SK281343B6

SK281343B6 - Spôsob výroby minerálnej vlny a zariadenie na jeho vykonávanie

Info

Publication number: SK281343B6
Application number: SK454-94A
Authority: SK
Inventors: Jean Battigelli; Guy Berthier; Hans Furtak; Daniel Sainte-Foi
Original assignee: Saint-Gobain Isover
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 2001-02-12
Also published as: FI941817A0; KR100188507B1; NZ248379A; EP0583792A1; JP2752256B2; NO941300L; AU671804B2; CZ285472B6; FI104321B1; HRP931149A2; IS4062A; EP0583792B1; HUT73566A; PL171157B1; WO1994004469A1; CN1049879C; ES2110549T3; ATE161807T1; FI941817A; DE69316107D1

Abstract

Pri výrobe minerálnej vlny z materiálu, ktorý je vysoko tekutý pri zvýšenej teplote likvidu, hlavne nad 1 200 °C, s viskozitou nižšou ako 500 Pa.s pri teplote likvidu, sa roztavený minerálny materiál zavádza do odstredivého zvlákňovača. Pritom sa stena zvlákňovača obklopuje po celom obvode prúdom zahriateho plynu prúdiaceho pozdĺž uvedenej obvodovej steny, uvedený prúd zahriateho plynu sa zahrieva prstencovým vonkajším horákom, sústredne uloženým vzhľadom na zvlákňovač. Množina primárnych vláknových útvarov, odstreďovaných otvormi v obvodovej stene zvlákňovača sa stenčuje tým, že sa vystavuje prídavnému stenčovaciemu účinku uvedeného prúdu zahriateho plynu, prúdiaceho pozdĺž uvedenej obvodovej steny. Tým sa vytvárajú kužele vychádzajúce z otvorov zvlákňovača, z ktorých vrcholov vystupuje výsledné vlákno, čím sa tvoria výsledné vlákna. Dĺžky kužeľov primárnych vláknových útvarov a usporiadanie prúdu zahriateho plynu, vyvíjaného okolo odstredivého zvlákňovača, nastavujú kombináciu zahriateho prúdu plynu prúdiaceho pozdĺž obvodovej steny zvlákňovača a radiálne rýchlosti roztaveného materiálu vystupujúceho z otvorov zvlákňovača tak, že na izoterme zodpovedajúcej viskozite 10 Pa.s je stenčovanie na vytváranie výsledných vláken dokončené na menej ako 50 % kužeľov, zatiaľ čo na viac ako 50 % kužeľov, vystupujúcich zo zvlákňovača, dochádza ku konečnému stenčeniu kvôli vytvoreniu výsledného vlákna mimo pásma vymedzovaného pri zvlákňovači uvedenou izotermou. V zariadení je sústredne okolo prstencového vonkajšieho horáku (13) uložené prstencové vonkajšie dúchadlo (24) pre vonkajší prstencový vzduchový prúd.ŕ

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby minerálnej vlny z termoplastických minerálnych materiálov s vysokými bodmi topenia alebo s vysokými teplotami likvidu a konkrétnejšie spôsobu používania zvlákňovacieho procesu spočívajúceho v tzv. vnútornom odstreďovaní roztaveného minerálneho materiálu. Ďalej sa týka zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Uvedené termoplastické materiály sú konkrétnejšie hlavne čadičové materiály, buď z prírodných alebo modifikovaných čadičov, alebo vedľajšie produkty z priemyslu výroby železa a ocele, hlavne z vysokopecných trosiek. Vynález sa všeobecne vzťahuje na výrobu minerálnej vlny, ktorá má široký rozsah použitia, najmä v oblasti tepelných a zvukových izolácií.

Tieto materiály sa volia na jednej strane kvôli ich nízkej cene a na druhej strane kvôli ich vlastnostiam, hlavne ich dobrej odolnosti voči vysokým teplotám. Táto výroba však so sebou prináša konkrétne problémy, ktoré vyplývajú z podmienok, v ktorých sú tieto materiály spracovateľné.

Vysoké teploty tavenia uvedených materiálov prinášajú samotné problémy. Teplota topenia je teplota, na ktorú musia byť suroviny zahriate, aby sa zaručilo roztavenie. Z hľadiska výroby je to ďalej teplota, nad ktorou musí byť materiál udržiavaný, aby netuhol pred jeho premenou na vlákna.

Ďalšou zvláštnosťou, ktorou sa tieto materiály odlišujú od skiel väčšinou používaných na výrobu sklenenej vlny, je to, že sú spravidla vysoko tekuté pri teplotách v tesnej blízkosti teploty likvidu.

Tiež vzhľadom na požadované vysoké teploty sú zariadenia, ktoré sa dostávajú do kontaktu s materiálmi, ktoré majú byť zvlákňované, vystavené veľmi intenzívnemu pôsobeniu korózie. Operačná životnosť týchto zariadení predstavuje problém i pri bežných sklách. Problém sa stáva ešte dôležitejším pri materiáloch s vysokou teplotou likvidu.

V minulosti uvedené ťažkosti znamenali, že sa na uvedené materiály mohli aplikovať iba určité zvlákňovacie postupy. Jedná sa v zásade o dva druhy postupov, a to postupy, pri ktorých sa zvlákňuje odstreďovaním roztaveného materiálu a postupy, kde je materiál vedený do nepohyblivej dýzy a stenčovaný na vlákna plynnými prúdmi, často zrýchľovanými na nadzvukové rýchlosti (tzv. ťahanie fúkaním).

Pri postupoch používajúcich pevnú dýzu je potrebné používať dýzu, ktorá je schopná odolávať napadnutiu roztaveným minerálnym materiálom. Tradične sa jedná o platinové dýzy, schopné vzdorovať týmto napadnutiam i pri tak vysokých teplotách. Výrobná kapacita každej dýzy je však obmedzená. Navyše vyvoláva použitie plynných prúdov na stenčovanie potrebu vynaložiť pomerne vysoké náklady na energiu.

Postupy používajúce odstreďovanie dovoľujú dosiahnuť značné výrobné množstvá na jednotku. Tieto postupy možno zhrnúť pod všeobecným pojmom „vonkajšie odstreďovanie“, aby bolo zrejmé, že roztavený minerálny materiál zostáva mimo odstredivého zvlákňovača. Roztavený minerálny materiál je buď privádzaný na čelnú plochu kotúča alebo na obvodovú plochu valcového rotora, alebo niekoľko takýchto rotorov.

Výhodou týchto postupov je jednoduchosť častí zariadenia, ktoré vstupujú do styku s roztaveným minerálnym materiálom. Vzhľadom na túto relatívnu jednoduchosť sú dotyčné časti a hlavne obruby odstreďovacieho zvlákňovača relatívne lacné a môžu byť preto vymenené po relatívne krátkych časových obdobiach. Podiel takých materiálových nákladov na celkových výrobných nákladoch zostáva relatívne nízky. Skutočnosť, že tieto častice zariadenia sú vystavené veľkému opotrebovaniu v dôsledku kontaktu s roztaveným minerálnym materiálom teda nie je na prekážku.

Hlavná nevýhoda výroby minerálnej vlny vonkajším odstreďovaním spočíva v tom, že vlastnosti konečného výrobku sú horšie, ako sú vlastnosti sklenenej vlny, ktorá sa hlavne vyrába tzv. „vnútorným odstreďovaním“.

Pri vonkajšom odstreďovaní materiál tečie na točivé kolesá a je nimi odhadzovaný do množstva kvapiek. Vlákno sa zjavne vytvára po odhodení, a to medzi povrchom odstredivého zvlákňovača a kvapky ťahajúcej vlákno za sebou. Je zrejmé, že pri takomto zvlákňovacom mechanizme zostáva značná časť odstredených materiálov vo forme nezvláknených častíc. Ich podiel pre veľkosť častíc väčších ako 100 gm môže predstavovať až 40 % materiálu plneného do výrobného procesu. I keď je k dispozícii niekoľko metód na oddeľovanie nezvláknených častíc, nie je výsledná minerálna vlna nikdy celkom zbavená takýchto častíc, ktoré v lepšom prípade nie sú na úžitok a ktorá prináša rad problémov v prípadoch konkrétneho použitia.

Je potrebné poznamenať, že tvorba kvapiek je nielen nutný výsledok vonkajšieho odstreďovania, ale závisí tiež od reologických vlastností dotyčných materiálov. Materiály spracovávané podľa vynálezu majú spravidla relatívne nízke viskozity, a to i pri teplotách len ľahko nad teplotou likvidu. Roztavený minerálny materiál, ktorý je relatívne tekutý, sa dá ťažko zvlákňovať, pretože primáme pramienky majú tendenciu sa rozpadať a tvoriť kvapky a guľôčky. Určitým spôsobom postup vonkajšieho odstreďovania spolieha na túto tendenciu, avšak bez vylúčenia ich nevýhod.

Zásadným cieľom vynálezu je preto navrhnúť spôsob výroby minerálnej vlny z materiálu s vysokou teplotou likvidu a nízkou viskozitou, napríklad viskozitou pod 500 Pa.s (5 000 poise) pri teplote likvidu a väčšinou pod 300 Pa.s (3 000 poise) alebo i pod 100 Pa.s (1 000 poise) pri teplote likvidu, a to v takých podmienkach, aby sa dala vytvoriť minerálna vlna v podstate zbavená nezvláknených častíc.

Pokiaľ ide o zariadenie, je zariadenie na vnútorné odstreďovanie, používané na výrobu sklenenej vlny, podrobne opísané hlavne vo francúzskom patentovom spise FR-B1-2 442 436 a európskom patentovom spise EP-B1-91 382. Toto zvyčajné zariadenie pozostáva predovšetkým z odstredivého zvlákňovača, ktorého obvodová stena má väčší počet vypúšťacích otvorov. Obvodová stena je pripojená k prírube cez spojovací pás, označovaný ako „tulipán“ vzhľadom na jeho tvar. Obvodová stena, tulipán a príruba sú výhodne vytvorené ako celok v jedinom jednotkovom diele.

Príruba je uložená na nosnom hriadeli, ktorý je v znázornenom vyhotovení dutý a ktorého dutinou je roztavený minerálny materiál privádzaný. Nosný hriadeľ alebo i príruba, ďalej nesie sústredný rozdeľovači prostriedok, zvyčajne označovaný ako „pohárik“ alebo „kôš“. Rozdeľovači pohárik s obvodovou stenou, ktorá má relatívne malý počet otvorov s porovnateľne veľkými priemermi, slúži ako dnová stena odstredivého zvlákňovača

SK 281343 Β6 a rozdeľuje roztavený minerálny materiál tak, že centrálne dodávaný prúd roztaveného minerálneho materiálu je rozdeľovaný do väčšieho počtu čiastkových malých prúdov a je rozdeľovaný na vnútorný obvod obvodovej steny.

Odstredivý zvlákňovač je obklopovaný rôznymi ohrievacími prostriedkami, a to prstencovým magnetom indukčného ohrievača, ktorý obzvlášť zahrieva dnovú časť odstredivého zvlákňovača, predovšetkým kvôli kompenzovaniu chladenia chladiacim kontaktom okolitým vzduchom, ktorý je silne chladený značnými množstvami vzduchu nasávanými otáčaním odstredivého zvlákňovača a vodou chladeným prstencovým vonkajším horákom. Konce kanálových stien vonkajšieho horáku sú usporiadané v malej zvislej vzdialenosti od odstredivého zvlákňovača, napríklad približne 5 mm.

Prstencový vonkajší horák vyvíja vysokú teplotu a plynný prúd s vysokou rýchlosťou, v podstate orientovaný dole, takže prechádza pozdĺž obvodovej steny. Plynný prúd jednak slúži na ohrievanie alebo udržiavanie teploty obvodovej steny a na druhej strane prispieva k stenčovaniu primárnych vláknových útvarov odstreďovaného zvlákneného roztaveného minerálu na vlákna. Vonkajší horák j c výhodne obklopovaný fúkacím prstencom na chladný vzduch, napríklad stlačený vzduch, ktorého hlavným cieľom je obmedzovať radiálne rozpínanie prúdu horúceho plynu, a tým i udržiavať vytvorené vlákna proti tomu, aby sa dostali do styku s prstencovým magnetom.

Tieto prstencové ohrievače odstredivého zvlákňovača sú doplnené na svojej vnútornej strane vnútorným prstencovým horákom, ktorý je uložený vo vnútri nosného hriadeľa a používa sa iba počas spúšťacej fázy zvlákflovacej jednotky na predhrievanie pohárika.

Tento opis zariadenia podľa známeho stavu techniky je ešte raz reprodukovaný nižšie s odvolaním na výkresy, slúžiace na porovnanie príkladu zariadenia podľa vynálezu so stavom techniky.

Podstata vynálezu

Uvedený cieľ sa dosiahol spôsobom výroby minerálnej vlny z materiálu, ktorý je vysoko tekutý pri zvýšenej teplote likvidu, hlavne nad 1 200 °C, s viskozitou nižšou ako 500 Pa.s (5 000 poisc) pri teplote likvidu, pri ktorom sa roztavený minerálny materiál zavádza do odstredivého zvlákňovača, ktorého obvodová stena obsahuje množinu otvorov s malými priemermi, ktorými sa tento roztavený minerálny materiál odstreďuje pri vytváraní množiny primárnych vláknových útvarov, pričom sa stena zvlákňovača obklopuje po celom obvode prúdom zahriateho plynu prúdiaceho pozdĺž uvedenej obvodovej steny, uvedený prúd zahriateho plynu sa zahrieva prstencovým vonkajším horákom, sústredne uloženým vzhľadom na zvlákňovač a uvedená množina primárnych vláknových útvarov sa stenčuje tým, že sa vystavujú prídavnému stenčovaciemu účinku uvedeného prúdu zahriateho plynu, prúdiaceho pozdĺž uvedenej obvodovej steny, čím sa vytvárajú kužele vychádzajúce z otvorov zvlákňovača, z ktorých vrcholov vystupuje výsledné vlákno, čím sa tvoria výsledné vlákna, ktorého podstatou je, že sa dĺžky kužeľov primárnych vláknových útvarov a usporiadania prúdu zahriateho plynu, vyvíjaného okolo odstredivého zvlákňovača, nastavujú kombináciou zahriateho prúdu plynu, prúdiaceho pozdĺž obvodovej steny zvlákňovača a radiálnou rýchlosťou roztaveného materiálu vystupujúceho z otvorov zvlákňovača tak, že na izoterme zodpovedajúcej viskozite 10 Pa.s (100 poise) je stenčovanie kvôli vytváraniu výsledných vláken skončené na menej ako 50 % kužeľov, zatiaľ čo na viac ako 50 % kužeľov, vystupujúcich zo zvlákňovača, dochádza ku konečnému stenčeniu kvôli vytvoreniu výsledného vlákna mimo pásma, vymedzovaného pri zvlákňovačoch uvedenou izotermou.

Podľa výhodného vyhotovenia je viac ako 50 % kužeľov pretínaných izotermou zodpovedajúcou viskozite 10 Pa.s (100 poise). Kužele začínajú v otvoroch a končia (majú fiktívny vrchol) na začiatku hotového vlákna, ktoré už má konštantný prierez.

Vynález tak umožňuje vyrábať minerálnu vlnu z takého materiálu, ktorý má vysokú teplotu likvidu, hlavne slikvidom nad 1 200 °C, odstreďovaním roztaveného minerálneho materiálu zvlákňovačom s veľkým počtom otvorov malého priemeru v jeho obvodovej stene, pričom sa teplota odstredivého zvlákňovača počas pokračujúceho chodu udržiava pod teplotou, pri ktorej môže materiál zanášať otvory vzhľadom na kryštalizáciu a pričom sa okolo odstredivého zvlákňovača vytvorí plynné okolie za uvedených podmienok.

Na zvlákňovanie materiálu je potrebné, aby nekryštalizoval vo vnútri odstredivého zvlákňovača a aby mal viskozitu dovoľujúcu stenčovanie do vláken. Je bežne známe, že na 8 000 Pa.s (80 000 poise) sa viskozita stáva neprekonateľnou prekážkou pre stenčovanie vláken, aspoň v priemyselných podmienkach, ale že v skutočnosti s materiálmi uvažovanými v rozsahu vynálezu s viskozitami nižšími ako 500 Pa.s (5 000 poise) alebo i so 100/200 Pa.s (1 000/2 000 poise) pri ich teplotách likvidu, nemôže sa táto hodnota 8 000 Pa.s (80 000 poise) v praxi použiť, lebo materiál z takejto oveľa nižšej viskozity veľmi náhle prejde do neurčitej hodnoty viskozity. V takýchto prípadoch je horná medza pre viskozitu tá, ktorá zodpovedá najnižším teplotám, pri ktorých viskozita μ materiálu v jednotkách poise sa stále ešte správa podľa tzv. Vogel - Fulcher - Tammannovej rovnice log μ = A +

B

T-c kde T predstavuje teplotu v stupňoch Celzia a A, B a C predstavujú konštanty typické pre dotyčný materiál, vypočítané spôsobom, ktorý je samotný známy, z troch dvojíc meraní μ a T tohto materiálu. Vo väčšine prípadov môže byť táto medza uvažovaná približne 3 500 poise (350 Pa.s) alebo dokonca 3 000 poise (t.j. hodnota log μ medzi 3,47a 3,54 a z tohto dôvodu bude ďalej udávaná teplota zodpovedajúca log μ= 3,5).

Oproti tomu nesmie byť materiál v okamihu stenčovania do vláken príliš tekutý. Pod hodnotou 100 poise (log μ = 2) a niekedy i experimentálne pod 200 - 320/350 poise (log μ = 2,3 až log μ = 2,5) bude minerálny materiál tvoriť kvapôčky, ktoré budú prítomné vo výrobku vo forme nezvláknených častíc. Pri praktickej práci podľa vynálezu sa pozorovali miery výskytu nezvláknených častíc nižšie ako 10 % hmotnosti pri viskozitách okolo 100 poise a miery výskytu nezvláknených častíc nižšie ako 5 % hmotnosti pre viskozity vyššie ako 320/350 poise. Je potrebné poznamenať, že táto medza 100 poise je relatívne vysoká a charakteristická pre vynález. Pri vonkajšom odstreďovaní sa materiál spracováva pri viskozitách takých nízkych m ako je niekoľko desiatok poise a ako bolo uvedené, vytvára sa veľké množstvo nezvláknených častíc.

Problém separovania materiálu do kvapôčok a medza

100/350 poise z toho vyplývajúca sa týka nielen okamihu, v ktorom materiál prechádza otvormi odstredivého zvlák3

SK 281343 Β6 ňovača, ale sa môže pozorovať počas celého času trvania stenčovania do vláken, ku ktorému dochádza mimo odstredivého zvlákňovača. Z toho vyplýva, že by sa odstredivý zvlákňovač nemal ukladať do prostredia, ktoré je tak horúce, že by nežiaducim spôsobom znížilo viskozitu materiálu.

Tu je možné uvažovať štyri teplotné pásma, ktorými materiál prechádza:

- teplota steny odstredivého zvlákňovača, ktorá je rovnaká ako teplota materiálu vo vnútri otvorov,

- teplota plynov v pásme s hrúbkou niekoľko milimetrov v bezprostrednom susedstve kotúčovitého odstredivého zvlákňovača, ktoré bude označené ako medzná vrstva okolo odstredivého zvlákňovača,

- teplota plynov v pásme rozprestierajúcom sa radiálne od voľného konca stenčovacích kužeľov o niekoľko (5 až 10) milimetrov, ktoré bude označované ako „chladiace pásmo,, a

- teplota plynu v medziľahlom pásme medzi dvoma predchádzajúcimi pásmami, ktoré sa bude označovať ako „stenčovacie pásmo“.

Podľa vynálezu je tvar prúdu plynu, vyvíjaného okolo zvlákňovača taký, že stenčovaciemu pásmu zodpovedá teplota prostredia, a teda i teplota materiálu, najmenej 10 Pa.s (100 poise) a výhodne 25 - 30 Pa.s (250 - 350 poise).

Takýto teplotný profil sa môže napríklad dosiahnuť prostredníctvom horúceho prstencového plynného prúdu, ktorý obklopuje perforovanú stenu odstredivého zvlákňovača po jej celom obvode a v kombinácii s materiálom v jej vnútri vymedzovanom ho udržiava na teplote dostatočne vysokej na to, aby sa zabránilo devitrifikácii a ďalej prostredníctvom výhodne chladného prúdu, ktorý zachytáva horúci prúd vzduchu po jeho celom obvode a vymedzuje pôsobenie horúceho prúdu na bezprostredné okolie perforovanej obvodovej steny. Horúci plynný prúd sa vytvára sústredným prstencovým horákom zvlákňovacej jednotky a chladný prúd je vysielaný dúchadlom usporiadaným sústredne s uvedeným horákom, ako bude opísané.

Podľa výhodného vyhotovenia vynálezu je na izoterme zodpovedajúcej viskozite 25 - 30 Pa.s (250 - 300 poise) stenčovanie kvôli vytváraniu výsledných vláken skončené na menej ako 50 % kužeľov, zatiaľ čo na viac ako 50 % kužeľov vystupujúcich zo zvlákňovača dochádza ku konečnému stenčovaniu kvôli vytvoreniu výsledného vlákna mimo pásmo vymedzované pri zvlákňovači uvedenou izotermou. Výhodne je viac ako 50 % kužeľov pretínaných izotermou zodpovedajúcou viskozite 25 - 30 Pa.s Opäť sa chápe, že kužele začínajú v otvoroch a končia (majú fiktívny vrchol) na začiatku hotového vlákna, ktoré už má konštantný prierez.

Vzhľadom na nepresnú polohu okrajov stenčovacieho pásma ako nutného dôsledku miešania chladného a horúceho prúdu s odlišnými teplotami, sa dáva prednosť tomu, aby bolo možné samostatne ovplyvňovať dĺžku stenčujúcich kužeľov nezávisle od seba, aby mohli byť, aspoň ich väčšina, umiestnené vo vnútri uvedeného stenčovacieho pásma, ako je definované plynnými prúdmi po ich celej dĺžke. Podľa ďalšieho znaku vynálezu sa dĺžky kužeľov nastavujú menením priemeru otvorov kvôli vypúšťaniu roztaveného minerálneho materiálu a/alebo rýchlosti otáčania odstredivého zvlákňovača.

Vnútro odstredivého zvlákňovača sa výhodne zahrieva prídavnými zahrievacími prostriedkami kvôli udržiavaniu viskozity roztaveného minerálneho materiálu vo vnútri otvorov odstredivého zvlákňovača nad 10 Pa.s (100 poise) a výhodne nad 35 Pa.s (350 poise).

Pri stenčovaní sa sústredne okolo uvedeného zahriateho prúdu vzduchu z horáka vypúšťa prídavné k zahriatemu prúdu vzduchu, bezprostredne obklopujúcemu zvlákňovač a vypúšťanému z horáka, vonkajší prstencový vzduchový prúd, majúci teplotu nižšiu ako 250 °C, t j. pri teplote blízkej teplote okolia alebo nepresahujúcej napríklad 250 °C. Za týchto okolností dúchadlo prispieva k vytváraniu „chladného“ okolia ešte v krátkej vzdialenosti okolo horáka, t. j. ešte vo vnútri pásma stenčovania vláken. Toto usporiadanie má výhodu v tom, že dovoľuje zlepšiť pomer viskózneho odporu proti deformácii a povrchového napätia, ktoré je príčinou tvorby kvapky. Vzťah medzi týmito silami je funkciou bezrozmemého čísla pV/σ, kde μ znamená viskozitu materiálu vo chvíli jeho vrhania z otvoru, V jeho rýchlosť a σ jeho povrchové napätie. Zväčšením súčinu pV, vďaka pôsobeniu dúchadla chladného prúdu, ktorý ovplyvňuje viskozitu a tiež rýchlosť rýchlosťou vysielaného chladného prúdu, je tendencia tvoriť kvapky a následne nezvláknené časti znížená.

Uvedený vonkajší prstencový vzduchový prúd sa nastavuje voľbou pretlaku, s ktorým sa vypúšťa, v rozmedzí od 0,05 MPa do 0,4 MPa a výhodne od 0,1 MPa do 0,2 MPa.

Aby sa udržala rovnovážna hodnota odstredivého zvlákňovača na hodnote dostatočnej na zabránenie devitrifikácii, je potrebné ho zahrievať, i keď roztavený minerálny materiál už tvorí veľmi značný zdroj tepla. Pre tento cieľ sa výhodne používajú v kombinácii rôzne ohrievacie zariadenia.

Mimo odstredivého zvlákňovača ide hlavne o prstencový horák, aký bol uvedený, výhodne s vnútorným spaľovaním a vytvárajúci prstencový plynný prúd s vysokou teplotou v susedstve hornej strany obvodovej steny odstredivého zvlákňovača. Výhodne je horúci plynný prúd smerovaný nielen tak, aby prechádzal okolo obvodovej steny odstredivého zvlákňovača, ale tak, aby tiež obklopoval časť spojovacieho pásu alebo „tulipánovitej“ plášťovej steny spájajúcej obvodovú stenu s prírubou, ktorá je použitá na upevnenie odstredivého zvlákňovača na jeho nosnom hriadeli (v prípade odstredivého zvlákňovača bez dna) alebo s hornou výstužnou objímkou (v prípade odstredivého zvlákňovača poháňaného prostredníctvom jeho dnovej steny), takže tieto časti sú tiež zahrievané.

Na tento cieľ sa môžu použiť prídavné horáky, ktorých plamene sú orientované na spojovaciu „tulipánovitú,, stenu. Ďalším riešením je usporiadať vonkajší horák vo vonkajšej vzdialenosti od hornej strany obvodovej steny, takže prúd plynov je už trochu rozšírený pred tým, ako sa priblíži k odstredivému zvlákňovaču a dosiahne zodpovedajúcu časť spojovacej steny. Tu je však potrebné udržiavať vzdialenosť tak malú, aby bolo možné udržať dobrú presnosť narážania plynného prúdu. Podľa tretieho variantu vynálezu sa môže použiť prstencový vonkajší horák, ktorého vnútorná kanálová časť má menší priemer, ako je vonkajší priemer odstredivého zvlákňovača. V tomto prípade sa môže napríklad použiť horák s predĺženými šikmými vypúšťacími hubicami kvôli vymedzovaniu rozširujúceho sa prúdu horúcich plynov.

Opäť na vonkajšej strane odstredivého zvlákňovača je výhodne umiestnený indukčný ohrievač, vybavený prstencovitým magnetom pre priechod elektrického prúdu s vysokým alebo výhodne stredne veľkým kmitočtom. Ako je známe, prstencový magnet môže byť uložený bezprostredne pod odstredivým zvlákňovačom a sústredne s ním. Kombinácia týchto dvoch ohrievacích zariadení podstatne prispieva k tepelnej rovnováhe odstredivého zvlákňovača a je potrebné vziať na zreteľ, že účelnosť týchto zahrievacích zariadení je o to lepšia, o čo bližšie sú usporiadané v blízkosti odstredivého zvlákňovača, a že týmto spôsobom

SK 281343 Β6 vonkajší horák prevažne zahrieva homú časť odstredivého zvlákňovača, zatiaľ čo prstencový magnet sám prevažne zahrieva dolnú časť odstredivého zvlákňovača. Pretože sa zistilo, že je veľmi ťažké zahrievať homú stranu obvodovej steny bez zahrievania všetkých okolitých kovových častí, ktoré sú hlavne obklopené horúcim plynným prúdom, opísaný podvojný zahrievací systém vylučuje technologické problémy.

Iný ďalší podstatný rozdiel medzi týmito zahrievacími zariadeniami spočíva v ich účinku na teplotu plynu v okolí zvlákňovača. Indukčný ohrievač v tomto ohľade nemá praktický účinok a neprispieva preto ohrevu okolia okrem malej miery ohrevu sálaním. Prstencový vonkajší ohrievač oproti tomu musí nevyhnutne zahrievať okolie do veľkej miery, hoci sekundárny vzduch nasávaný otáčavým pohybom odstredivého zvlákňovača a vysokou rýchlosťou prstencového plynného prúdu sám potom narúša privádzanie tepla prstencovým vonkajším horákom do okolia. Pre optimálnu kvalitu vlákna, hlavne s ohľadom na mechanickú odolnosť, však nie je výhodné, ak sú vlákna vystavené nadmerne horúcemu okoliu bezprostredne po výstupe z odstredivého zvlákňovača. Z týchto hľadísk je teplota plynu vypúšťaného z prstencového vonkajšieho horáku výhodne obmedzená.

Dúchadlo má ďalej odlišný účinok na stenčovanie vláken. Pri rovnakých pracovných podmienkach vonkajšieho horáka tak zvýšený tlak dúchadla dovoľuje zvýšiť ich jemnosť. Z iného hľadiska dúchadlo dovoľuje znížiť dúchací tlak vonkajšieho horáka, a tým umožňuje šetriť energiu s rovnakou jemnosťou. Napríklad sa dosiahli dobré výsledky s pretlakmi dúchadla medzi 0,05 a 0,4 MPa a výhodne medzi 0,1 a 0,2 MPa.

I s ohľadom na toto zdokonalenie nemusí vonkajšie zahrievacie zariadenie stačiť na udržiavanie tepelnej rovnováhy odstredivého zvlákňovača. Tento nedostatok sa môže odstrániť prídavnými zahrievacími zariadeniami umiestnenými vo vnútri odstredivého zvlákňovača. Tento prídavný prívod tepla je výhodne dosiahnutý prostredníctvom rozbiehavého vnútorného horáka, usporiadaného sústredne s nosným hriadeľom odstredivého zvlákňovača, ktorého plamene sú orientované na vnútornú stranu obvodovej steny. Výhodne je pomer paliva a vzduchu nastavený tak, že koreň plameňa je uložený v bezprostrednom susedstve vnútornej steny. Ďalej je výhodne uložený na vnútornej stene tulipánovitej plášťovej steny určitý počet výbežkov, slúžiacich ako prídržný prostriedok plameňa. Rozbiehavý vnútorný horák prispieva výhodne medzi 3 a 15 % tepelného prívodu pri pokračujúcom plynulom chode, ak nie je odvodzovaný od roztaveného minerálneho materiálu. Toto sa ukazuje ako príspevok iba menšieho významu, ale tento prívod tepla sa deje s mimoriadnou presnosťou, je usporiadaný presne v požadovanom mieste, a je preto mimoriadne účinný.

Rozbiehavý vnútorný horák použitý počas zvlákňovania výhodne dopĺňa centrálny vnútorný horák známy zo súčasného stavu techniky, kde sa však výlučne používa počas spúšťacej fázy a v princípe je určený na zahrievanie dnovej steny odstredivého zvlákňovača alebo rozdeľovacieho prostriedku slúžiaceho ako dnová stena a zvyčajne označovaného ako pohárik alebo všeobecnejšie, stredná plocha odstredivého zvlákňovača. Stredný vnútorný horák predhrieva pohárik alebo dnovú stenu pred tým, ako dôjde k privádzaniu roztaveného minerálneho materiálu. Podľa vynálezu je stredný horák výhodne prstencový horák so zbiehavým plameňom, usporiadaný medzi nosným hriadeľom zvlákňovača a rozbiehavým stredným vnútorným zvlákňovačom.

Počas spúšťacej fázy sa chápe, že sa používajú tiež vonkajšie ohrievacie zariadenia. V prípade potreby je možné použiť plamenné výlučne alebo podobné zariadenia ako prídavné horáky. Rozbiehavý vnútorný horák sa samozrejme tiež používa počas kritickej spúšťacej fázy, keď tepelný prívod roztaveného minerálneho materiálu ešte nie je k dispozícii.

Vynález ďalej zahrnuje zariadenie na vykonávanie uvedeného spôsobu na zvlákňovanie vnútorným odstreďovaním, obsahujúce odstredivý zvlákňovač, ktorého obvodová stena obsahuje množinu otvorov s malými priemermi, ktorými sa roztavený materiál odstreďuje a ktorý je axiálne stredovo napájaný zahriatym roztaveným materiálom, ktorý sa má zvlákňovať, pričom obvodová stena, vybavená otvormi, je zahrievaná a okolo tejto obvodovej steny je umiestnený prstencový vonkajší horák, ktorého podstatou je, že sústredne okolo vonkajšieho prstencového horáka je uložené prstencové vonkajšie dúchadlo na vonkajší prstencový vzduchový prúd, pričom prstencový vonkajší horák obsahuje radiálne vnútornú stenu a radiálne vonkajšiu stenu, ktoré vymedzujú vypúšťací kanál na vypúšťanie zahriateho prúdu plynu, pričom priemer vnútornej steny je menší ako je priemer hornej strany obvodovej steny zvlákňovača a pričom vypúšťací kanál je predĺžený šikmými stenami, vymedzujúcimi rozširujúci sa prúd vypúšťaných horúcich plynov. Prstencový vonkajší horák je výhodne uložený vo vzdialenosti v rozmedzí od 15 do 20 mm od hornej strany obvodovej steny zvlákňovača.

Prstencové vonkajšie dúchadlo má doplnkový účinok na nastavovanie tvaru zahriateho prúdu plynu tým, že obmedzuje radiálnu expanziu tohto zahriateho prúdu plynu. >

Materiály, ktoré sú použiteľné podľa vynálezu, sú hlavne prírodné čadiče, ale tiež podobné kompozície, ako tie, ktoré sa získavajú pridávaním zložiek k čadiču s cieľom ovplyvnenia jeho určitých vlastností alebo kombinácií mar teriálov, čím sa umožní reprodukovanie hlavných vlastností čadičov, hlavne ich teplotné správanie a predovšetkým skutočnosť, že sa tavenie dosahuje pri teplotách spravidla nie pod 1 200 °C. Sú to tiež minerálne kompozície, ako sú vysokopecné trosky alebo všetky kompozície používané na výrobu minerálnej vlny vrátane tzv. kamennej (skalnej) vlny. Dotyčné materiály tiež zahrnujú kompozície vhodné pre názov „sklovité“. Tieto kompozície sa označujú ako „tvrdé sklá“, aby sa ukázala problémovosť vytváraná ich teplotami topenia.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom opise na príklade vyhotovenia s odvolaním na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje obr. la schematický pozdĺžny rez odstreďovacím zariadením podľa známeho stavu techniky, obr. lb schematický pozdĺžny rez zodpovedajúci obr. la, vyhotovením zvlákňovacieho zariadenia podľa vynálezu, obr. 2 grafické znázornenie izoterm ukazujúce pôsobenie dúchadla podľa vynálezu, obr. 3 grafické znázornenie izoterm ukazujúce pôsobenie dúchadla podľa vynálezu, obr. 4 schematické znázornenie stenčovacích kužeľov, ukazujúce spôsob tvorby vláken.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález je znázornený prostredníctvom obr. la a lb, ukazujúcich schematické znázornenie zariadenia podľa známeho stavu techniky (obr. la) a podľa vynálezu (obr. lb).

Ako už bolo naznačené, bola zvlákňovacia jednotka vyvinutá zo zariadenia prv používaného na výrobu sklenenej vlny vnútorným odstreďovaním, ktoré je podrobne opísané hlavne vo francúzskom patentovom spise FR-B1-2 442 436 a európskom patentovom spise EP-B1-91 382. Toto bežné zariadenie, znázornené schematicky na obr. 8a, pozostáva predovšetkým z odstredivého zvlákňovača 1, ktorého obvodová stena 2 má väčší počet vypúšťacích otvorov. Obvodová stena 2 je pripojená k prírube 3 cez spojovací pás 4, označovaný ako „tulipán,, vzhľadom na jeho tvar. Ako je znázornené na výkresoch, sú obvodová stena 2, tulipán 4 a príruba 3 vytvorené ako celok v jedinom jednotkovom diele.

Príruba 3 je uložená na nosnom hriadeli 5, ktorý je v znázornenom vyhotovení dutý a ktorého dutinou je roztavený minerálny materiál privádzaný.

Nosný hriadeľ 5 alebo i príruba 3, ďalej nesie sústredný rozdeľovači prostriedok 6, zvyčajne označovaný ako „pohárik“ alebo „kôš“. Rozdeľovači pohárik 6 s obvodovou stenou, ktorá má relatívne malý počet otvorov s porovnateľne veľkými priemermi, slúži ako dnová stena odstredivého zvlákňovača a rozdeľuje roztavený minerálny materiál tak, že centrálne dodávaný prúd roztaveného minerálneho materiálu je rozdeľovaný do väčšieho počtu čiastkových malých prúdov aje rozdeľovaný na vnútorný obvod obvodovej steny 2.

Odstredivý zvlákňovač 1 je obklopovaný rôznymi ohrievacími prostriedkami, a to prstencovým magnetom 7 indukčného ohrievača, ktorý obzvlášť zahrieva dnovú časť odstredivého zvlákňovača 1, predovšetkým kvôli kompenzovaniu chladenia chladiacim kontaktom okolitým vzduchom, ktorý je silne chladený značnými množstvami vzduchu nasávanými otáčaním odstredivého zvlákňovača 1 a vodou chladeným prstencovým vonkajším horákom 8. Konce kanálových stien 9 a 10 vonkajšieho horáka 8 sú usporiadané v malej zvislej vzdialenosti h od odstredivého zvlákňovača 1, napríklad približne 5 mm, ako je znázornené zjednodušene skicou na homej ľavej strane obr. la.

Prstencový vonkajší horák 8 vyvíja vysokú teplotu a plynný prúd s vysokou rýchlosťou, v podstate orientovaný dole, takže prechádza pozdĺž obvodovej steny 2. Plynný prúd jednak slúži na ohrievanie alebo udržiavanie teploty obvodovej steny 2 a na druhej strane prispieva k stenčovaniu primárnych vláknových útvarov odstreďovaného zvlákneného roztaveného minerálu na vlákna.

Ako je znázornené na výkrese, vonkajší horák 8 je výhodne obklopovaný fúkacím prstencom 11 na chladný vzduch, napríklad stlačený vzduch, ktorého hlavným cieľom je obmedzovať radiálne rozpínanie prúdu horúceho plynu, a tým i udržiavať vytvorené vlákna proti tomu, aby sa dostali do styku s prstencovým magnetom 7.

Tieto prstencové ohrievače odstredivého zvlákňovača 1 sú doplnené na svojej vnútornej strane vnútorným prstencovým horákom 12, ktorý je uložený vo vnútri nosného hriadeľa 5 a je používaný iba počas spúšťacej fázy zvlákňovacej jednotky na predhrievanie pohárika 6.

Ako je znázornené na obr. lb, zvlákňovacie zariadenie podľa vynálezu pozostáva z rovnakých súčiastok a ďalej budú vysvetlené iba rozdiely.

Najnápadnejší rozdiel sa týka polohy prstencového vonkajšieho horáka 13 s kanálovými stenami 14 a 15, kto rých konce sú uložené vo vzdialenosti ď nad obvodovou stenou 19, ktorá je zreteľne väčšia ako vzdialenosť h podľa obr. la. Tieto vzťahy sú rovnako zjednodušene znázornené skicou na homej pravej strane obr. 11b. Napríklad je vzdialenosť h' v rozpätí od 15 do 30 mm, pričom hlavne výhodné je rozmedzie od 20 do 25 mm, pretože takáto vzdialenosť ešte dovoľuje vysokú presnosť prietoku plynného prúdu. Ďalej má kanálová vnútorná stena 14 priemer, ktorý je zreteľne menší ako priemer homej strany obvodovej steny 19. Na vedenie plynného prúdu pri jeho vypúšťaní je výstupný otvor vonkajšieho horáka 13 obmedzovaný dvoma šikmými stenami 16 a 17 navzájom v pravom uhle, napríklad s naklonením smerom von v uhle približne 45°. Aby sa obmedzili problémy s radiálnym rozpínaním horúceho plynu od vonkajšieho horáka 13, má vonkajšia šikmá plocha iba polovičnú dĺžku ako vnútorná šikmá stena 16 a končí na v podstate zvislej stene 18. Steny 16 a 18 končia vo výške v blízkosti výšky stien vypúšťacieho kanálu bežného vonkajšieho horáku.

Pri takomto usporiadaní vonkajšieho horáka 13 je zahrievaná nielen obvodová stena 19 odstredivého zvlákňovača 1', ale tiež tulipán, teraz označený ako stena 20, sa zahrieva. Plynný prúd by však nemal stúpať pozdĺž steny 20 a ohrievať nosný hriadeľ, teraz označený ako hriadeľ 22, odstredivého zvlákňovača, teraz označeného ako zvlákňovač ľ. Aby sa tomu predišlo, môže sa použiť prstencový výbežok 21 alebo ekvivalentný prostriedok slúžiaci ako tesniaci prvok, umiestnený napríklad v polovici výšky steny 20, pričom táto poloha určuje dĺžku steny 20, ktorá je zahrievaná prstencovým plynným prúdom.

Ďalej je k vonkajšiemu horáku 13 pripojené dúchadlo 24. Vzdialenosť ď (meraná porovnaním s centrálnymi vypúšťacími osami vonkajšieho horáka a dúchadla, ako je znázornené vo výkrese podrobností), je veľmi malá a napríklad rádovo 10 až 15 mm. Cieľ tohto dúchadla je podrobnejšie znázornený na obr. 2. Tento obrázok ukazuje vonkajšiu stenu 19 odstredivého zvlákňovača v zjednodušenej forme, vonkajší horák 13 v tvare obmenenom voči vynálezu a dúchadlo 24. V blízkosti obvodovej steny boli vynesené izotermy pre 1 300 °C a pre tri dúchacie predtlakové hodnoty (0,03 MPa, 0,1 MPa a 0,16 MPa) pre rovnaký dynamický tlak horáka 350 mm H₂O. Zvyšovanie tlaku dúchadla spôsobí, že sa izotermy posúvajú bližšie smerom k stene odstredivého zvlákňovača 19.

Zvyšovanie tlaku horáka oproti tomu spôsobí, že sa všetky izotermy obvodovej steny odstredivého zvlákňovača budú posúvať veľmi zreteľne, ako je znázornené na obr. 3, kde tlak horáka bol zmenený z 250, 350 a 450 mm H₂O pre pretlak dúchadla 0,03 MPa.

Na obr. 2 a 3 je ďalej zrejmé, že dúchadlo vysiela prúdy, ktoré nie sú dokonale zvislé, ale sú ľahko naklonené smerom k spodnej strane odstredivého zvlákňovača. Hlavný dôsledok je, že účinok prstencovitého vonkajšieho horáku je sústredený na hornú stranu obvodovej steny, zatiaľ čo chladiaci účinok na dolnú stranu steny je slabý. Tento chladiaci účinok však môže byť ľahko kompenzovaný ohrievaním pomocou prstencového magnetu.

Okrem vymedzovania plynov vysielaných prstencovým vonkajším horákom má dúchadlo priamy účinok na stenčovanie primárnych vláknových útvarov vytváraných odstredivým zvlákňovačom. Jemnosť vláken sa môže udržiavať zmenšovaním fúkacieho tlaku horúcich plynov a kompenzovaním tohto zmenšenia zvýšeným tlakom chladných fúkacích plynov. Pokiaľ ide o obsah nezvláknených častíc, je možné pozorovať jeho značné zmenšenie, keď sa tlak dúchadla zvyšuje.

SK 281343 Β6

Ďalšie porovnanie medzi obr. la a lb ukazuje ešte ďalší podstatný rozdiel v tom, že sa použije druhý vnútorný horák 25, ktorý je uložený sústredne okolo centrálneho vnútorného prstencového horáka, teraz označeného ako horák 26 a zvyčajne slúžiaceho na ohrev pohárika a teraz označeného ako pohárik 27. Vnútorný horák 25 je prstencový horák s rozbiehavými plameňmi, ktoré sú orientované na vnútorné plochy obvodovej steny 19 a steny (tulipánu) 20. Usporiadanie plameňov je výhodne optimalizované výbežkami 27 na vnútornej strane steny 20, ktoré slúžia ako prostriedky na zadržiavanie plameňa.

Na druhej strane má pohárik 27 relatívne hrubú dnovú stenu 28, ktorá je napríklad vytvorená z keramickej dosky alebo tepelne odolného betónu, s cieľom rýchlej erózie roztaveným minerálnym materiálom. Okrem toho slúži táto hrubá dnová stena ako tepelná izolácia, a bráni preto ochladzovaniu vnútra dnovej steny vzhľadom na plynný alebo vzduchový prúd vyvolávanému pod odstredivým zvlákňovačom jeho otáčaním.

Vykonali sa experimenty s materiálom, ktorý sa má zvlákňovať, zodpovedajúcim nasledujúcemu zloženiu (v

percentách hmotností):
Si₂O	51,5 %
FeA	10,1 %
A1₂O₃	18%
MnO	0,19%
CaO	8,9 %
MgO	6,4 %
Na₂O	3,5 %
K₂O	0,61 %
TiO₂	0,66 %
p₂o₅	0,12 %

Táto kompozícia sa správa podľa nasledujúceho vzťahu podľa Vogel - Fulcher - Tammannovho zákona takto:

log μ = - 2,542 +

4769,86 T-355,71

Vlastnosti zariadenia a prevádzkové podmienky sú zhrnuté v nasledujúcej tabuľke:

Tabuľka

	Skúška 1	Skúška2
Rýchlosť odťahu (Kh/h)	270	250
Tavenie (prúd) (°C)	1510	1480
Zvlákňovač: Priemer (mm)	200	200
Zliatina ODS	austenitická	austenitická
Počet otvorov	9000	9000
Rýchlosť (ot./min.)	2820	3500
Priemer otvorov	03	03
Pohárik: Priemer (mm)	70	70
Počet otvorov	2x50	2x50
Vonkajší horák: Vzdialenosť steny kanálu (mm)	6,5	6,5
Tlak (mm H₂O)	345	350
Teplota (°C)	1550	1550
Dúchadlo: Vzdialenosť steny kanálu (mm)	0,8	0,8
Tlak (barov)	03	0,3
Teplota (°C)	25	25
Indukčný ohrievač: Výkon (kW)	37,5	37,5

Rozbiehavý vnútorný horák (Nm’/h)	3	3
Obr.	4	5
F/5 g	3,5	3,2
Nezvláknené častice > 40 pm:
%(hm.)	24,5	8,8
Nezvláknené častice > 100 pm:
%(hm.)	7,25	3,4

Tabuľka - 2 . časť

	Skúška 3	Skúška4
Rýchlosť odťahu (Kh/h)	270	250
Tavenie (prúd) (°C)	1510	1480
Zvlákňovač: Priemer (mm)	200	200
Zliatina ODS	feritická	austenitická
Počet otvorov	9000	9000
Rýchlosť (ot./min.)	2820	3 500
Priemer otvorov	03	03
Pohárik: Priemer (mm)	70	70
Počet otvorov	2x50	2x50
Vonkajší horák: Vzdialenosť steny kanálu (mm)	6,5	6,5
Tlak(mmH₂0)	355	355
Teplota (°C)	1550	1550
Dúchadlo: Vzdialenosť steny kanálu (mm)	0,8	0,8
Tlak (barov)	1,6	1,6
Teplota (°C)	25	25
Indukčný ohrievač: Výkon (kW)	39	39,8
Rozbiehavý vnútorný horák (Nm³/h)	3	3,05
Obr.	6	7
F/5 g	2,9	2,8
Nezvláknené častice > 40 pm: %(hm.)	10,5	7
Nezvláknené častice > 100 pm: %(hm.)	3,5	2

Je potrebné mať na zreteli, že namerané hodnoty zodpovedajú hodnotám v rovnovážnom stave, nameraným po najmenej 15 minútach privádzania materiálu, s odstredivým zvlákňovačom a pohárikom predhrievaným prostredníctvom všetkých dostupných zahrievacích zariadení (s výnimkou rozbiehavého vnútorného horáka v prvej skúške).

Odstredivé zvlákňovače sú vyrobené zo zliatiny ODS na báze niklu, austenitického typu, s 30 % chrómu, teplotou topenia 1 380 °C, pevnosťou v pretrhnutí 130 MPa pri 1 150 °C, odolnosťou voči tečeniu 70 alebo 55 MPa po 1 000 hodinách pri 1 150 °C a 1 250 °C a ťažnosti 5 % pri 1 250 °C.

V tabuľke je pretlak vzduchu vo vonkajšom horáku 13 udávaný v milimetroch I1₂O. Prietokové množstvá horákov sú v normových kubických metroch za hodinu.

Pokiaľ ide o kvalitu vyrobených vláken, zodpovedá hodnota F/5g micronaire. Micronaire je normalizovaný spôsob charakterizovania jemnosti vláken. Napríklad tzv. ľahké izolačné výrobky zo sklenenej vlny, kde je hlavným kritériom tepelný odpor (výrobky v zvitkoch s hustotou nižšou ako 40 kg/m³) sú často založené na vláknach s micronaire 3, zatiaľ čo ťažšie výrobky, pri ktorých sa požaduje značná mechanická pevnosť, sú založené na vláknach s micronaire 4.

Najlepšie výsledky sa dosahujú s teplotou odstredivého zvlákňovača okolo 1 260 až 1 270 °C (pre túto kompozíciu je viskozita v rozmedzí od 350 do 1 000 poise medzi 1 300 °C a 1 216 °C). Je tak uspokojivo v rozpätí spôsobilosti zvlákňovania.

Tiež bolo možné stanoviť, že najlepšie výsledky sa dosahujú vyvažovaním rôznych zdrojov prívodov tepla, hlavne pri relatívne veľkom prietokovom množstve plynu pre vnútorný horák (avšak sotva desatine prietokového množstva pre vonkajší horák) a výkone dodávanom prstencovému magnetu, ktorý je podobne veľký, a dosť vysokým tlakom pre dúchadlo.

Kvôli lepšiemu pochopeniu javu tvorby nezvláknených častíc sa vykonali rôzne obmeny teploty skla a fúkacieho pretlaku vzduchu nezávisle od seba a izotermy plynných prúdov a kužeľov tvorby vláken každého útvaru sú vynesené pre niekoľko príkladových radov otvorov.

Uvedená tabuľka udáva experimentálne podmienky a charakteristické vlastnosti získaných vláken.

Obr. 4 až 7 ukazujú tvar stenčovacich kužeľov a polôh izoterm pre 800 - 1 000 - 1 300 - 1 400 - 1 500 a 1 550 °C pri pretlakoch dúchadla 0,3 (obr. 4 a 5) a 1,6 barov (obr. 6 a 7) a dve teploty pre „taveninový,, prúd, pričom jeden tvar zodpovedá „studenej tavenine,, (obr. 5 a 7) a druhý tvar „horúcej tavenine (obr. 4 a 6).

Pri vyšetrovaní obsahu nezvláknených častíc pre tri rôzne usporiadania je možné si všimnúť to, že zakaždým je rad kužeľov obklopovaný plynným prúdom s teplotami presahujúcim izotermu zodpovedajúcu viskozite 100 poise (1 400 °C), pričom sa vytvára značné množstvo nezvláknených častíc.

Výkresy, najmä obr. 2 až 7, sú dostatočne názorné, pokiaľ ide o vysvetlenie tu znázornených konštrukčných a funkčných podrobností. Preto je možné sa odvolať na výkresy, pokiaľ ide o doplňujúce informácie o podrobnostiach usporiadania horáka 13 a dúchadla 24 a usporiadania kužeľov a rozdelenia teplôt v okolitom plyne. Tieto obr. 2 až 7 ukazujú polohu obvodovej steny 19 odstredivého zvlákňovača 1' v jeho teplom stave pri okolitej teplote vyznačenej čiarkovanými čiarami na obr. 2 až 7.

Použitie zásad vynálezu je obzvlášť výhodné v spojení s predmetom medzinárodnej prihlášky vynálezu PCT/EP92/02914, zverejnenej v rámci európskeho konania ako EP 0 583 791 dňa 23.02.1994, rovnakého prihlasovateľa, na ktorú sa tu odvolávame.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby minerálnej vlny z materiálu, ktorý je vysoko tekutý pri zvýšenej teplote likvidu, hlavne nad 1 200 °C, s viskozitou nižšou ako 500 Pa.s pri teplote likvidu, pri ktorom sa roztavený minerálny materiál zavádza do odstredivého zvlákňovača, ktorého obvodová stena obsahuje množinu otvorov s malými priemermi, ktorými sa tento roztavený minerálny materiál odstred’uje pri vytváraní množiny primárnych vláknových útvarov, pričom sa stena zvlákňovača obklopuje po celom obvode prúdom zahriateho plynu prúdiaceho pozdĺž uvedenej obvodovej steny, uvedený prúd zahriateho plynu sa zahrieva prstencovým vonkajším horákom, sústredne uloženým vzhľadom nazvlákňovač a uvedená množina primárnych vláknových útvarov sa stenčuje tým, že sa vystavujú prídavnému stenčovaciemu účinku uvedeného prúdu zahriateho plynu, prúdiaceho pozdĺž uvedenej obvodovej steny, čím sa vytvárajú kužele vychádzajúce z otvorov zvlákňovača, z ktorých vrcholov vystupuje výsledné vlákno, čím sa tvoria výsledné vlákna, vyznačujúci sa tým,žcsa dĺžky kužeľov primárnych vláknových útvarov a usporiadania prúdu zahriateho plynu, vyvíjaného okolo odstredivého zvlákňovača, nastavujú kombináciou zahriateho prúdu plynu, prúdiaceho pozdĺž obvodovej steny zvlákňovača a radiálnej rýchlosti roztaveného materiálu vystupujúceho z otvorov zvlákňovača tak, že na izoterme zodpovedajúcej viskozite 10 Pa.s je stenčovanie kvôli vytváraniu výsledných vláken skončené na menej ako 50 % kužeľov, zatiaľ čo na viac ako 50 % kužeľov, vystupujúcich zo zvlákňovača, dochádza ku konečnému stenčeniu kvôli vytvoreniu výsledného vlákna mimo pásmo, vymedzované pri zvlákňovači uvedenou izotermou.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že na izoterme zodpovedajúcej viskozite 25 až 30 Pa.s je stenčovanie kvôli vytváraniu výsledných vláken skončené na menej ako 50 % kužeľov, zatiaľ čo na viac ako 50 % kužeľov vystupujúcich zo zvlákňovača dochádza ku konečnému stenčovaniu kvôli vytvoreniu výsledného vlákna mimo pásmo vymedzované pri zvlákňovači uvedenou izotermou.
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa dĺžky kužeľov nastavujú menením priemeru otvorov na vypúšťanie roztaveného minerálneho materiálu a/alebo rýchlosti otáčania odstredivého zvlákňovača.
4. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že sa vnútro odstredivého zvlákňovača zahrieva prídavnými zahrievacími prostriedkami kvôli udržiavaniu viskozity roztaveného minerálneho materiálu vo vnútri otvorov odstredivého zvlákňovača nad 10 Pa.s a výhodne nad 35 Pa.s
5. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že pri stenčovaní sa sústredne okolo uvedeného zahriateho prúdu vzduchu z horáka vypúšťa, prídavné k zahriatemu prúdu vzduchu, bezprostredne obklopujúcemu zvlákňovač a vypúšťanému z horáka, vonkajší prstencový vzduchový prúd, majúci teplotu nižšiu ako 250 °C.
6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že uvedený vonkajší prstencový vzduchový prúd sa nastavuje voľbou pretlaku, s ktorým sa vypúšťa, v rozmedzí od 0,05 MPa do 0,4 MPa a výhodne od 0,1 MPa do 0,2 MPa.
7. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 6, na zvlákňovanie vnútorným odstreďovaním, obsahujúce odstredivý zvlákňovač, ktorého obvodová stena obsahuje množinu otvorov s malými priemermi, ktorými sa roztavený materiál odstred’uje a ktorý je axiálne stredovo napájaný zahriatym roztaveným materiálom, ktorý sa má zvlákňovať, pričom obvodová stena, vybavená otvormi, je zahrievaná a okolo tejto obvodovej steny je umiestnený prstencový vonkajší horák, vyznačujúce sa tým, že sústredne okolo vonkajšieho prstencového horáka (13) je uložené prstencové vonkajšie dúchadlo (24) na vonkajší prstencový vzduchový prúd, pričom prstencový vonkajší horák (13) obsahuje radiálne vnútornú stenu (14) a radiálne vonkajšiu stenu (15), ktoré vymedzujú vypúšťací kanál na vypúšťanie zahriateho prúdu plynu, pričom priemer vnútornej steny (14) je menší ako priemer hornej strany obvodovej steny (19) zvlákňovača (ľ) a pričom vypúšťací kanál je predĺžený šikmými stenami (16, 17), vymedzujúcimi rozširujúci sa prúd vypúšťaných horúcich plynov.

SK 281343 Β6
8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa t ý m , že prstencový vonkajší horák (13) je uložený vo vzdialenosti (h') v rozmedzí od 15 do 20 mm od hornej strany obvodovej steny (19) zvlákňovača (ľ).