SE443133B - Forfarande och anordning vid fibrering av mineralsmelta - Google Patents

Description

8403522-9 I det amerikanska patentet US 2,577,43l (Powell) finns båda tankarna antydda. Det rör sig i patentet om en tvåhjulig spinnmaskin, där smältan pâförs det första spinnhjulet och därifrån till en del kastas till det andra spinnhjulet. Av figur 2 i patentet framgår att en âterkastning sker av smälta från det andra spinnhjulet till det första. Ännu tydligare syns detta i figur 4 i patentet, där också visas ytterligare några överföringar mellan spinnhjulen. Anordningen enligt patentet är försedd med ett munstycke som blåser en gas mot smältstrålen. På grund av munstyckets verkan kommer smältan att kastas på det första spinnhjulet i form av en dusch av smältdroppar.

Det amerikanska patentet US 2,398,707 (Hawthorne m fl) visar hur smältan breds ut på spinnhjulen genom att spinnhjulen mer eller mindre klämmer mot varandra. I vart fall är avståndet mellan spinnhjulen så litet, att en sådan verkan påstås kunna uppnås.

Enbart en ökning av anslagskraften får antas ligga bakom det brittiska patentet GB 673.561 (Powell). I detta fall finns det före de egentliga spinnhjulen två snabbroterande hjul, vilka tjänar som ett slags accelerationsanordning för smältan. När smältan när det första egentliga spinnhjulet har den redan uppnått hög hastighet. Ännu mer utstuderad är anordningen enligt den svenska utläggningsskriften SE 365.l88 (Battigelli). Figur 2 i skriften visar hur smälta tillförs från sidan på ett spinnhjul med vertikal axel.

Tanken är här att med hjälp av en slungskiva kasta smältan mot det egentliga spinnhjulet. Genom lämplig utformning av slungskivans yta skulle, inom vissa gränser, vilket som helst tvärsnitt på smältstrâlens anslagsbild mot spinnhjulet kunna uppnås. Detta framgår av de schematiska figurerna 3-6 i skriften. Figurerna ll-l9 visar olika sätt att få smältstrålen att "spela" över spinnhjulet genom oscillationer.

Figurerna 20-21 visar ett förslag att smeta ut smältan över spinnhjulet.

Av de angivna metoderna har veterligen endast den enligt det brittiska patentet GB 673.561 och liknande anordningar komnit till användning. Metoden har emellertid två väsentliga nackdelar. Dels medför den en uppsplittring av smältstrålen i mindre fragment, varför smältan inte når det första egentliga spinnhjulet som en sammanhängande strâle; dels kan man inte undvika att också de spinnhjulsliknande hjul som ingår i accelerationsanordningen också avger en del fibrer.

Eftersom dessa hjul roterar långsammare än de egentliga spinnhjulen blir 8405522-9 också de fibrer som uppstår vid dessa hjul betydligt grövre, vilket utgör en inte önskvärd ytterligare nackdel. Likaså ärdet oönskat att D spinnhjulen matas med ett regn av droppar eftersom detta stör fibreringsprocessen och orsakar onödigt spill.

Den förstnämnda metoden, vilken beskrivs i det amerikanska patentet US 2,577,43l är mycket svår att kontrollera, och den ger också mycket spill p g a att det första spinnhjulet matas med en okontrollerad dusch av smältdroppar. Det inses lätt, att om smältströmmen plötsligt blir mindre, så konmer munstycket att blåsa smältan över spinnhjulets kant.

Skulle ä andra sidan smältströmmen plötsligt bli kraftigare så kommer det motsatta att inträffa. Eftersom de smältanläggningar, vilka normalt används i samband med fibreringsmetoder av detta slag, ger varierande smältflöden, kommer den metod som det amerikanska patentet i fråga visar inte att fungera i praktiken.

Att sätta spinnhjulen tätt ihop så som det amerikanska patentet US 2,398,707 föreslår är dömt att misslyckas. Försök visar att en sådan anordning endast åstadkommer ett kolossalt kraftigt'rakt nedåtriktat sprut'av smälta. För övrigt skulle anordningen fara illa av att osmälta partiklar ingår i smältströmmen. Tyvärr ingår osmälta partiklar ganska ofta i smältströmmen när man arbetar med s k schaktugnar. Ofta följer små koksstycken med smältan ut, och då konmer den visade anordningen att utsättas för stora påfrestningar.

Metoden enligt den svenska utläggningsskriften SE 365.l88 får anses vara en skrivbordsprodukt. Envar med erfarenhet från detta tekniska omrâde inser att en tallrik av den typ som visas i figur 2 inte kommer att släppa ifrån sig en koncentrerad strâle utan närmast en solfjäderformig strâle. Den blir därför totalt oanvändbar för ändamålet. Inte heller resten av de föreslagna anordningarna enligt denna utläggningsskrift förefaller att kunna fungera praktiskt.

Mot bakgrund av dessa förslag torde förslaget enligt det svenska patentet SE 196.871 (Chen m fl) kunna ses som i viss mån annorlunda.

Enligt detta patent finns som ett accelerations- och fördelarhjul ett hjul, vilket i mitten av mantelytan har en uppstickande, runtomgående ås eller egg. Meningen är att smältan skall träffa mitt på denna ås eller egg, och att smältan då delas upp i tva strålar, så att anslagsytan på spinnhjulet blir större än vad den eljest skulle ha blivit. Av figur l i denna patentskrift framgår också att uppfinnarna ' ' 8403522-9 tänkt sig att den smälta, som kastas från det första spinnhjulet till det andra spinnhjulet skulle delas ytterligare en gång av åsen på fördelningshjulet. Prov har visat att denna anordning inte fungerar särdeles bra. Dels är det nwcket svart att fä smältan att verkligen träffa mitt på âsen, dels vill smältan krypa upp pâ åsen och slungas ut från dess topp i form av en stråle i stället för att slungas ut från mantelytans båda delar i form av tvâ separa strömmar, vilket varit avsikten.

Föreliggande uppfinning avser att lösa problemen och bristerna i de tidigare kända förfarandena och anordningarna, och uppfinningen avser mer speciellt ett förfarande och en anordning, som ger en fördelning av den tillförda smältan över det primära spinnnjulets bredd. uppfinningen grundar sig på upptäckten att det för en sådan fördelning eller breddning av smältstrålen är av största betydelse att smältstrål en inte bryts upp så att den träffar det primära spinnhjulet i form av en dusch av smältdroppar.

Enligt uppfinningen förbättras fördelningen av den tillförda smältstrålen över det primära spinnhjulets bredd genom att en kraft ansätts mot den infallande smältstrålen, vilken kraft verkar i ett plan väsentligen vinkelrätt mot en generatris till spinnhjulets mantelyta, och vilken påverkar smältstrâlen ett litet stycke framför anslagsstället mot spinnhjulet, så att smältstrålen breddas utan att brytas upp i små fragment.

Det har visat sig att detta kan åstadkommas genom att en gasström ansätts mot snfiltstrâlen. Lämpligast är då att låta kraften träffa - baksidan av smältstrålen sett i spinnhjulets rotationsriktning.

Ett annat, mer lättkontrollerat, sätt att bredda smältstrålen är att låta smältstrålen träffa en deflektor, som böjer av dess ,' rörelseriktning. Vid en lämplig utformning av deflektorn blir då resultatet att den avböjda strälen är tillplattad. Om nu deflektorn är placerad tillräckligt nära spinnhjulet, vilket är en förutsättning vid uppfinningen, kommer strålen att i samlad och breddad form träffa i spinnhjulet. Deflektorn kan vara stillastående och utgöras av en enkel- eller dubbelkrökt plåt av beständigt material eller en långsamt roterande, mer eller mindre cylindrisk deflektorkropp. Rotationen är till för att deflektorn successivt skall befrias från slaggrester och hela tiden vända en fräsch yta mot smältstrâlen. Rotationen skall inte 8403522-9 vara särskilt snabb. En rotationshastighet om mellan 20 och 400 r/m eller företrädesvis 100-200 r/m är fullt tillräcklig. Om deflektorn roterar snabbare kan den börja bilda fibrer, vilket inte är önskvärt.

Breddningsförfarandet kan komma att störas om strâlen störs. Detta kan ske genan variationer i smältflödet. Sådana variationer hör därför undvikas. En annan och allvarligare störning är om smältstrålen före bredoningen utsätts för partiklar utkastade från något av spinnhjulen.

Speciellt är risken stor att smältsträlen träffas av partiklar från det' primära spinnhjulet. Om sådana störningar blir alltför frekventa kan de förebyggas genom insättning av ett skydd av sådan typ som beskrivs och visas i vår samtidigt ingivna patentansökning SE nr 84 För partiklar utslungade från andra spinnhjul än det primära spinnhjulet kan deflektorn, rätt utformad, själv utgöra ett skydd. ~ Avböjningen av smältsträlen bör ske mycket nära spinnhjulets periferiyta. Avståndet bör inte överstiga 50 mm eller helst inte 30 mm.

Utformningen av deflektorn bör vara sådan att breddningen blir minst 20% för att någon avsevärd effekt skall uppnås. Gärna bör breddningen vara 50%. Vid tilltagande smältflöde stiger kravet på breddning av smältstrâlen.

Uppfinningen skall nu beskrivas mer i detalj under hänvisning till 'bifogade ritningar. Pâ ritningarna visar figur lA ett vertikalt snitt genom en schematiskt framställd anläggning med ett spinnhjul för fibrering av en mineralsmälta och försedd med ett breddningsorgan av ovan nämnd typ. Figur lß visar ett snitt efter linjen A-A i figur lA.

Figur 2 visar på sanma sätt som i figur lA en alternativ breddnings- anordning applicerad i en anläggning med tvâ spinnhjul. Figur 3 visar ett snitt genom en som deflektor utformad breddningsanordning enligt uppfinningen, och figur 4 visar ett snitt efter linjen B-B i figur 3.

Figur 5 visar en ytterligare alternativ utforrning av en breddnings- anordning vid en fibreringsanläggning med två spinnhjul.

Den i figurerna lA och IB visade anläggningen består av ett spinnhjul l, som roterar sett i pilens 2 riktning. Från en smältränna 3 rinner en smältstråle 4 ner mot spinnhjulet 1. Ett kort styckeiföre anslagsstället för smältstrâlen utsätts strälen för verkan av en l gasström 5, som kommer ur ett munstycke 6. Munstycket försörjes med gas från en tilloppsledning 7. Smältsträlen 4, som efter breddning genom påverkan av gasströmmen 5 träffar spinnhjulet l acceleras och slungas i ..... a-w-fmvv-vv-vfiqvw-»w--ï-í - - 8403522-9 form av små droppar ut från spinnhju1et, varvid dessa droppar dras ut ti11 fibrer 8 som siungas ut från spinnhjuiet. .

Figur 1B visar hur smä1tsträ1en 4 är bred vid det stä11e 9, där strâ1en strömmar ut ur smäitrännan. Strå1en antar eme11ertid snart därefter ett cirku1ärt tvärsnitt. Gasströmmen 5 från munstycket 6 breddar åter smä1tstrâ1en, så att den vid ansiaget mot spinnhju1et 1 är -bredare vid partiet 10 än före breddningsstä11et.

Figur 2 visar en an1äggning med tvâ spinnhjul, där en smä1tsträ1e -11, som kommer från en smäitränna 12, får rinna ned mot ett primärt spinnhju1 13, som roterar i pi1ens 14 riktning. Före ans1agsstä11et mot det primära spinnhju1et 13 är en def1ektor 15 införd i smä1tstrâ1ens strömningsväg. Def1ektorn 15 bärs upp av en hå11are 16 bestående av två rör 17 och 18, vi1ka i ena änden är förenade så att de biïda U-form.

Rören 17 och 18 är vattenky1da, och vattnet strömmar fram i röret 18 och ti11baka i röret 17. Def1ektorn är ti11verkad av ett materia1 som är beständigt under de givna förhâ11andena. Vid ans1aget mot def1ektorn 15 breder strâlen 11 ut sig så att den vid ans1aget mot spinnhju1et 13 är betyd1igt bredare än strâidiametern före defiektorplattan. Den mot spinnhju1et 13 ansatta smä1tan häftar de1vis vid detta spinnhju1 och avgår i form av smältdroppar 20 och senare fibrer från spinnhju1ets 13 yta. En de1 av smä1tan gär i mer sam1ad form 21 vidare ti11 detiandra spinnhjuiet 22, viiket roterar i motsatt riktning mot spinnhju1e% 13.

Från spinnhju1et 22 kastas droppar och av dessa bi1dade fibrer 2&'ut.

Vissa av de droppar, fibrer e11er partik1ar som 1ämnar spinnhjulet 22 kan riskera att träffa smä1tstrâ1en 11. Dessa partik1ar har symboïiserats med iinjen 24. I deras väg har en roterande cy1inder 25 insatts. Cy1indern är invändigt vattenky1d och roterar med 1âg periferihastighet.

Figur 3 visar en genomskärning genon en utföringsform av en def1ektorp1atta, som är invändigt vattenky1d. P1attan består av en övre def1ektorvägg 26 med re1ativt kraftigt gods, ett hå1rum 27 inuti p1attan och en me11anvägg 28, som de1ar hâirummet i två de1ar. Via ett in1opp 29 1eds kyivatten in i hâ1rummet 27 och strömmar då me11an överväggen 26 och me11anväggen 28 ner mot def1ektorp1attans nedre ände. Där vänder kylvattnet och gär under me11anväggen 28 upp och ut genom utioppet 30.

Figur 5 visar en an1äggning, där man använder en roterande cy1inder 31 som breddningsorgan e11er def1ektor för smä1tstrâ1en 32 från 8403522-9 smältrännan 33. Smältsträlebreddaren visas här i kombination med ett smältstráleskydd 34, vilket är placerat över det andra spinnhjulet och skyddar smältstrålen mot partiklar utslungade från det andra spinnhjulet. I figuren visas också användning av ett andra smältstråleskydd 35 placerat över det primära spinnhjulet för att skydda smältstrålen 32 mot partiklar utslungade från det primära spinnhjulet. ämältstrålebreddaren 31 och smältsträieskydden 34 och 35 är lämpligen invändigt kylda genun ett i figuren inte visat system.

Det ska påpekas att den cylinoerformade roterande l smältsträledeflektorn Bl kan ha olika form och storlek beroende då vilken specifik effekt som önskas, och den kan exempelvis vara cikkulär- cylindrisk eller utformad som en cirkulär stympad kon med grovänden respektive smaländen riktade i endera riktningen beroende på den speciella effekt som önskas.

Det är underförstått att den ovanstående beskrivningen och de på ritningarna visade utföringsformerna av uppfinningen endast utgör belysande exempel och att många olika alternativ och modifikationer kan förekomma inun rænen för följande patentkrav. >.._.__. . ..... ...._ _.___ .___ .__ _

Claims (14)

8403522-9 P a t e n t k r a v

1. Förfarande vid fibrering av mineraliska smältor, vilka i form av en smältstråle (4; 11; 32) tillförs mantelytan på ett primärt spinnhjul (1: 13), och vilka bildar mineralfibrer genom utslungning från mer eller mindre cylindriska mantelytor på ett eller flera spinnhjul, k ä n n e t e c k n a t av att fördelningen av den tillförda smältstrålen (4; 11; 32) över det primära spinnhjulets (l; 13) bredd ökas i axiell riktning och minskas i tangentiell riktning genom att en kraft ansätts mot den infallande smältstrålen (4; 11; 32), vilken kraft verkar i ett plan väsentligen vinkelrätt mot en generatris till spinnhjulets (l; 13) mantelyta, och vilken påverkar smältstrålen (4; 11; 32) ett litet stycke framför anslagsstället mot spinnhjulet (1; 13), så att smältstrålen (4; 11; 32) breddas i axiell riktning men ej alls eller obetydligt accelereras och utan att brytas upp i små fragment.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att kraften mot smältstrålen (4) åstadkoms medelst en gasström (5), som ansätts mot smältstrålen, företrädesvis mot smältstrålens baksida sett i spinnhjulets(1) rotationsriktning

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att kraften mot smältstrålen (1l; 32) åstadkoms medelst en stillastående eller långsamt roterande deflektor (15; 31), som införs i smältstrålen (llg 32), företrädesvis från smältstrålens baksida sett i spinnhjulets (13) rotationsriktning

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att smältstrålens (32) framsida skyddas (35) mot partiklar utslungade från det primära spinnhjulet,

5. Förfarande enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k n a t av att smältstrålens baksida skyddas (25; 34) mot partiklar (23) utslungade från andra spinnhjul (22) än det primära spinnhjulet (13L 8403522-9

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att kraften mot smältstrålen (4; 11; 32) ansätts högst 50 mm eller företrädesvis högst 30 mm från det primära spinnhjulets (l; 13) yta.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att smältstrålen (4; 11; 32) kraftpåverkas så att den vid anslaget mot det primära spinnhjulet (l; 13) breddats med minst 20% eller företrädesvis minst 50%.

8. Anordning för genomförande av förfarandet enligt något av föregående patentkrav bestående av en smältränna (3; 12; 32) som avger en kontinuerlig smältstråle (4; 11; 32) av en för fibrering lämplig mineralsmälta till mantelytan på ett hastigt roterande primärt spinnhjul (l; 13), vid vilket smältan åtminstone delvis häftar. och varifrån den därefter slungas ut under bildande av mineralfibrer, k ä n n e - t e c k n a d av att ett organ (5, 6; 15; 31) för breddning av smältsträlen (4; 11; 32) i axiell riktning och reducering av vidden i tangentiell riktning är anordnat i närheten av smältstrålens träffpunkt på spinnhjulet (1; 13), vilket organ gör smältstrålen (4; ll; 32) bredare i axiell riktning men ej alls eller obetydligt accelereras och utan att bryta upp den i små fragment.

9. Anordning enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a d 'av att organet för breddning av smältstrålen (4) utgörs av ett eller flera munstycken (6), som avger gasstrålar (5) mot eller utefter smältstrålen (4), så att den ändrar form p g a de krafter som gasstrålen (5) eller gasstrålarna utövar på smältstrålen (4).

10. Anordning enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k n a d av att gasstrålen (5) eller gasstrålarna träffar smältstrålens (4) baksida, sett i spinnhjulets (1) rotationsriktning.

11. Anordning enligt patentkravet 8, k ärin e'te c kria d av att organet för breddning av smältstrålen (11) består av en plan eller kupad deflektor (15), anordnad åtminstone delvis införd i smältstrålen (11) ett kort stycke framför anslagspunkten mot spinnhjulet (IL företrädesvis från smältstrålens (4) baksida sett, i spinnhjulets (1) rotationsriktning och orienterad i trubbig vinkel mot smältstrålen (4).

12. Anordning enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a d av att organet för breddning av smältstrålen (32) består av en i huvudsak cylindrisk deflektorkropp (31) anordnad att rotera kring en väsentligen horisontell axel. 8405522-9 1D

13. Andrdning enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a d av att defïektorkroppen (31) roterar med en hastighet av 20-400 r/m eHer företrädesvis 100-200 r/m.

14. Anordning enhgt patentkravet 11, 12 eHer 13, k ä n n e - t e c k n a d av att deflektorkroppen (l5g 26-30; 31) är invändigt kyïd.