СИСТЕМА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН
SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING MINERAL FIBRES

Настоящее изобретение относится к системе и к способу получения минеральных волокон в соответствии с преамбулами независимых пунктов, представленных дополнительно ниже.
Минеральную вату получают посредством плавления соответствующих исходных материалов, обогащенных минералами, таких как диабаз, известняк или шлак, в плавильной печи. Полученный расплав вводят в устройство для получения волокнистой массы, где он формируется в виде минеральных волокон. Устройство для получения волокнистой массы каскадного типа может, как правило, использоваться в качестве устройства для получения волокнистой массы, это устройство для получения волокнистой массы каскадного типа, как правило, содержит четыре ротора для получения волокнистой массы, которые вращаются вокруг горизонтальных или примерно горизонтальных осей. Оси роторов для получения волокнистой массы, как правило, располагаются на различной высоте. Расплав вводят на боковую поверхность первого ротора для получения волокнистой массы, к которой часть его прилипает. Остальная часть расплава отбрасывается по направлению к боковой поверхности второго ротора для получения волокнистой массы. Опять же, часть расплава удерживается на боковой поверхности второго ротора, а остальная часть расплава отбрасывается по направлению к боковой поверхности третьего ротора. Часть расплава опять прилипает к третьей боковой поверхности, а остальная часть отбрасывается к четвертой боковой поверхности, где предпочтительно удерживается вся оставшаяся масса расплава. Расплав, который удерживается на боковой поверхности каждого ротора, посредством центробежной силы формируется в виде волокон, которые отделяются от расплава, вращающегося на роторах, для получения волокнистой массы. Отрыв волокон, их траектория после отрыва, а также их качественные свойства могут улучшаться посредством организации наддува воздуха вокруг роторов для получения волокнистой массы, сила и направление этого наддува воздуха могут использоваться для осуществления влияния на рассмотренные выше свойства. Волокна направляются от устройства для получения волокнистой массы к средствам сбора, находящимся перед ними, на другом краю камеры сбора, например, на наклонный конвейер или на вращающийся барабан. Связующее вещество, как правило, также добавляют к волокнам перед их сбором, с помощью этого связующего вещества отдельные волокна делаются легче соединяемыми в сетку из волокон, получаемую позднее в способе. Связующее вещество чаще всего добавляют с помощью сопел, расположенных вокруг роторов для получения волокнистой массы.
Определенные количества "материалов отходов" также генерируются при получении минеральной ваты. Например, края сетки из волокон могут приводиться в порядок посредством обрезания после печи для отверждения. Обрезанные края содержат готовые минеральные волокна хорошего качества, которые в принципе являются вполне пригодными для использования. Такие удаленные или другим образом отбракованные части сетки могут опять разбираться на отдельные волокна или малые агломераты волокон, например, посредством раздира. Готовые волокна, полученные таким образом, могут вводиться обратно в способ в соответствующей точке.
Как правило, готовые волокна вводятся обратно в способ с помощью трубы для подачи или труб для подачи, расположенных на крыше камеры для ваты. Проблема, однако, заключается в неравномерном перемешивании готовых волокон со свежими волокнами, получаемыми с помощью устройства для получения волокнистой массы. Введение готовых волокон также нарушается газом, и волокно протекает в камеру сбора, и даже вызывает вредные обратные завихрения от камеры сбора к устройству для получения волокнистой массы.
В публикации патента Германии DE 2223683 показано устройство для получения волокнистой массы, которое содержит пять вращающихся роторов для получения волокнистой массы. Устройство для получения волокнистой массы расположено по диагонали, так что расплав вводят на ротор для получения волокнистой массы в средней части устройства. Выше и ниже этого среднего ротора располагаются симметричным образом четыре ротора для получения волокнистой массы таким образом, что оси роторов располагаются в вершинах геометрического квадрата. Сопла для сжатого воздуха располагаются в виде окружности вокруг роторов для получения волокнистой массы, чтобы доставить волокна в камеру сбора. Снаружи круга, образуемого соплами для сжатого воздуха, по обе стороны от устройства для получения волокнистой массы располагаются в ряд сопла для введения волокон в камеру сбора. Сопла для связующего вещества располагаются снаружи от этих сопел. Одна из проблем в системе, подобной этой, может представлять собой плохое смешивание связующего вещества со свежими волокнами, и общее ухудшение распределения связующего вещества в конечном продукте. Проблемы могут также вызываться введением готовых волокон очень близко от сопел для воздуха, что может создавать неравномерные потоки в области формирования свежих волокон. Это может ухудшать качество и количество сформированных волокон.
Задачей настоящего изобретения является уменьшение или даже устранение рассмотренных выше проблем, которые появляются при современном уровне техники.
Задачей настоящего изобретения является создание системы и способа, с помощью которых добавление готовых волокон в способе получения минеральной ваты к массе свежих волокон было бы простым и легким.
Другая задача настоящего изобретения представляет собой систему и способ, с помощью которых может обеспечиваться желаемое распределение связующего вещества в сетке из волокон, которая должна производиться, и в то же время может сводиться к минимуму формирование вредных потоков в камере сбора.
Рассмотренные выше недостатки устраняются или уменьшаются, а рассмотренные выше задачи достигаются с помощью настоящего изобретения, которое отличается тем, что определяется в определяющей части независимых пунктов формулы изобретения, дополнительно представленных ниже.
Некоторые предпочтительные варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением описываются в зависимых пунктах формулы изобретения, дополнительно представленных ниже.
Типичная система в соответствии с настоящим изобретением для получения минеральных волокон содержит
- устройство для получения волокнистой массы, которое имеет, по меньшей мере, два, как правило, три или более роторов для получения волокнистой массы, которые вращаются вокруг горизонтальных или примерно горизонтальных осей, на боковую поверхность первого из этих роторов вводят минеральный расплав, этот минеральный расплав отбрасывается с боковой поверхности первого ротора на боковую поверхность второго ротора, а затем по направлению к боковой поверхности возможного следующего ротора, при этом минеральные волокна формируются на активной боковой поверхности роторов,
- средства наддува, которые располагаются так, чтобы они окружали активные боковые поверхности роторов устройства для получения волокнистой массы, и которые располагаются в непосредственной близости от активной боковой поверхности для сдувания волокон с боковых поверхностей по направлению к средствам сбора, которые располагаются на некотором расстоянии от устройства для получения волокнистой массы,
- средства добавления для готовых волокон, с помощью этих средств готовые волокна добавляются к массе свежих волокон, формируемых на боковой поверхности, и
- средства для связующего вещества, с помощью которых связующее вещество добавляется к смеси свежих волокон, формируемых на боковой поверхности, и готовых волокон,
при этом средства для связующего вещества располагаются в непосредственной близости от средств наддува, и средства добавления для готовых волокон располагаются на той стороне средств для связующего вещества, которая является дальней от средств наддува.
В типичном способе в соответствии с настоящим изобретением
- минеральный расплав вводят на боковую поверхность первого ротора устройства для получения волокнистой массы, с которого минеральный расплав отбрасывается на боковую поверхность второго ротора, а затем по направлению к боковой поверхности возможного следующего ротора, при этом минеральные волокна формируются на активных боковых поверхностях роторов, устройство для получения волокнистой массы содержит, по меньшей мере, два, как правило, три или более роторов для получения волокнистой массы, которые вращаются вокруг горизонтальных или примерно горизонтальных осей,
- сформированные волокна сдуваются с активных боковых поверхностей роторов устройства для получения волокнистой массы по направлению к средствам сбора, которые располагаются на некотором расстоянии от устройства для получения волокнистой массы, и средства наддува используются для сдувания, эти средства наддува располагаются так, чтобы они окружали активные боковые поверхности роторов устройства для получения волокнистой массы, и они располагаются в непосредственной близости от активной боковой поверхности,
- готовые волокна добавляют к массе свежих волокон, сформированных на боковых поверхностях, с помощью средств добавления для готовых волокон, и
- связующее вещество добавляют с помощью средств для связующего вещества к смеси свежих волокон, сформированных на боковых поверхностях, и готовых волокон,
при этом средства для связующего вещества располагаются в непосредственной близости от средств наддува, и средства добавления для готовых волокон располагаются на той стороне средств для связующего вещества, которая является дальней от средств наддува.
Было обнаружено, что при расположении средств, с помощью которых добавляют связующее вещество в непосредственной близости от средств наддува, а средств добавления для готовых волокон - непосредственно снаружи от этих средств для связующего вещества, распределение связующего вещества на волокнах может быть значительно улучшено. Связующее вещество распределяют желаемым образом как на готовых волокнах, так и на свежих волокнах, которые только что сформированы в способе. Получаемое улучшение явно больше, чем то, которое можно было бы ожидать от такого простого структурного изменения. Распределение связующего вещества на готовых волокнах особенно улучшается, при этом готовые волокна не понижают свойства механической прочности сетки из волокон, полученной в качестве конечного продукта, что раньше составляло проблему для определенных групп продуктов. Улучшенное распределение связующего вещества на готовых волокнах делает возможным, если это желательно, использование еще больших количеств готовых волокон в способе получения минеральной ваты. Кроме того, отмечено, что при использовании системы и способа в соответствии с настоящим изобретением готовое волокно лучше "схватывается" в потоке свежих волокон, выходящих из роторов для получения волокнистой массы, в этом случае также не образуются вредные потоки, которые идут в различных направлениях. Также отмечено, что, если это желательно, общее количество добавляемого связующего вещества также может увеличиваться, при этом может улучшаться соединение готовых волокон с первичной сеткой, которая должна формироваться.
В этом контексте свежие волокна означают волокна, которые формируются на боковых поверхностях роторов для получения волокнистой массы устройства для получения волокнистой массы и которые непосредственно после формирования направляются с помощью наддува по направлению к камере сбора, расположенной перед устройством для получения волокнистой массы.
В этом контексте готовые волокна означают волокна, которые получены значительно раньше по времени перед их добавлением в камеру сбора и которые добавляют в способ получения с использованием средств добавления, таких как сопла, трубы для подачи, щели для подачи или что-либо подобное. Готовые волокна могут представлять собой рециклированные волокна, то есть они могут происходить от частей сетки из минеральных волокон, которые удаляют на более поздних стадиях способа, как правило, после отверждения сетки из минеральных волокон, и которые восстанавливают обратно в виде индивидуальных волокон или малых групп, или пучков волокон. Готовые волокна также могут представлять собой тип волокон, иной, чем свежие волокна, получаемые в способе. Готовые волокна могут представлять собой, например, стекловолокно, обработанное так, чтобы оно имело соответствующую длину, в то время как свежие волокна в способе представляют собой волокна каменной ваты. Готовые волокна могут также представлять собой волокна каменной ваты, у которых химическая композиция и/или распределение по длине отличается от соответствующих свойств свежих волокон, получаемых в способе.
Как правило, готовые волокна, в частности, рециклированные волокна, полученные из способа, добавляют в количестве от 0,1 до 24, предпочтительно, от 5 до 20, более предпочтительно, от 7 до 16 процентов массовых, вычисленных по отношению к общему количеству волокон.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения средства добавления для готовых волокон содержат, по меньшей мере, одну трубу для подачи, предпочтительно, 2-6 труб для подачи, более предпочтительно, 2-3 трубы для подачи. Трубы для подачи, как правило, изготавливают из износостойкого материала, такого как нержавеющая сталь или базальт. Отверстие трубы для подачи может быть либо круглым, либо многоугольным. Как правило, диаметр отверстия трубы для подачи, которая функционирует в качестве средств добавления, составляет 60-160 мм, предпочтительно, 95-140 мм, более предпочтительно, 100-110 мм, а иногда 60-120 мм. Диаметр трубы для подачи должен быть достаточным, так чтобы готовые волокна не прилипали к трубе для подачи, но он не должен быть слишком большим, чтобы предотвратить образование возмущающих потоков в способе. Предпочтительно, конец сопла трубы для подачи конструируют для увеличения скорости потока воздуха, так что диаметр трубы для подачи медленно уменьшается к концу сопла до конечного диаметра отверстия, другими словами, труба для подачи сужается по направлению к отверстию.
Средства добавления для готовых волокон предпочтительно совмещаются таким образом, что готовые волокна вводятся в направлении главного потока волокон, который направлен от роторов для получения волокнистой массы к камере сбора. Таким образом, может сводиться к минимуму образование дополнительных отклоняющихся потоков в камере сбора.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения средства добавления для готовых волокон располагаются на той стороне средств для связующего вещества, которая является дальней от средств наддува, на расстоянии 5-50, предпочтительно, 10-30 см от средств для связующего вещества.
Готовые волокна, как правило, хранят в бункере для хранения или чем-либо подобном, перед тем как их добавляют в способ. Из бункера для хранения готовые волокна могут вводиться через один или несколько проходов, например через систему проходов, в средства добавления для готовых волокон. Для каждого средства добавления может размещаться собственный проход от бункера для хранения, или готовые волокна могут доставляться с использованием одного прохода с некоторого расстояния от устройства для получения волокнистой массы и камеры сбора. Один проход может затем разделяться с помощью соответствующей разветвляющей детали/разветвляющих деталей для соединения прохода с каждым из средств добавления. Если размещается собственный отдельный проход от бункера для хранения для каждого из средств добавления, количество готовых волокон, вводимых в различных положениях, может легко регулироваться. Количества готовых волокон, вводимые из каждого из средств добавления таким образом, не должны быть одинаковыми. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения отдельные средства добавления также могут использоваться для введения готовых волокон, которые отличаются друг от друга относительно некоторого свойства. При использовании одного прохода от бункера для хранения и разветвляющей детали отдельное дроссельное устройство может устанавливаться между средствами разветвления и средствами добавления для регулировки подаваемых количеств готовых волокон. Например, транспортные воздуходувки могут использоваться для введения готовых волокон из бункера для хранения.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения средства добавления для готовых волокон располагаются вблизи активной боковой поверхности второго и третьего роторов в устройстве для получения волокнистой массы. Как правило, при использовании четырехроторного устройства для получения волокнистой массы каскадного типа второй и третий ротор производят наилучший количественно и качественно материал волокон. Если желательно смешивание готовых волокон с главной частью свежих волокон, средства добавления предпочтительно располагаются вблизи второго и третьего ротора, на расстоянии, например, примерно 150-400, предпочтительно, примерно 100-300 мм от боковой поверхности ротора, снаружи от него.
Иногда в способе в соответствии с настоящим изобретением средства добавления для готовых волокон могут располагаться ниже устройства для получения волокнистой массы. В этом случае средства добавления, как правило, содержат только одну трубу для подачи или одну щель для подачи. Также, при добавлении, подобном этому, смешивание готовых волокон со свежими волокнами может четко улучшаться по сравнению с более ранними решениями.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения средства для связующего вещества располагаются в непосредственной близости от средств наддува. Это означает, что средства для связующего вещества располагаются очень близко от средств наддува, даже в непосредственном соединении со средствами наддува. Средства для связующего вещества, как правило, образуют окружность средств для связующего вещества снаружи от средств наддува, то есть на стороне, которая является дальней от ротора для получения волокнистой массы, расстояние от средств наддува для этой окружности составляет 0-10 см, как правило, 1-7 см, чаще 2-5 см. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения средства для связующего вещества могут располагаться в средней части роторов для получения волокнистой массы, на той их стороне, которая направлена к камере сбора. Связующее вещество может также добавляться как из средств для связующего вещества, окружающих боковые поверхности роторов для получения волокнистой массы, так и из средней части роторов для получения волокнистой массы.
Устройство для получения волокнистой массы, средства наддува, средства для связующего вещества и средства добавления для готовых волокон могут, если это желательно, объединяться с формированием объединенной подвижной установки. Эта установка, таким образом, содержит устройство для получения волокнистой массы, где индивидуальные роторы для получения волокнистой массы соединяются друг с другом соответствующим образом, так что потоки воздуха вокруг роторов, а предпочтительно, также и между ними, могут организовываться так, чтобы они были настолько прямолинейными, насколько это возможно. Средства наддува могут присоединяться к защитным кожухам, которые окружают индивидуальные роторы для получения волокнистой массы. Средства наддува могут содержать либо ряд индивидуальных сопел для наддува, которые образуют кольцо сопел вокруг активных боковых поверхностей роторов для получения волокнистой массы, либо средства наддува могут располагаться как щели для наддува, окружающие активные боковые поверхности роторов для получения волокнистой массы. Эти щели для наддува могут разделяться с помощью перегородок на несколько отдельных отверстий для наддува. Средства для связующего вещества могут присоединяться в непосредственной близости от средств наддува, эти средства для связующего вещества обычно содержат ряд отдельных сопел. Когда средства наддува содержат отдельные сопла для наддува, сопла для связующих веществ могут располагаться в таком же кольце, что и сопла для наддува, например так, что каждое третье сопло в кольце представляет собой сопло для связующих веществ, в то время как остальные представляют собой сопла для наддува. Когда средства наддува представляют собой щели для наддува, средства для связующего вещества могут располагаться на наружной поверхности щелей для наддува, то есть на той их стороне, которая является дальней от роторов для получения волокнистой массы. Наконец, средства добавления для готовых волокон располагаются снаружи от средств для связующего вещества, то есть на той их стороне, которая является дальней от устройства для получения волокнистой массы.
Как правило, когда рассмотренные выше средства располагаются с формированием объединенной подвижной установки, под этой установкой располагают колеса или что-либо подобное, при этом перемещение установки, например, во время обслуживания, является легким и простым.
Также является возможным, чтобы устройство для получения волокнистой массы, средства наддува и средства для связующего вещества объединялись с формированием объединенной подвижной установки и чтобы средства добавления для готовых волокон располагались отдельно от этой установки, например на внешних опорах.
Средства для связующего вещества предпочтительно располагают в тесном контакте со средствами наддува на той стороне средств наддува, которая является дальней от устройства для получения волокнистой массы.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, элемент для сбора, расположенный перед устройством для получения волокнистой массы, содержит первую и вторую поверхности сбора, которые предпочтительно располагаются одна поверх другой в вертикальном направлении. Элемент для сбора может содержать, например, два вращающихся цилиндра, расположенных один поверх другого, поверхность которых может быть устроена так, чтобы быть проницаемой для воздуха, например с отверстиями или щелями. Средства отсоса могут располагаться внутри цилиндров для отсоса воздуха и возможных других газов из камеры сбора. В то же время волокна собирают с помощью отсоса на поверхности элементов для сбора. Цилиндры могут вращаться в одном и том же направлении или по направлению навстречу друг к другу. Сдвоенный сбор интенсифицирует сбор минеральных волокон, что является предпочтительным, особенно когда используется устройство для получения волокнистой массы, у которого производительность получения волокон является высокой. Обычно масса первичной сетки из волокон, собранной на элементе для сбора, не должна иметь возможности для превышения определенного заданного предельного значения. Когда количество волокон, которые должны собираться, увеличивается либо из-за большого количества волокон, которые могут быть получены с помощью устройства для получения волокнистой массы, либо потому, что является желательным добавление значительного количества готовых волокон к полученной сетке из волокон, как правило, необходимо увеличить скорость элемента для сбора, так чтобы масса первичной сетки оставалась ниже заданного предельного значения. Это может вызывать проблемы на более поздней стадии способа получения, поскольку может оказаться невозможным эквивалентное увеличение скорости на следующих далее стадиях обработки.
При использовании двух элементов для сбора производительность сбора может быть увеличена до такой степени, что массы собранных первичных сеток останутся ниже заданных предельных значений без увеличения скорости элементов для сбора, даже если количество волокон, поступающих на элементы для сбора, значительно увеличивается. Элемент для сбора, содержащий две поверхности сбора, является особенно пригодным для использования, когда средства добавления для готовых волокон располагаются поблизости от активной боковой поверхности второго и третьего роторов для получения волокнистой массы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения средства добавления для готовых волокон или средства наддува, которые располагаются поблизости от средств добавления, могут совмещаться таким образом, что готовые волокна направляются в основном на первую или вторую поверхность сбора. Таким образом, одновременно будут получаться две первичные сетки из волокон, и свойства этих сеток отличаются друг от друга. Средства добавления или средства наддува поблизости от них могут совмещаться, например, таким образом, что главная часть готовых волокон собирается на первом элементе для сбора, и в основном свежие волокна собираются на втором элементе для сбора. Получаемые различные первичные сетки из волокон могут позднее объединяться, при этом получают конечный продукт, который может иметь, например, различные слои, или обе первичные сетки могут обрабатываться по отдельности для получения двух различных конечных продуктов.
В дальнейшем, настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемый схематический чертеж, где показана система в соответствии с настоящим изобретением, вид спереди.
Система 1 содержит четыре ротора для получения волокнистой массы 2, 2', 2", 2"'. Средства наддува 3, 3', 3", 3"' располагаются вокруг активных боковых поверхностей роторов для получения волокнистой массы 2, 2', 2", 2"', с помощью этих средств наддува минеральные волокна, которые должны формироваться на боковых поверхностях, сдуваются по направлению к элементу для сбора (не показан), расположенному перед устройством для получения волокнистой массы. Средства наддува 3, 3', 3", 3"' содержат сопла в виде щелей, с помощью которых воздух вдувается со средней скоростью 150-300 м/сек.
Средства для связующего вещества 4, 4', 4", 4"', которые содержат ряд круглых индивидуальных сопел 5, 5', располагаются на той стороне средств наддува 3, 3', 3", 3"', которая является дальней от боковых поверхностей. Количество индивидуальных сопел средств для связующего вещества 4, 4', 4", 4'" зависит от того, какой ротор для получения волокнистой массы 2, 2', 2", 2'" окружают средства для связующего вещества 4, 4', 4", 4"'. Поскольку меньше всего волокон, как правило, формируется на первом роторе для получения волокнистой массы 2, также и подаваемое количество связующего вещества меньше на активной боковой поверхности этого ротора 2, при этом также и количество индивидуальных сопел средств для связующего вещества 4 может быть меньше. Соответствующим образом количество формируемых волокон больше на третьем и четвертом роторе для получения волокнистой массы 2", 2"', что, естественно, увеличивает потребность в подаваемом связующем веществе. Таким образом, также и количество индивидуальных сопел средств для связующего вещества 4", 4"' предпочтительно больше, чем на первом роторе 2.
На полпути между первым и третьим ротором для получения волокнистой массы 2, 2", снаружи от их средств для связующего вещества, располагаются средства добавления 6 для готовых волокон. Соответствующие средства добавления 6' располагаются на другой стороне устройства для получения волокнистой массы, в среднем на полпути между вторым и четвертым ротором для получения волокнистой массы. Средства добавления 6, 6' для готовых волокон содержат круглые отверстия сопел, которые обычно значительно больше, чем индивидуальные сопла, предназначенные для введения связующего вещества. Средства добавления 6, 6' предпочтительно располагаются в таком положении вокруг роторов для получения волокнистой массы, что может обеспечиваться настолько хорошее перемешивание готовых волокон со свежими волокнами, насколько это возможно. Одновременно это дает возможность для добавления связующего вещества к готовым волокнам, настолько эффективного, насколько это возможно.
Специалисту в данной области очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается только лишь описанными выше примерами, но настоящее изобретение может изменяться в рамках формулы изобретения, представленной ниже.