SK153297A3 - Method and apparatus for the manufacture of man-made vitreous fibre products - Google Patents

Description

Spôsob a zariadenie na zhotovovanie výrobkov zo sklených vláken pripravovaných chemickou cestou

Oblasť techniky

Tento vynález sa týka zhotovovania výrobkov zo sklených vláken pripravovaných chemickou cestou (medzinárodná skratka pre takéto vlákna je MMVF podlá anglického výrazu Man-Made Vitreous Fibre) s použitím spôsobu odstredivého rozmetávania uskutočňovaného príslušným zariadením.

Doterajší stav techniky

MMVF výrobky môžu byť zhotovované činnosťou odstredivých rozmetávačov obsahujúcich jeden alebo viacero rotorov, ktoré sa rýchlo otáčajú a odhadzovaním tvoria vlákna. Rotory sa otáčajú okolo v podstate zvislej osi alebo v podstate vodorovnej osi. Z typov používanej minerálnej taveniny možno uviesť taveninu, ktorá je všeobecne označovaná ako sklená tavenina, alebo taveninu, ktorá je všeobecné označovaná ako minerálna alebo trosková tavenina.

Jeden zo známych a široko používaných spôsobov výroby sklených vláken uplatňuje odstredivé rozmetávanie vláken z perforovaného rotora, ktorý sa rýchlo otáča okolo osi, ktorá je v podstate zvislá. Pri vykonávaní takého spôsobu sa tavenina privádza do stredu perforovaného plytkého kalíška, ktorý sa otáča takou rýchlosťou, aby bolo umožnené odhadzovanie vláken cez perforovanie. Na spomalenie vláken a ich ďalšie nasmerovanie do zberača sa využívajú účinky prúdov vzduchu.

Pri vykonávaní takýchto výrobných postupov sa často vytvára pomerne úzky stĺpec dlhých vláken (často takmer súvislých), ktorý smeruje dolu k celkovo vodorovnému povrchu zberača. Šírka takého zberača býva často väčšia než šírka uvedeného stĺpca. Určitý počet stĺpcov môže byť vedený smerom dolu na jediný zberač a/lebo každý stĺpec sa môže pohybovať naprieč povrchom zberača tak, aby bol získaný široký pruh plsti zo sklených vláken. V U.S. Re 30,192 je popisovaný taký postup, pri ktorého vykonávaní vláknotvorný rotor kmitá tak, že sa stĺpec vláken pohybuje tam a sem naprieč širokým zberačom, ktorý je umiestnený pod vláknotvorným rotorom. V tejto oblasti techniky sú známe aj ďalšie spôsoby vedenia pomerne úzkeho stĺpca naprieč zberačom alebo ir.ak vykonávaného premieňania úzkeho stĺpca na široký pruh plsti, ako sú napr.

patentoch

US

3,134,145; 137,395; OS ktoré sa sposorv popisovane v

3,295,943; 3,546, 898; 3,877, 911 a 3,902,878; NL

204,716 a FR 2,014,207.

Iné odstredivé postupy využívajú rotory otáčajú okolo v podstate vodorovnej osi. V takých výrobných postupoch sa tavenina obvykle nalieva na vonkajší povrch rotora alebo prvého rotora za sebou umiestnených rotorov, po čom nasleduje odhadzovanie vláken. Rozmetávače tohto typu sú používané najmä pri výrobe vláken z minerálnych látok alebo trosky. Z oblasti za rozmetávacím rotorom alebo rotormi je okolo tohto zariadenia privádzaný prúd vzduchu, ktorý unáša vlákna od rotora a napomáha pri vytváraní vláken. Tento prúd vzduchu unáša vlákna smerom k zberaču, ktorý s pomocou účinku nasávania vzduch prepúšťa, zatial čo vlákna sa na tomto zberači zhromažďujú v podobe plsti. Šírka oblaku z vláken, ktorý je unášaný k zberaču je podstatne širšia než pomerne úzky stĺpec vytvorený obvykle používaným rozmetávačom, ktorý sa otáča okolo zvislej osi. Preto je taký oblak typicky širší než jeden meter.

Všeobecne je využívaná zberačová komora, ktorej bočné steny sú vedené medzi polohou približnej úrovne predného čela skrine a zberača. Rozmery skrine a usporiadanie rotora alebo rotorov, ako aj spôsob vedenia vzduchu sú v podstate také, aby vytváraná plsť pokrývala celú šírku zberača. V tomto zmysle sa v obvykle používaných odstredivých rozmetávačoch, v ktorých sa rotory otáčajú okolo vodorovnej osi, vytvára plsť, ktorá je prijateľne rovnomerná a pokrýva v podstate celú šírku zberača a zberačovej komory.

Jediná takto vytvorená vrstva môže byť použitá na zhotovenie konečnej štruktúry výrobku zo sklených vláken, ale obvykle sa realizuje ukladanie niekoľkých vrstiev plsti na seba, a to spravidla spôsobom priečneho prekladania, aby sa vytvoril plsťový výrobok majúci požadovanú hrúbku. Výsledkom takého vrstvenia nutne bude vrstvený plsťový výrobok, ktorého celková štruktúra bude rovnomernejšia, než je to v prípade štruktúry jednotlivých štruktúr, z ktorých je výsledný výrobok vytvorený.

Tento druh plsti je často používaný pri výrobe takých tepelných izolácií a/lebo protipožiarnych materiálov, ktorých hustota je nízka tak, ako je to len možné. Úsilie o dosiahnutie potrebných kvalít týchto materiálov sa zameriava na menenie vlastností taveniny a na menenie vlastností vláken vyrábaných odstredivým rozmetávaním. Také zmeny môžu ovplyvniť vzťah medzi izolačnými a protipožiarnymi vlastnosťami na jednej strane a mernou hmotnosťou na strane druhej, ale ich praktická realizácia je značne komplikovaná. Napríklad zmeny pomeru, umiestňovania alebo kvality taveniny privádzanej na rotor (alebo na prvý rotor, ak existuje viacej rotorov než jeden) môžu ovplyvniť konečné výsledky, ale riadenie takých zmien je ťažké. Napríklad zmena jedného z týchto znakov môže vyvolať vykonanie nutných kompenzačných zmien ďalších znakov za situácie, ak má byť postup výroby vykonávaný ekonomicky výhodným spôsobom.

Preto sa javí ako potrebné vyvinúť ľahší spôsob zhotovovania výrobkov so zvláštnym ohľadom na zdokonalenie ich kvality s použitím rozmetávača majúceho jeden alebo viacej rotorov, ktoré sa rýchlo otáčajú okolo osi, ktorá je v podstate vodorovná. Predovšetkým je potrebné vytvoriť podmienky na to, aby uvedený zámer bol vykonávaný bez významného prerušovania rozmetávacieho procesu a bezo zmien súvisiacich s privádzaním taveniny alebo s činnosťou rotorov.

Podstata vynálezu

Vynájdeným zariadením na zhotovovanie MMVF výrobkov z minerálnej taveniny je odstredivý rozmetávač, ktorý obsahuje skriňu majúcu predok, prvý otočný rotor alebo zostavu prvého otočného rotora a prinajmenšom jeden nasledujúci otočný rotor, kde uvedený rotor alebo každý rotor je otočné namontovaný na skrini tak, aby sa otáčal okolo vodorovnej osi, ktorá je v podstate vodorovná, pred predným čelom uvedenej skrine, pričom tavenina, ktorá sa nalieva na prvý rotor v bode dopadu výrobkov s nalievania taveniny, alebo, v taveniny, sa môže rozmetávať v podobe vláken alebo, v prípade zostavy rotorov, môže byť odhadzovaná na ďalší rotor či ďalšie za sebou umiestnené rotory a môže byť z týchto rotorov, prípadne na základe voľby iba z prvého rotora, odhadzovaná v podobe vláken, uvedené zariadenie ďalej obsahuje prostriedky na vedenie vzduchu cez predok skrine a napokon obsahuje prostriedky na kmitavé vychylovanie skrine v uhle od 5 do 30° vo vzťahu k osi, ktorá je v podstate zvislá.

Vynájdený spôsob na zhotovovanie MMVF použitím uvedeného rozmetávača obsahuje kroky taveniny na prvý otáčajúci sa rotor v bode dopadu odhadzovania utvorených vláken z prvého rotora prípade zostavy rotorov, z každého nasledujúceho, otáčajúceho sa rotora a prípadne na základe volby iba z prvého rotora, strhávanie vláken účinkom prúdenia vzduchu, ktorý je vedený z prostriedkov na dodávanie vzduchu smerom ku zberaču, čo umožňuje prechod vzduchu, a zhromažďovanie vláken v podobe plsťovej štruktúry na zberači účinkom nasávania vzduchu cez tento zberač, pričom skriňa sa v priebehu výrobného postupu kmitavo vychyľuje v uhle od 5 do 30° vo vzťahu k osi, ktorá je v podstate zvislá.

Prekvapivo sme zistili, že vymedzeným kmitavým vychyľovanim skrine je možné získať podstatne dokonalejšie vlastnosti konečného výrobku pri konzistentnej mernej hmotnosti alebo zodpovedajúce vlastnosti pri zníženej mernej hmotnosti a vo väčšine prípadov súčasne zníženú mernú hmotnosť a zdokonalené vlastnosti. Tieto výsledky môžu byť dosiahnuté jednoducho bez potreby vykonávania kompenzačných zmien ďalších znakov výrobného postupu. Schopnosť dosiahnutia rovnakých alebo lepších vlastností pri zníženej hustote je ekonomicky veľmi prínosná, pretože konečný výrobok je zhotovovaný na základe spotrebovania menšieho množstva taveniny.

Zberačová komora má prostriedky vymedzujúce bočné steny, ktoré sú vedené medzi polohou v blízkosti (napr. v približne rovnakej úrovni) predného čela skrine, a ďalej má zberač, ktorý umožňuje prechod vzduchu. Zberač celkovo prechádza naprieč v podstate celou šírkou medzi stenami. Prostriedkami vymedzujúcimi bočné steny môžu byť vzduchové prúdy, ktoré su vedené tak, aby určili pohyb unášaných vláken v priestore s vopred stanovenou šírkou, takže samotné vzduchové prúdy môžu byť považované za steny. Obvykle však tieto prostriedky využívajú pevné súčiastky, ako sú napríklad plechové diely alebo iné materiály, ktoré vymedzujú priestor na pohyb vláken do bokov. Vzduchové prúdy sú často vedené pozdĺž vnútorných strán pevných bočných stien.

Šírka určená vzdialenosťou medzi stenami a šírka zberača je všeobecne taká, aby sa plsť mohla vytvárať po celej šírke zberača za situácie, keď je skriňa nehybná a je umiestnená kolmo na pozdĺžnu os komory (t.j. umiestnenie v jej kolmej polohe). V tejto situácii je hmotnosť vláken vo dvoch krajných štvrtinách celkovej šírky plsťovej štruktúry vymedzenej šírkou zberača všeobecne prinajmenšom 50% hmotnosti vláken v oboch vnútorných štvrtinách uvedenej celkovej šírky. Taká plsťová štruktúra je v podstate rovnomerná a existujú len pomerne malé rozdiely v porovnaní hodnôt hmotnosti na jednotku plochy po celkovej šírke zberača uvedenej nehybnej skrine hmotnosť na jednotku plochy na vyrobenej rozmetávačom s nehybnou skriňou je obvykle prinajmenšom 70% a výhodnejšie 80% a celkom bežne prinajmenšom 90% rovnakým spôsobom vyjadrenej hmotnosti uprostred zberača.

Takto sa tento vynález značne odlišuje od výrobného postupu popísaného v US Re 30192, v ktorom sa uvádza, že kmitanie pri realizácii týchto postupov je podstatné pre premieňanie úzkeho stĺpca na širokú plsťovú štruktúru, zatiaľ čo kladné výsledky uplatňovania tohto vynálezu môžu byť dosahované, a výhodne sú dosahované, dokonca aj bez kmitania a pri značnej šírke plsťovej štruktúry.

Konečný MMVF výrobok je všeobecne zhotovovaný zlisovaním nestlačenej plsti v priebehu jedného alebo niekoľkých lisovacích krokov vykonávaných známym spôsobom. Zhromaždené sklené vlákna môžu slúžiť ako táto nestlačená plsť, takže plsťová štruktúra môže byť zhotovená v priebehu jedinej spracovacej činnosti. Plsťová štruktúra však býva obvykle priečne prekladaná alebo inak vrstvená na seba, výsledkom čoho je obvyklé vytváranie nelisovanej vrstvenej plsťovej štruktúry.

Napríklad priemerná okraji plsťovej štruktúry

Na všeobecné počudovanie má spomínane kmitanie skrine skutočne výhodný účinok na konečný plstený výrobok na základe skutočnosti, že (a) hrúbka plsti je obvykle v podstate rovnomerná po celej šírke, a to dokonca aj bez kmitania skrine, a (b) plsť sa obvykle priečne prekladá, takže sa predpokladá vyrovnanie prípadných nerovnomerností vyskytujúcich sa po šírke plsti práve takým priečnym prekladaním plsti na seba. Následne po realizácii tohto vynálezu sme sa pokúsili posúdiť toto prekvapujúce zdokonalenie. Jedným faktorom môže byť to, že v priebehu normálnej činnosti môže existovať sklon k neriaditelnému priečnemu pohybu hlavného smeru vzduchového prúdenia vedeného od skrine rozmetávača ku zberaču. Vyzerá to tak, že sa môžu objavovať prechodné prúdové stenové účinky, v ktorých dôsledku prúd vzduchu prechodne priľne k opačnej stene zberačovej komory. Kmitanie uplatnené v tomto vynáleze môže zabrániť vzniku takého neriadeného priečneho pohybu prúdu vzduchu.

Navyše k zdokonaleniu vzťahu hustoty a výkonu má tento vynález tiež výhodu zlepšenej rovnomernosti ukladania vláken na ploche pokrývanej plsťou a konečnou plsťovou štruktúrou. Takto je pri uplatnení tohto vynálezu možné ľahko získať plsť a konečnú plsťovú štruktúru, ktorá má žiadne alebo malé odchýlky v hodnotách priemernej hustoty na jednotku plochy po jej šírke. V tomto zmysle môže taká odchýlka napríklad byť menej než 10 %.

Celkový uhol kmitania je všeobecne prinajmenšom 7° a výhodne prinajmenšom 10° (t.j. 5“ na každú stranu vo vzťahu k pozdĺžnej osi). Všeobecne tento uhol nemusí byť väčší než približne 25° a často nebýva väčší než 20° . Často je vhodné voliť tento uhol v rozsahu od približne 14 do 20“ (t.j. od 7 do 10° na každú stranu vo vzťahu k pozdĺžnej osi).

Kmitanie je obvykle symetrické, ale môže byť aj asymetrickým pohybom vo vzťahu k priamke prechádzajúcej osou kmitania a rovnobežnej so symetrickou priamkou výrobnej linky.

Kmitanie sa výhodne vykonáva pri frekvencii prinajmenšom 0,05 Hz, obvykle najmenej 0,1 Hz. Môže byť vykonávané aj pri hodnotách vyšších než 2 Hz, ale 1 Hz je obvykle vyhovujúce maximum. Spravidla je uprednostňovaná frekvencia od približne 0,3 do 0,6 Hz. V priebehu výrobnej činnosti sa kmitanie obvykle vykonáva neprelržito, ale v prípade riadiaceho zásahu sa môže vykonávať príležitostne. Pokiaľ sa vykonáva príležitostne, býva frekvencia nastavená v rozsahu hore uvedených hodnôt po celý čas daného úseku kmitania.

Frekvencia kmitania sa môže meniť podľa potreby v súlade s výrobnými podmienkami, a to jednak v reakcii na dosahovanú kvalitu výrobku a jednak v reakcii na zmeny pri výrobe vláken. Preto, ak sa zvýši pomer zhromažďovaných vláken v dôsledku zosilneného prívodu taveniny, je spravidla potrebné zvýšiť rýchlostný pomer postupu zberača, aby sa obmedzil alebo v podstate znemožnil vznik zmien hodnoty hmotnosti na plošnú jednotku plsťovej štruktúry. Tento vynález umožňuje meniť frekvenciu kmitania v podľa rýchlostného pomeru postupu zberača tak, že pri zvýšení frekvencie sa môže postup zberača takisto zrýchliť a naopak pri znížení frekvencie sa postup zberača môže spomaliť. Frekvencia sa mení v podstate priamo úmerne k rýchlostnému pomeru postupu zberača tak, aby jeden cyklus kmitania zodpovedal v podstate konštantnému dĺžkovému úseku postupu zberača.

Pri zhotovovaní vláken ich odhadzovaním z odstredivého rozmetávača, v ktorom sa každý rotor otáča okolo v podstate vodorovnej osi, môže byť proces tvorenia vláken významne ovplyvnený zmenami polohy, v ktorej je tavenina nalievaná na prvý rotor alebo na prvý rotor zostavy rotorov. Tavenina steká zvislo dolu na bod dopadu. Zmena polohy bodu dopadu nevyhnutne zmení uhol medzi dotyčnicou rotora v bode dopadu a vodorovnou priamkou. Ak os otáčania prvého rotora kmitá s ohľadom na zdroj taveniny, bude bod dopadu kmitať s ohľadom na prvý rotor. V niektorých výrobných procesoch to môže byť prijateľné najmä vtedy, keď je stupeň kmitania nízky, ale je všeobecne výhodné dosiahnuť taký stav, keď kmitanie skrine môže byť vykonávané v podstate bezo zmien polohy bodu dopadu taveniny na prvý rotor.

Jedným spôsobom zaistenia toho, že v podstate nedôjde k žiadnej zmene polohy bodu dopadu, je vymedzenie v podstate zvislej osi kmitania tak, aby prechádzala bodom dopadu taveniny. V tejto situácii bude existovať iba nepatrný alebo žiadny vplyv kmitania na proces zhotovovania vláken. Tavenina bude dopadať na prvý rotor v rovnakej polohe bez ohľadu na zvláštny časový úsek cyklu kmitania a jediným možným účinkom pôsobiacim na tvorbu vláken môže byť to, že uhol medzi taveninou a dotyčnicou rotora v bode dopadu sa môže v priebehu cyklu kmitania meniť o niekoľko málo stupňov. Toto však má zanedbateľný účinok na zhotovovanie vláken.

Ak je požadované minimalizovať dokonca aj túto malú zmenu, toto môže byť dosiahnuté privádzaním taveniny na prvý rotor z taveninovej dosky, ktorá kmitá so skriňou. Takto môže byť namiesto nalievania taveniny z pevne umiestnenej pece alebo veľmi často používanej pevne umiestnenej taveninovej dosky na kmitajúci prvý rotor uplatnené to, že tavenina sa privádza z pece na taveninovú dosku, ktorá kmitá s prvým rotorom. Výsledkom toho je skutočnosť, že poloha bodu dopadu taveniny a uhol, v ktorom tavenina zasahuje bod dopadu na prvom rotore, zostávajú rovnaké aj napriek kmitaniu skrine. V tomto zmysle sa tavenina výhodne nalieva na taveninovú dosku v takej polohe, ktorá sa v podstate nachádza na osi kmitania.

Rozmetávač môže mať jediný rotor, avšak obvykle sa používa kaskádový rozmetávač, ktorý obsahuje horný rotor a prinajmenšom jeden nasledujúci rotor. V prípade, keď existuje jediný nasledujúci rotor, sú vytvorené také podmienky, aby tvorba vláken bola realizovaná ich odhadzovaním z horného rotora a nasledujúceho rotora. Kaskádový rozmetávač však obvykle obsahuje horný rotor a prinajmenšom dva nasledujúce rotory. Uprednostňovaný kaskádový rozmetávač obsahuje horný rotor a tri nasledujúce, vlákna utvárajúce rotory. Každý rotor je výhodne poháňaný vlastným motorom, ktorý je súosový s daným rotorom. Otáčky jednotlivých motorov možno meniť, aby rýchlosť otáčania každého rotora mohla byť nastavovaná nezávisle.

Prúdom vzduchu, ktorý unáša vlákna, môže byť obvykle vzduch dodávaný zo vzduchových prívodových prostriedkov, ktoré sú zabudované na predku skrine (kmitajú teda spolu so skriňou), avšak navyše môže byť privádzaný vzduch aj z ďalších, nekmitajúcich vzduchových prívodových prostriedkov. Napríklad okolo skrine alebo v priestore okolo skrine môžu byť vytvorené stále vzduchové otvory, z ktorých je vzduch vháňaný alebo nasávaný na základe dodávania vzduchu z otvorov na privádzanie vzduchu a/lebo v dôsledku nasávania pôsobiaceho cez zberač. Pokiaľ časť vzduchového prúdu pochádza z iných zdrojov než zo vzduchových prívodových prostriedkov umiestnených na skrini, mali by byť pomery prívodu vzduchu zo skrine a uvedených iných zdrojov také, aby prúd vzduchu pochádzajúci z prívodových prostriedkov skrine určoval rozhodujúci smer celkového vzduchového prúdenia. Na základe toho vyvolá kmitanie vzduchu prúdiaceho zo vzduchových prívodových prostriedkov umiestnených na skrini tiež výhodné kmitanie v podstate celkového vzduchového prúdenia aj vtedy, keď do tohto riadiaceho prúdu vzduchu bude privádzaný prídavný vzduch.

Vzduchovými prívodovými prostriedkami zabudovanými v skrini môžu byť akékoľvek prostriedky na privádzanie užitočného prúdu vzduchu cez predok skrine približne rovnobežne s osami rotorov napríklad tak, aby bolo zaistené premiestňovanie vláken smerom od rotorov a skrine. Predné čelo skrine môže mať podobu otvoreného rámu, takže vzduchové prívodové prostriedky môžu vháňať vzduch z vnútrajška skrine cez toto otvorené predné čelo. Vzduchové prívodové prostriedky však všeobecne uplatňujú prinajmenšom jednu kruhovú vzduchovú štrbinu, ktorá je vedená čiastočne okolo a v blízkosti rotora tvoriaceho vlákna. Často býva taká štrbina vedená okolo a v blízkosti každého rotora, ktorý tvorí vlákna odstredivým odhadzovaním.

Taká štrbina môže byť vytvorená aj v inak riešenom otvorenom prednom čele, ale vždy je vytvorená v takom prednom čele, ktoré je úplne alebo prevažne uzavreté. V tomto zmysle je predné čelo celkovo utvorené z pevného materiálu s výnimkou otvorov, ktoré slúžia ako vzduchové štrbiny, otvorov, ktoré umožňujú privádzanie vzduchu alebo spojiva.

Uvedená alebo každá ďalšia taká štrbina je vždy vedená iba okolo tej časti rotora, z ktorej sú tvorené sklené vlákna odhadzované. Uvedená alebo každá taká štrbina je súosová s príslušným rotorom a všeobecne má rozmer vnútorného priemeru v podstate rovnaký, ako je vonkajší priemer príslušného rotora. Z každej štrbiny tryská prúd vzduchu blízko a v podstate rovnobežne vo vzťahu k obvodu príslušného rotora s takou axiálnou zložkou, ktorá strháva a unáša MMVF vlákna v axiálnom smere od obvodu uvedeného rotora. Otáčanie rotora má tendenciu dodavať prúdu vzduchu prúdiaceho zo štrbiny tangenciálnu zložku, a preto býva často výhodné tomuto prúdu vzduchu túto tangenciálnu zložku dodať vopred, pričom dodaná tangenciálna zložka môže byť v podstate rovnaká alebo sa môže líšiť od bodu k bodu okolo rotora. Ak je to žiadúce, môže byť štrbina okolo rotora vytvorená v podobe dvoch súosových drážok majúcich rozdielne vnútorné priemery. Taká zdvojená štrbina a ďalšie detaily použiteľných vzduchových štrbín a prostriedkov na dodanie tangenciálnej zložky prúdu vzduchu sú podrobnejšie popísané vo WO 92/06047.

Výrobný postup je obvykle realizovaný s použitím jediného kaskádového rozmetávača dodávajúceho vlákna na zberač, ktorý prepúšťa vzduch, avšak v prípade iného rozhodnutia môžu byť uplatnené dva alebo aj viacej kaskádových rozmetávačov, ktoré dodávajú vlákna na zberač. Ak sú uplatnené dva lebo viacej rozmetávačov, môžu tieto rozmetávače kmitať nezávisle na sebe vo fáze alebo mimo fázy a prípadne dokonca s rozdielnymi frekvenciami, prípadne ich kmitanie možno synchronizovať tak, aby kmitali tam a späť v rovnobežnom režime.

Do unášaného prúdu vláken je bežne používaným spôsobom pridávané teplom vytvrdzovateľné spojivo. Z toho dôvodu býva na skrini (alebo na rotoroch na skrini) umiestnený jeden alebo viacero rozstrekovačov spojiva, čo je výhodné, pretože rozstrekovače budú kmitať s unášaným prúdom vláken. Ak existuje taký zámer, môže byť všetko spojivo alebo jeho časť dodávaná z iných bodov umiestnenia zdrojov spojiva, ktoré nemusia kmitať.

Ako už bolo uvedené, môže byť zhromaždená plsť použitá ako plsťová štruktúra, ktorá je následne zlisovaná alebo, ako býva robené častejšie, známym spôsobom priečne prekladaná na seba tak, aby vytvorila nelisovanú plsťovú štruktúru. Tá môže byť následne vystavená jednému alebo niekoľkým zhusťovacím krokom. Tieto kroky sú známym spôsobom vykonávané tak, aby vyhovovali požiadavkám konkrétnych výrobkov, a to najmä vtedy, ak ide o výrobky s nízkou hmotnosťou (majúce typicky mernú hmotnosť v rozsahu od 20 do 60 kg/m^ alebo hrubšie výrobky majúce typicky mernú hmotnosť najmenej 100 kg/m^). Výrobky s nízkou hmotnosťou mávajú často strednú hodnotu priemeru vláken v rozsahu od 2,5 do 3,5 μτη a obsah spojiva v rozsahu od 1 do 2¾. Tieto výrobky sú použiteľné napríklad ako tepelná izolácia. Hrubšie výrobky často majú strednú hodnotu priemeru vláken v rozsahu od 3,5 do 5 μιη a obsah spojiva v rozsahu od 2,5¾ do 3,5¾. Môžu byť použité napríklad ako tuhé štrukturálne izolačné výrobky.

Popis obrázkov na výkrese

Obr. 1 je čelný pohľad na zariadenie na výrobu vláken podľa prihlasovaného vynálezu.

Obr. 2 je prierez zariadenia vzatý podľa priamok II II znázornených na obr. 1.

Obr. 3 je schematizované zobrazenie pôdorysu zariadenia.

Obr. 4 je schematické predvedenie typického zariadenia na zhromažďovanie vláken v podobe plsti a zhusťovanie tejto plsti.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Zariadenie obsahuje zostavu _1 rotorov, ktoré sú samostatne umiestnené na prednom čele 2 skrine 3. Každý rotor je upevnený na hnanom hriadeli, ktorý umožňuje otáčanie uvedeného rotora pri dosiahnutí vysokej obvodovej rýchlosti. Zostava sa skladá zo štyroch rotorov, a to vrchného rotora £, ktorý sa otáča proti smeru hodinových ručičiek, druhého vláknotvorného rotora (t.j. prvého nasledujúceho rotora) 5, ktorý sa otáča v smere pohybu hodinových ručičiek, tretieho vláknotvorného rotora 6, ktorý sa otáča proti smeru pohybu hodinových ručičiek a štvrtého vláknotvorného rotora 7, ktorý sa otáča v smere pohybu hodinových ručičiek. K rotorom 4, 5, 6 a 7 sú pridružené príslušné vzduchové štrbiny 8, 9, 10 a 11, pričom každá táto štrbina je vedená iba čiastočne okolo príslušného rotora. Všeobecne možno uviesť, že každá štrbina je vedená okolo prinajmenšom jednej tretiny obvodu príslušného rotora, a to vždy okolo vonkajšej časti zostavy rotorov. Celkovo však nie je vedená okolo príslušného rotora ďalej než do dvoch tretín alebo troch štvrtín obvodu.

Každá štrbina je prepojená s komorou, ktorá slúži ako zdroj privádzaného vzduchu a ktorá je umiestnená v skrini. Celá zostava rotorov je namontovaná tak, aby sa mohla pootáčať okolo osi 16 otáčania v dôsledku vhodného nastavovania podstavcov 71. Rozsah pootáčania je typicky taký, že uhol a medzi vodorovnou priamkou, a priamkou spájajúcou os rotora 4 s osou rotora 5 môže byť nastavovaný v rozsahu prinajmenšom 10°, napríklad od hodnoty, ktorá môže byť taká nízka ako 0 alebo 10° až do hodnoty, ktorá môže byť vysoká až 30 alebo 40°.

Spojivo môže byť dodávané zo spojivových rozstrekovačov 18, ktoré sú súosové s každým z rotorov a sú umiestnené na predku každého rotora, a/lebo z rozstrekovačov 20, do ktorých je spojivo privádzané z prívodov spojiva 19, ktoré bývajú obvykle rozmiestnené okolo rotorov alebo na iných vhodných miestach. Prídavný vzduch môže byť vháňaný cez rôzne rozmiestnené vzduchové otvory 21 .

Horný rotor použitý v tomto vynáleze má typicky priemer v rozsahu od 100 do 250 mm, často približne do 200 mm. Každý nasledujúci rotor použitý v vynáleze má priemer v rozsahu od 150 do 400 mm, spravidla od 220 do 350 mm. Napríklad prvý nasledujúci rotor (rotor 5) môže mať priemer v rozsahu od 220 do 300 mm, zatiaľ čo ostatné rotory môžu mať priemer v rozsahu od 300 do 350 mm.

Na obr. 2 je vidno, že v skrini 3 je umiestnený motor a hnací hriadeľ každého z rotorov. Napríklad rotor £ je upevnený na hriadeli 22, ktorý sa otáča v puzdre 23 s ložiskami 24 a ktorý je priamo poháňaný frekvenčné ovládaným motorom 25, ktorý má známe prostriedky (nie sú predvedené) na menenie rýchlosti otáčania hriadeľa 22 a tým aj rotora 4. Na obr. 2 nie sú predvedené prostriedky na prívod vzduchu a spojiva.

Celá výrobná linka je predvedená na obr. 4 a typicky obsahuje pec 30 majúcu výstupný otvor 31, z ktorého tavenina 32 vyteká na rotor £ v zostave rotorov namontovaných na skrini 3. Časť taveniny opúšťa rotor 4 v podobe vláken alebo výmetu, ale väčšina je premiestnená po dráhe 12 na rotor 5, ktorý sa otáča v opačnom smere, než je smer otáčania rotora 4. Časť takto od 150 tomto opačne sa otáčajúci vláken všeobecne v premiestnenej taveniny opúšťa rotor 5 v podobe vláken všeobecne v oblasti štrbiny 9, zatiaľ čo zvyšok pokračuje po dráhe 13 na rotor 6. Časť je odhadzovaná v podobe oblasti štrbiny 10, zatiaľ čo zvyšok pokračuje po dráhe 14 na opačne sa otáčajúci rotor 7. Prevažné množstvo sa premieňa na vlákna vo všeobecnom smere 15, avšak zvyšná tavenina sa premieňa na vlákna na zvyšku povrchu rotora 7. Výmet sa zhromažďuje v jame 26.

Vlákna s rozstrekovaným spojivom sú unášané dopredu, ako je predvedené odkazovou značkou 33, a sú zhromažďované na pórovitom, zvažujúcom sa site 34, ktoré je umiestnené na spodku zberačovej komory (nie je predvedená). Výsledná plsť 35 je premiestňovaná z tohto sita do stanice, v ktorej sa vykonáva priečne prekladanie, kde táto stanica obsahuje zariadenie 36 na otáčanie plsti v pravom uhle, z ktorého plsť postupuje cez valec 37 ďalej a prechádza medzi priečne sa prekrývajúcimi pásmi 38, ktoré vykonávajú výkyvný pohyb okolo osi horných valcov 39, takže priečnym prekladaním plsti sa vytvára plsťová štruktúra, ktorá pokračuje na dopravníku 40 do medzery medzi smerom dolu sa zvažujúcim, vrchným dopravníkom (nie je predvedený) a spodným dopravníkom £0, čím je plsťová štruktúra postupne stláčaná a konečne zlisovaná medzi lisovacími pásmi 42 a £3. Menením rozmeru uvedenej medzery a vzdialenosti medzi pásmi 42 a 43 a menením pomeru postupu plsti a plsťovej štruktúry je možné ľahko obmieňať mernú hmotnosť výrobku, ktorý vystupuje z priestoru medzi pásmi 42 a 43.

Takýto výrobok môže následne prejsť pecou, v ktorej sa spojivo obvyklým spôsobom vytvrdzuje.

V obvykle používanom zariadení je skriňa umiestnená tak, že jej os nadväzuje na os zberačovej komory 50, ktorej bočné steny 51 sú vedené od koncových stien 52 umiestnených na úrovni rotorov £ a 5 (a 6 a 7) , ktoré sú namontované na skrini 3 rozmetávača. Spodok zberačovej komory je vymedzený dopravníkom 34, ktorý stúpa nahor a ktorý má rovnakú šírku ako zberačová komora.

V obvykle používanom zariadení je skriňa 3 rozmetávača usporiadaná v podstate súosovo vo vzťahu ku komore 50. Rozmetávač môže byť napríklad umiestnený na osi

Prerušovaná čiara možno predpokladať znázornenej priamkou A a v takomto prípade je táto os A rovnobežná s osou komory, ktorá je predvedená v podobe priamky B. Odhadzované vlákna sú unášané vpred od rozmetávača v trocha kužeľovitom oblaku, ako je to približne predvedené krivkou F. V tejto situácii je obvyklé, že ukladanie vláken prebieha v podstate rovnomerne po celej šírke dopravníka.

V prihlasovanom vynáleze kmitá skriňa rozmetávača medzi polohou, v ktorej je jej os zhodná s priamkou C, a polohou, v ktorej je jej os zhodná s priamkou D, pričom uhol daný uvedenými priamkami C a D je napríklad 14

E označuje krajnú vonkajšiu oblasť, kam dopadanie vláken v neprítomnosti zberačovej komory v dôsledku kmitania rozmetávača, avšak výsledkom účinku nasávania cez zberač 34 a týmto nasávaním vyvolaného vzduchového prúdenia v komore 50 je v podstate rovnomerné rozmiestňovanie vláken po šírke komory. Prvá krajná poloha rozmetávača je na obr. 3 znázornená plnými čiarami a druhá prerušovanými čiarami.

Tavenina 32 priteká do lejacieho žliabku 61 z kuplovne alebo inej pece. Tavenina vyteká z lejacieho žliabku 61 na taveninovú dosku 62 v tvare V majúcu výtokový bod 63, z ktorého steká na bod dopadu P na rotore 4.

Rotorová skriňa 3 môže byť umiestnená na vhodných predných podstavcoch 64 a zadných podstavcoch 65. Podstavce 64 môžu byť napríklad namontované na otočnom čape 66, ktorý je pripevnený s ohľadom na nadväzujúce zariadenie 67.

Zadné podstavce 65 nesú koleso 68, ktoré sa môže pohybovať vo vodorovnej oblúkovej koľajnici 69. Vratný, vodorovne pripevnený piest 70 pôsobí na prírubu 71 tak, že pootáča celú skriňu okolo otočného čapu 66, pričom koleso 68 sa pohybuje po oblúkovej dráhe (59. V tomto usporiadaní je zvislá os kmitania vedená tak, že prechádza stredom otočného čapu 66. Aby sa poloha bodu dopadu P tekutiny na rotore 4 podstatne nemenila v dôsledku kmitania skrine, je taveninová doska 62 trvalo pripevnená ku skrini pomocou podpier 72. Taveninová doska 62 je zhotovená tak, aby jej vrchná časť bola dostatočne široká, takže tekutina 32 privádzaná z lejacieho žliabku 61 vždy priteká do tekutinovej dosky bez ohľadu na jej polohu pri pootáčaní.

V inom vyhotovení sa môže skriňa pootáčať okolo osi, ktorá prechádza v podstate zvislo bodom dopadu P taveniny. Zostava otočného čapu 66 môže byť napríklad nahradená vhodným kolesom a koľajovým usporiadaním, po ktorom sa uvedené koleso posúva, a koľajovým usporiadaním 68y 69, 70 a 71, aby boli vytvorené podmienky na kmitanie celej rozmetávačovej zostavy okolo bodu P. Pokiaľ je toto realizované, nie je podstatné, či je taveninová doska pripevnená s ohľadom na skriňu.

V typickom zariadení majú vláknotvorné rotory 5, 6 a 7 príslušné priemery 250, 330 a 330 mm a ich príslušné obvodové rýchlosti (metre za sekundu) 72, 111 a 120 metrov. Vzduch je vháňaný zo štrbín 8 a 11 popri povrchoch rotorov celkovou rýchlosťou (merané tepelnou meracou technikou) 140 m/s. Lopatky umiestnené v uvedených štrbinách dodávajú vzduchovému prúdeniu tangenciálnu zložku.

Na rotor _4 sa nalieva 5 ton taveniny za hodinu. Spojivo sa dodáva na vlákna obvykle používaným spôsobom. Na zberači 34 sa vytvára plsť pri pomere 4,5 tony za hodinu vrátane 1,5% spojiva. Plsť sa na seba vrství bežne používaným spôsobom a je takisto obvyklým spôsobom zhusťovaná tak, aby boli vytvorené dosky majúce mernú hmotnosť 30 kg/m^.

Z rôznych častí plsťovej štruktúry a dosky bolo vzatých niekoľko vzoriek, ktorých vlastnosti boli zaznamenané. Toto bolo urobené obvykle používaným spôsobom jednak v situácii, keď bola skriňa v stálej polohe, a jednak v situácii, keď kmitala s frekvenciou 0,4 Hz v celkovom uhle 10°.

Bolo zistené, že hodnota Sigma (medza pevnosti v ťahu) sa zvýšila z 10,6 kN/M^ na 12,8 kN/M^, čím je vykázané 20,7 % zlepšenie v dôsledku uplatnenia kmitania. Štandardná odchýlka v strate žíhaním sa mení z 0,28 na 0,13, čo predstavuje 53,3 % zlepšenie. Štandardná odchýlka výrobnej mernej hustoty bola znížená z 6,9 kg/m^ na 5,6 kg/m-3, čo predstavuje 18,8 % zlepšenie.

Claims (16)

1. UPRAVENE

   PATENTOVÉ

   NÁROKY

   1. Spôsob na výrobu MMVF výrobkov z minerálnej taveniny použitím odstredivého rozmetávača obsahujúceho skriňu (3), ktorá má predné čelo (2), prvý otáčajúci sa rotor (4) alebo zostavu otáčajúcich sa rotorov, ktorá obsahuje prvý rotor a prinajmenšom jeden nasledujúci rotor (5,6,7), kde každý rotor je namontovaný na skrini (3) tak, aby sa otáčal okolo v podstate vodorovnej osi na predku predného čela (2), takže tavenina (32) nalievaná na prvý rotor (4) sa odhadzuje v podobe vláken alebo, ak existuje zostava rotorov, sa premiestňuje na každý nasledujúci rotor podlá stanoveného poradia a odhadzuje sa nasledujúceho rotora, pripadne len z prvého vzduchové prostriedky (2) skrine (3), pričom uvedený nalievania taveniny na prvý v bode dopadu (P) taveniny, zhotovovanie vláken odstredivou činnosťou prvého otáčajúceho sa rotora (4) alebo, ak existuje zostava rotorov, odstredivou činnosťou každého nasledujúceho, otáčajúceho sa rotora (5,6,7) a pripadne len z prvého rotora (4), unášanie vláken v prúde vzduchu prúdiaceho zo vzduchových privádzacích prostriedkov (8,9,10,11) k zberaču (34), ktorý vzduch prepúšťa, a zhromažďovanie vláken v podobe plsti (35) na zberači (34) účinkom nasávania vzduchu cez uvedený zberač (34), vyznačujúci sa tým, že skriňa (3) kmitá v priebehu výrobného procesu v oscilačnom uhle od 5 do 30 okolo v podstate zvislej osi kmitania.

   z každého rotora, v (8,9,10,11) podobe vláken, umiestnené v prednom čele spôsob obsahuje kroky otáčajúci sa rotor (4) vyznačujúci
2. 2. Spôsob podlá nároku 1, sa t ý m , že šírka zberača je taká, aby za situácie, keby skriňa bola v pokoji a jej predné čelo by bolo podstate kolmé vo vzťahu k pozdĺžnej osi zberača, bola plsť v podstate rovnomerná po celej šírke zberača.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že plsť sa priečne prekladá, aby sa utvorila nezlisovaná plsťová štruktúra, a následne sa táto plsťová štruktúra zhusťuje.
4. 4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že vzduchové prívodové prostriedky obsahujú prinajmenšom jednu kruhovú vzduchovú štrbinu, ktorá je vedená prinajmenšom čiastočne okolo a v blízkosti rotora alebo rotorov, z ktorých sú vytvárané vlákna odhadzované.
5. 5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž4, vyznačujúci sa tým, že rozmetávačom je kaskádový rozmetávač, ktorý obsahuje prvý rotor a dva alebo tri nasledujúce rotory.
6. 6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž5, vyznačujúci sa tým, že oscilačný uhol je 10 až 25, výhodne 14 až 20°.
7. 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že frekvencia kmitania je 0,1 až 1 Hz, výhodne 0,3 až 0,6 Hz.
8. 8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že zberač premiestňuje plsť smerom od rozmetávača, pričom rýchlostný pomer postupu zberača sa mení, aby sa kompenzovali zmeny pomeru zhromažďovania vláken v podobe plsti na uvedenom zberači, a frekvencia kmitania sa mení podľa zmien rýchlostného pomeru postupu zberača.
9. 9. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že kmitanie skrine sa realizuje v podstate bez pohybu bodu dopadu taveniny.
10. 10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa t ý m , že osa kmitania prechádza v podstate bodom dopadu taveniny.

    9, vyznačujúci sa nalieva na prvý rotor v taveniny z taveninovej dosky,
11. 11. Spôsob podľa nároku sa tým, že tavenina podstate stálom bode dopadu ktorá kmitá spolu so skriňou
12. 12. Zariadenie na výrobu MMVF výrobkov z minerálnej taveniny obsahujúce odstredivý rozmetávač, ktorý má skriňu (3) s predným čelom (2), prvý rotor (4) alebo zostavu rotora (4) a najmenej jedného nasledujúceho rotora (5,6,7), kde každý rotor je namontovaný na skrini (3) tak, aby sa otáčal okolo v podstate vodorovnej osi na predku predného čela (2), takže tavenina (32) nalievaná na prvý rotor (4) sa odhadzuje v podobe vláken alebo, ak existuje zostava rotorov, sa môže premiestňovať na každý nasledujúci rotor podlá stanoveného poradia a odhadzuje sa z každého nasledujúceho rotora, pripadne len z prvého rotora, v podobe vláken, a vzduchové prostriedky (8,9,10,11) umiestnené v prednom čele (2) skrine (3), vyznačujúce sa tým, že uplatňuje prostriedky (64,66,65,68,69,70,71) na kmitanie skrine (3) v uhle od 5 do 30 okolo v podstate zvislej osi.
13. 13. Zariadenie podlá nároku 12, vyznačujúce sa t ý m , že skriňa je inštalovaná tak, aby kmitala okolo v podstate zvislej osi, ktorá prechádza uvedeným bodom dopadu taveniny.
14. 14. Zariadenie podlá nároku 12, vyznačuj úce sa tým, že uplatňuje taveninovú dosku, ktorá je pripevnená pre kmitanie spolu so skriňou a je umiestnená tak, aby nalievala taveninu na bod dopadu taveniny, ktorý je pri kmitaní v podstate stály s ohľadom na prvý rotor.
15. 15. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 12 až 14, vyznačujúce sa tým, že tento odstredivý rozmetávač obsahuje prvý rotor a dva alebo tri nasledujúce rotory.
16. 16. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 12 až 15, vyznačujúce sa tým, že vzduchové prívodové prostriedky obsahujú prinajmenšom jednu kruhovú vzduchovú štrbinu, ktorá je vedená prinajmenšom čiastočne okolo a v blízkosti rotora alebo rotorov, z ktorých sú vytvárané vlákna odhadzované.