzchni zarówno przy tylnej krawędzi 16 wirnika i przy przedniej krawędzi 17 wirnika.

Strumienie spoiwa 18 są zamontowane jako środkowa dysza na przedniej powierzchni każdego wirnika i wtryskują spoiwo do włókien, gdy są one zdmuchiwane z wirnika. Zamiast tego lub dodatkowo, można zastosować oddzielne strumienie spoiwa, na przykład poniżej lub powyżej zestawu wirników i są one kierowane zasadniczo osiowo.

Komora gromadząca zawiera wgłębienie 20 posiadające podwójną śrubę 21, która gromadzi bryłki i inne włókna, które opadły do wgłębienia i zawraca je do komory z wytopem. Przenośnik, 22 gromadzi włókna i przenosi je dalej od wrzecion. Przez wtórny pierścień powietrza jest wtłaczane powietrze, np. za pomocą licznych otworów 23 umieszczonych wokół przedniej powierzchni obudowy 2 i/lub w i/lub poniżej przedniej powierzchni obudowy 2. Wtórny pierścień powietrza wytwarza osiowy strumień powietrza wspomagający osiowe przenoszenie włókien dalej od wirników i kontrolowanie ich szybkości zestalania i wzajemnego mieszania ze spoiwem.

Na podstawie figury 3 można zauważyć, że wewnętrzna krawędź 24 pierścieniowej szczeliny ma zasadniczo tę samą średnicę co zewnętrzna krawędź obrzeża wirnika 6 i że łopatki 25 są umieszczone zasadniczo promieniowo w poprzek szczeliny. Oczywiście, w razie potrzeby mogą one być umieszczone pod kątem. Prowadząca krawędź łopatek jest pokazana jako 25, a powierzchnia boczna jest pokazana jako 26. Na figurze 3, położenie X odpowiada w przybliżeniu położeniu C na figurze 1, tj. gdy łopatki są umieszczone pod kątem około 42°, położenie Y odpowiada B, tj. gdy łopatki są umieszczone pod kątem około 20°, a położenie A odpowiada położeniu Z, tj. gdy łopatki są usytuowane pod kątem 0° i w ten sposób wspomagają całkowicie osiowy przepływ powietrza.

Kąt 42° lub kąty bliskie, stanowi zalecany kąt łopatek, ponieważ praktycznie powoduje on styczny przepływ powietrza przez szczelinę, który wynosi przynajmniej połowę stycznej prędkości wirnika, i w ten sposób optymalizuje wytwarzanie włókien w tym obszarze np. B do C na wirniku 6. Przykładowo typowa prędkość obwodowa wirnika 6 wynosi od 80 do 120 m/sek, typowa prędkość powietrza przez szczelinę jest od 80 do 120 lub 200 m/sek, typowa składowa osiowa prędkości powietrza jest od 50 do 150 m/sek a typowa składowa styczna prędkości powietrza jest od 50 do 120 m/sek. W rzeczywistości, gdy prędkość powietrza przez szczelinę wynosi od 80 do 140 m/sek a łopatki są pod kątem około 42°, składowa osiowa prędkości wynosi 60 do 104 m/sek. a składowa styczna wynosi około od 53 do 94 m/sek.

Wirniki mogą być wielkości konwencjonalnej, zwykle mają średnicę w zakresie 180 do 400 mm, przy czym wirnik 4 ogólnie jest najmniejszy, wirnik 5 ogólnie jest w zakresie 220 do 300 mm a wirniki 6 i 7 ogólnie są w zakresie od 300 do 400 mm. Szerokość szczeliny jest ogólnie w zakresie od 5 do 40, ogólnie około od 5 do 20 mm.

Opisany proces pozwala na uzyskanie bardziej jednolitego produktu, (przy zarówno dużych jak i małych gęstościach włókien) i umożliwia znaczące zwiększenie wydajności produkcji.

Jakkolwiek na figurze 2 jest pokazany tylko pojedynczy wlot powietrza 23, to można zastosować wiele indywidualnie zamontowanych szczelin powietrza poniżej wirników, które kierują powietrze w kierunku zasadniczo ku przodowi.

169 391

Na figurze 4, oznaczniki numeryczne wskazują te same cechy urządzenia jak na figurach 1-3. Dla każdego zestawu wirników zastosowano oddzielne kanały powietrzne 30, i wyprowadzenia z pieca z wytopem.

Jakkolwiek powyżej omawiano pojedynczą szczelinę powietrza, to szczelina powietrza może zawierać szczeliny wewnętrzną i zewnętrzną, przy czym szczelina wewnętrzna prowadzi wewnętrzny dmuch powietrza, który jest wystarczająco blisko powierzchni aby tworzył strumień ścienny, a szczelina zewnętrzna prowadzi zewnętrzny dmuch powietrza, który łączy się z wewnętrznym dmuchem tak aby dawać efekt strumienia ściennego przy połączonym dmuchu. Generalnie wewnętrzna powierzchnia zewnętrznej szczeliny jest odległa nie więcej niż 20 lub 30 mm promieniowo od powierzchni wirnika i ogólnie jest w zakresie 10 mm. Korzystnie wewnętrzny i zewnętrzny dmuch powietrza są pod rozmaitymi kątami toru ruchu podczas wylotu z odpowiednich szczelin. Przykładowo wewnętrzny dmuch może przebiegać całkowicie osiowo a zewnętrzna szczelina może zawierać środek kierunkujący dla nadawania zewnętrznemu dmuchowi pożądanej składowej stycznej.

Następujący opis stanowi przykład urządzenia według obecnego wynalazku:

— komora wytwarzająca włókna ma szerokość od 1,8 do 2,0 metry i zamontowano w niej zestaw czterech wirników, oznaczonych według rysunków jako 5, 6 i 7. Szczegóły wielkości wirników, ich prędkości i prędkości zastosowanego powietrza są zestawione w tabeli 1. Wszystkie prędkości powietrza są mierzone techniką gorącego drutu.

Tabela 1

Koło	obr/min	średnica wirnika (mm)	V obw. wirnika (m/s)	V stycz powietrza (m/s)	V szczelina powietrza (m/s)	kąty łopatek
5	5500	250	72	65	140			α 24°
6	6500	330	111	0-65	140	α	AB	0-24°
				65-82		α BC	24-42°
7	7000	330	120	0-65	140	α	DE	0-24°
				65-82		α EF	25-42°

V obw wirnika = obwodowa prędkość wirnika

V stycz powietrza = styczna prędkość powietrza

V szczelina powietrza = prędkość powietrza przez szczelinę

Wielkość zużytego wytopu, wydajność produkowanej wełny, i strata wełny oraz ilość niezwłóknionego materiału na wrzecionie zmierzono po ośmiu godzinach a średnie wartości są zestawione poniżej.

Ilość zużytego wytopu (lub pojemność wytopu): 7000 kg/godz.

Wydajność wełny: 87%.

Strata wełny i ilość niezwłóknionego materiału na wrzecionie: 910 kg/godz.

Poniżej przedstawiono przykład porównawczy zawierający urządzenie przędzalnicze do wytwarzania wełny mineralnej, w którym nie zastosowano układu stopniowanego kąta według obecnego wynalazku.

Komora wytwarzająca włókna ma szerokość od 1,8 do 2,0 metry i zawiera zestaw zamontowanych czterech wirników. Trzy z tych wirników stanowią wirniki wytwarzające włókna, które oznaczono jako 5, 6 i 7 na tabeli 2, podobnie jak w przykładzie według wynalazku opisanym powyżej. Tabela 2 pokazuje szczegóły wirników i prędkości powietrza. Wszystkie prędkości powietrza pomierzono za pomocą technologii gorącego drutu.

Tabela 2

Wirnik	obr/min	średnica wirnika (mm)	V obw wirnika m/s	V stycz powietrza m/s	V szczeliny powietrza m/s	kąty łopatek
5	5500	250	72	65	140	24°
6	6500	330	111	73	140	36°
7	7000	330	120	82	140	42°

Skróty zastosowane dla prędkości są takie same jak dla tabeli 1.

169 391

Ponownie uzyskano dane produkcyjne w przeciągu ośmiogodzinnego okresu i obliczono wartości średnie, które są zestawione poniżej. Ilość wytopu (lub pojemność wytopu) 5000 kg/godzina.

ΛΛ7___3„;__'' wyuajnu&u wciuy. /6%.

Strata wełny i ilość niezwłóknionego materiału na wrzecionie: 1200 kg/godzina.

Na podstawie powyższego można stwierdzić, że urządzenie według wynalazku ma wyższą wydajność przy większej pojemności i daje mniejszą stratę wełny i materiału niezwłóknionego w porównaniu z urządzeniem przedstawionym w przykładzie porównawczym.

Obydwa zestawy urządzenia dawały wełnę mineralną o wielkości wtrysku od 29 do 33% większej niż 63μιη. Jednakże produkt uzyskany z urządzenia według wynalazku wydaje się być bardziej jednorodny, ma mniej kłębków wełny pozbawionych spoiwa, jest to wynikiem lepszego rozkładu spoiwa, który uzyskuje się za pomocą urządzenia według wynalazku.

Fig. U.

10

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wytwarzania włókien wełny mineralnej, zawierające obudowę mającą przednią powierzchnię, zestaw wirników, z których każdy jest zamontowany na przedniej powierzchni obudowy dla obrotu wokół rozmaitej zasadniczo poziomej osi i tak umieszczony, że gdy wirniki obracają się, wówczas wytop mineralny, zalewany na obrzeże górnego wirnika w zestawie, jest rzucany na obrzeże następnego wirnika, lub każdego następnego wirnika w kolejności w zestawie, a włókna wełny mineralnej są odrzucane z jednego lub każdego następnego wirnika, środek do gromadzenia włókien wełny mineralnej, zawierający w połączeniu z jednym lub każdym następnym wirnikiem, szczelinę zasilania powietrzem, przechodzącą przez przednią powierzchnię obudowy wokół i blisko tego wirnika dla odprowadzania dmuchu powietrza blisko i zasadniczo równolegle do obrzeża wirnika ze składową osiową do przenoszenia włókien wełny mineralnej osiowo z tego obwodu, i środek kierunkujący do dobierania kąta odprowadzanego powietrza względem kierunku osiowego, znamienne tym, że środki kierunkujące stanowią łopatki (25) względnie ściany otworów w szczelinie (8, 9,10) towarzyszącej przynajmniej końcowemu wirnikowi (7) w zestawie wirników (1), usytuowane pod kątem do osiowego kierunku, który ulega zmianie wzdłuż długości tej szczeliny pomiędzy większym kątem, współobrotowym z wirnikiem, a mniejszym kątem.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że każda ze szczelin (8, 9, 10) przechodzi wokół jedynie części powierzchni obwodowej towarzyszącego jej wirnika (5,6, 7) i nie rozciąga się zasadniczo pomiędzy tym wirnikiem a sąsiadującym następnym wirnikiem.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że końcowe wirniki (6,7) w zestawie wirników (1) stanowią parę przeciwnie się obracających wirników, które obracają się w takim kierunku, że styczne do kierunku obrotu najbliższych części wirników są skierowane ku dołowi, a wspomniany mniejszy kąt znajduje się w tej części każdej ze szczelin, w której te styczne do kierunku obrotu są skierowane ku dołowi.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zestaw wirników (1) zawiera wstępny wirnik (4) i trzy następne wirniki (5, 6, 7), a środki kierunkujące w postaci łopatek (25) względnie ścian otworów są umieszczone pod kątem do kierunku osiowego, który to kąt ulega zmianie wzdłuż długości szczelin (9, 10) towarzyszących każdemu trzeciemu (6) i czwartemu wirnikowi (7).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, albo 3, albo 4, znamienne tym, że zestaw wirników (1) ma środki do natryskiwania spoiwa na włókna, gdy są one unoszone osiowo z każdego wirnika.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że środki do natryskiwania spoiwa stanowią dysze (18) zamontowane współosiowo z wirnikiem.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, albo 3, albo 4, znamienne tym, że zestaw wirników (1) ma środki do gromadzenia włókien wełny mineralnej, stanowiące przenośnik (22), który unosi je poza zestaw wirników (1)..
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, ze z przodu zestawu wirników (1) znajduje się wgłębienie (20), usytuowane przed przenośnikiem (22), które jest wyposażone w śrubę (21) do zawracania do powierzchni wytopu wtrysku i wełny, gromadzących się w tym wgłębieniu.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że większy kąt wynosi od 30 do 50° a mniejszy kąt jest mniejszy o przynajmniej 10°.
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że mniejszy kąt wynosi 10 do 25° i jest współobrotowy z wirnikiem.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że mniejszy kąt wynosi od 0 do 10° i jest współobrotowy z wirnikiem.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że szczelina (8, 9,10) stanowi wewnętrzną szczelinę blisko powierzchni wirnika i zewnętrzną szczelinę, która znajduje się nie dalej niż 30 mm promieniowo na zewnątrz względem powierzchni wirnika.

    169 391