DE3538303A1

DE3538303A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung bzw. regelung der beschickung einer faserherstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3538303A1
Application number: DE19853538303
Authority: DE
Inventors: Alain Le Petit-Couronne Debouzie; Daniel Clermont Sainte-Foi
Original assignee: Saint Gobain Isover SA France
Current assignee: Saint Gobain Isover SA France
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1985-10-28
Publication date: 1986-04-30
Also published as: FI80009B; IE852543L; SE463311B; FI80009C; SU1489581A3; IE56696B1; SE8505111D0; ATA298385A; FI854221A0; DK493785D0; FI854221L; SE8505111L; PT81390B; GB2169279B; ZA858246B; FR2572390A1; CN85107612A; ES8705345A1; FR2572390B1; DK493785A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Beschickung einer Faserherstellungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Beschickung einer Faserherstellungsvorrichtung mit ausziehbarem Material, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bw. des Anspruchs 5.

Im einzelnen betrifft die Vorrichtung Techniken zur Herstellung von Mineralfasern, bei welchen das zu Fasern zu verarbeitende Material im geschmolzenen Zustand auf die Umfangsoberflache von Zentrifugalrollen gefördert und von diesen mitgenommen wird, bis es sich in Form von Fasern unter Wirkung der Zentrifugalkraft von diesen löst. Bei diesen Techniken verwendet man häufig mehrere Rollen, die eine zur anderen benachbart angeordnet sind. Das Material, das auf die erste Rolle geschüttet worden ist, wird beschleunigt und auf die folgende Rolle geschleudert. Ein Teil dieses Materials bildet Fasern und der Überschuß

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wird auf eine folgende Rolle geleitet, damit weitere Fasern gebildet werden.

Diese Techniken zur Herstellung von Fasern sind sehr häufig industrieeil mit Materialien verwendet worden, deren Behandlungs- bzw. Verarbeitungstemperatur relativ erhöht ist. Es handelt sich nämlich um Materialien wie Basaltsteine, Hochofenschlacken oder Zusammensetzungen auf der Grundlage von derartigen Schlacken, und allgemeiner gesagt, um Gläser, deren Verflüssigung erst bei erhöhten Temperaturen erreicht wird.

Die Ausführung dieser Techniken ist in mehreren Hinsichten interessant. So werden die mit Gläsern mit hohem Schmelzpunkt hergestellten Fasern vorteilhafterweise in Materialien verwendet, die gegenüber Feuer widerstandsfähig sein müssen. Die Herstellungskosten derartiger Fasern sind auch relativ mäßig im Vergleich zu denjeniegen, die bei anderen Herstellungstechniken und deren Verwirklichungen zur Bildung von Fasern anfallen. Jedoch weist diese Art Technik gewisse Nachteile auf. Einer der wichtigsten ist die Tatsache, daß selbst bei Wahl bester bisher bekannter Bedingungen der Wirkungs- bzw. Gütegrad der Ausführung nicht vollständig befriedigend ist. Mit den Fasern bildet sich eine nicht zu vernachlässigende Menge von unzerfasertem Material, das Perlen bildet und das die Qualität der Herstellung mindert. Andererseits verbleibt trotz einer systematischen Beseitigung ein Teil des unzerfaserten Materials in den erzeugten Produkten, deren Eigenschaften es verändert.

Aus diesen Gründen sind Verbesserungen der Techniken, die zu einer verbesserten Überführung der geschmolzenen Masse in Fasern führen, wünschenswert und es sind in dieser Richtung zahlreiche Versuche unternommen worden.

Gewisse Autoren haben sich grundsätzlich für die Bedin-

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gungen der Zentrifugierung interessiert und haben die besten Kombinationen der Durchmesser und Drehgeschwindigkeiten der Rollen untersucht. Andere haben ihr Interesse auf die Umgebung der Rollen und insbesondere auf die Gasströme gerichtet, die entlang der Rollen ausgeblasen werden und dazu bestimmt sind, die Fasern von den unzerfaserten Perlen zu trennen oder selbst zum Ausziehen der Fasern beizutragen. Zahlreiche Vorschläge sind gemacht worden, die ebenfalls den Zustand der Oberfläche der Rollen betreffen, um die Mitnahme des Materials zu begünstigen und folglich das Ausziehen der Fasern.

Merkliche Verbesserungen sind erreicht worden. Nichts desto weniger bleibt eine Steigerung der Qualität und des Wirkungsgrades wünschenswert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung bzw. Steuerung der Beschickung einer Faserherstellungsvorrichtung mit ausziehbarem Material, der im Oberbegriff des Anspruchs bzw. des Anspruchs 5 umrissenen Gattung zu schaffen, die die Anwendung einer verbesserten Technik für die genannte Art der Faserherstellung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5 gelöst.

Durch die neue Technik wird erreicht, daß eine bessere Qualität und Effektivität der Bildung von Fasern möglieh ist und daß die Produkte dementsprechend weniger unzerfasertes Material aufweisen.

Wie im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen gezeigt haben, ist es möglich, die Faserbildung durch eine genauere Steuerung bzw. Regelung der Bedingungen zu verbessern, unter denen das geschmolzene Material, daß zur Bildung der Fasern bestimmt ist, vom Schmelraum zu

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den Zentrifugalrollen geleitet wird.

Die im Rahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, haben gezeigt, daß die Beschickung mit geschmolzenem Material in der üblichen Art und Weise beträchtlichen Veränderungen der Ausströmmenge unterliegt. Die Untersuchungen haben ebenso gezeigt, daß diese Veränderungen der Ausströmmenge sich durch eine Verminderung des Gütegrades der Faserbildung auswirken.

Üblicherweise wird die Vorbereitung der Materialien, die mit diesen Techniken zu Fasern verarbeitet werden, in einem Ofen ausgeführt, der als "Kupolofen" bezeichnet wird, was einen im Bereich der Gießerei entwickelten verwandten Verfahren entspricht. Der Kupolofen wird in seinem oberen Teil abwechselnd mit einer Schicht aus Gemisch, das das Fasermaterial bildet, und einer Schicht Koks gefüllt. Die Verbrennung des Kokses mit am Boden des Kupolofens eingeblasener Luft bringt die Charge auf die Temperatur, die zum Schmelzen der Mischung zur Bildung des zu Fasern zu verarbeitenden Materiales erforderlich ist. Am Ofenloch des Kupolofens kommt es zu einem ständigen Wechselspiel zwischen dem Druck, der von dem schmelzenden Material ausgeübt wird, und dem Druck, der von dem entweichenden Gas ausgeübt wird. Dieses Wechselspiel äußert sich in einem stoßartigen Ausfluß.

Die Benutzung der Technik des Schmelzens im Kupolofen ergibt einige weitere Schwierigkeiten. So können unabhängig von der Regelmäßigkeit des Auströmens des geschmolzenen Materiales andere Faktoren die Beschickung stören. Es kann sich nämlich um momentane Temperaturänderungen handeln, die mehr oder weniger mit den Änderungen der Ausströmmenge korreliert sind. Es kann sich auch um die Anwesenheit von unerwünschten Elementen im Materialfluß handeln. Zum Beispiel kann der Materialfluß Par-

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tikel enthalten, die aus mehr oder weniger voluminösem glühenden Koks bestehen.

Soweit wie möglich müssen diese Partikel entfernt wert>" ■ d^ftn. Denn wenn die Partikel bis zu dem Raum gelangen, in welchem die gebildeten Fasern mit einem organischen Bindemittel bestrichen werden, bilden sie ein nicht zu vernachlässigendes Risiko der Entzündung, welches die Entfernung des gebildeten Produktes erforderlich macht.

i.n<ipre heterogene bzw. anders geartete Elemente können von den Rohstoffen heruhren, die zur Bildung des Materials benutz⁴- werden, daß zur Bildung der Fasern bestimmt i 3t-. Nv-ht schmelzbare Partikel können mitgenommen wer-►> der,. abⁿr vr-r allem, wenn zum Verbessern der Feuerfe- -*♦■ " crkei^f dor 'Fasern deren Zusammensetzung ein gewisses Ma? Hn i'spi.nxid enthält, ist es nicht selten, daß sich -in schwacher Anteil von Guß bildet. Wenn dieser Guß mit d^m geschmolzenen Material austritt, führt dies zu einem ?ehr schnellen Verschleiß der Zentrifugalrolle.

rt"! ICh-³V¹ISp ist das Ofenloch ein bißchen oberhalb des B~ ier.s -mapordnf+, so daß der erzeugte Guß sich in einem übleren Teil sammelt, von wo er periodisch durch Ablas-

2~ οοπ entfern+ wird. Jedoch ist dieses Verfahren unbequem und-erfordert die momentane Unterbrechung der Produktion. Auß^rderr ist diese Trennung aufgrund der erhöhten Viskosität des geschmolzenen Materials nicht immer vollständig und es können Gußtropfen mit dem Fluß des geschmolzenen Mä^+Qri-als mitgenommen werden.

weist die Erfindung den Vorteil auf, daß die rru-niejkeit d«r Beschickung mit zu Fasern zu verard'»". Material bei ien Techniken verbessert werden die 7V2V:"¹' '-rwahnt wurden und bei denen das Material If-Ji Kupolofen geschmolzen wird.

BAD ORIGINAL

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Zur Erreichung des oben genannten Zwecks weist die Erfindung weiterhin den Vorteil auf, daß die Gleichmäßigkeit der Ausströmmenge und der Temperatur des zur Faserherstellungsvorrichtung gelieferten Materials wesentlich verbessert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die heterogenen Elemente, die mit dem geschmolzenen Material mitgenommen werden können, vor dem Erreichen der Zentrifugalvorrichtung eliminiert werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Herstellungsqualität und der Wirkungsgrad der Umwandlung des Materials zu Fasern wesentlich erhöht wird.

Wie im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen ergeben haben, können sehr beträchtliche Verbesserungen durch die Bildung eines Speichers bzw. Vorrates auf dem Weg des geschmolzenen Materials zwischen dem Kupolofen ^un<^ <3.^er Zentrifugal vorrichtung erreicht werden.

Üblicherweise wird das geschmolzene Material, das aus dem Kupolofen austritt, direkt über eine oder mehrere Rinnen zur Faserherstellungsvorrichtung geleitet. Diese Rinnen dienen nur dem Zweck, das Material weiterzuleiten. In der Praxis sind großen Anstrengungen darauf verwendet worden, den Kupolofen sehr nahe der Zentrifugalvorrichtung bzw. der Schleudermaschine anzuordnen, um die Abkühlung des geschmolzenen Materiales zu verhindern.

Folglich findet die Zuleitung des Materials vom Kupolofen bis zur ersten Zentrifugal- bzw. Schleuderrolle in Bruchteilen von Sekunden statt und ist umso instabiler als die Ausströmmenge beträchtlich ist.

Die Anordnung eines Speichers bzw. Vorrates auf der Bahn des Materiales erlaubt das bessere Kontrollieren der Beschickung. Dieser Speicher kann auf verschiedene Art und

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Weise gebildet werden. Vorzugsweise, aus praktischen Gründen und aus Gründen der Bedienung und Instandhaltung wird die Ableitung des Materiales in Leitungen durchgeführt, welche gegenüber der Atmosphäre offen sind. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß das Material nicht in einem geschlossenen Raum, sobald es aus dem Kupolofen austritt, eingeschlossen wird. Der erfindungsgemäß verwendete Speicher weist ferner eine freie Oberfläche auf. Diese Oberfläche und daher die Dimensionen des Speichers werden derart gewählt, daß momentane Veränderungen der Ausströmmenge des Materiales, das aus dem Kupolofen austritt, nur zu sehr geringen Veränderungen des Niveaus in dem Speicher führen. Wie auch immer das Material aus diesem Speicher austritt, wird unter diesen Bedingungen die momentane Ausströmmenge wenig beeinflußt.

Vorzugsweise wird die freie Oberfläche des Speichers derart gewählt, daß unter Berücksichtigung der gegebenen Änderungen der Ausströmmenge aus dem Kupolofen die Änderungen am Ausgang des Speichers 4 % nicht überschreiten und vorzugsweise unterhalb von 2 % der mittleren Ausströmmenge bleiben.

Das Volumen des Speichers erlaubt auch die Sicherstellung einer guten Homogenisierung des Materials sowohl hinsichtlich seiner Zusammensetzung als auch hinsichtlich der Temperatur. Ferner ist dieses Volumen unter der Bedingung wichtig, daß sich keine toten Zonen bilden, d. h. Zonen, in denen das Material nicht ständig durchmischt wird, so daß die zu erreichende Homogenisierung besser wird. In der Praxis wird dieses Volumen daher begrenzt. Sobald das Material aus dem Kupolofen austritt, kühlt es sich ab. Im Speicher ist diese Abkühlung umso größer, als die Berührungsflächen mit den Wänden des Behälters, in welchem der Speicher bzw. Vorherd gebildet wird, beträchtlicher sind und folglich das Volumen des Materials ebenfalls beträchtlicher ist. Ebenso ergibt sich eine Ab-

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kühlung auf der freien Oberfläche. Die Abkühlung kann in Abhängigkeit von der Temperatur begrenzt werden, die erforderlich ist, um gute Bedingungen zur Bildung der Fasern zu erhalten. Es ist daher zweckmäßig, das Volumen des Speichers unter Berücksichtigung der Temperatur des Materials am Eingang, der Ausströmmenge des Materials und der Temperatur zu wählen, die beim Ausgang erforderlich ist.

Darüber hinaus würde eine übermäßige Abkühlung äußerstenfalls zu einer Entglasung des Materials in den kältesten Zonen führen. Ein Teil des Volumens des Vorrates wäre daher unbrauchbar. Das Vorhandensein von verfestigten Massen kann ferner die Umwälzung des Materials verändern und den Effekt der gewünschten Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung verhindern. Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die Zonen, in denen eventuell und lokal begrenzt eine Entglasung stattfindet, in jedem Fall derart begrenzt, daß die Strömungsbedingungen und die Verweilzeit des Materials im Speicher nicht erheblich verändert werden.

Bei den üblichen Beschickungsbedingungen liegt die Verweilzeit des Materials im Speicher, die die Erreichung einer guten Homogenisation ohne die Gefahr einer übermäßigen Abkühlung ermöglicht, nicht über drei Minuten und beträgt vorzugsweise zwischen 10 Sekunden und 2 Minuten.

Unter Berücksichtigung der Temperaturen des durch den Kupolofen geförderten Materials und derjenigen, die im Bereich der Zentrifugalvorrichtung erforderlich sind, ist die Absenkung im Speicher normalerweise auf einen Wert unterhalb von 100 C begrenzt.

Um die thermischen Verluste beim Aufrechterhalten einer ausreichenden Homogenisierungszeit zu begrenzen, ist gemäß der Erfindung vorteilhafterweise vorgesehen, den

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Speicher in einer relativ kompakten Form zu bilden. Diese Form eignet sich ebenso gut zur Homogenisierung des Materials. Diese Form ist weiterhin vorteilhaft bei der geeigneten Wahl des Eintrittspunktes und des Ausganges des Materials, um eine so vollständig wie mögliche Durchmengung zu erreichen.

Zusätzlich zur Homogenisierung des Materials vermeidet die Bildung von Strömen, die für die Gesamtheit des Volumens des Speichers wichtig ist, die Bildung von verfestigten Zonen.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Speichers bzw. Vorrates erlaubt auch die Eliminierung von heterogenen Partikeln, die zuvor bereits erwähnt wurden.

Als Hinweis schwimmen mitgenommene Kokspartikel, deren spezifische Masse unterhalb derjenigen vom geschmolzenen Material liegt, auf der Oberfläche desselben im Spei— eher. Diese glühenden Partikel verzehren sich schnell im umgebenden Gas und verschwinden, wenn ihre Verweilzeit ausreichend ist. Um die totale Verbrennung zu erleichtern, ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, auf der freien Oberfläche des Speichers Einrichtungen vorzusehen, die eine Sperre bilden. Die Partikel werden auf diese Weise zurückgehalten, bis ihre Verbrennung erreicht ist.

Vorteilhafterweise bilden die Einrichtungen, die eine Sperre auf der freien Oberfläche des Speichers darstellen und die die Zone, in der das Material in den Speicher •eindringt, umgeben, gleichzeitig einen Schutz gegen eventuelle Spritzer. Dieser Schutz ist insbesondere nützlich, wenn der Niveauunterschied zwischen dem Ofenloch und der freien Oberfläche des Speichers beträchtlich ist und folglich die Ausströmgeschwindigkeit und/oder die Absinkgeschwindigkeit hoch ist.

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Dieser Schutz kann vorteilhafterweise in Form einer Wand vorliegen, die den Materialstrom umgibt - ohne in insofern zu kanalisieren - und die ihn gleichzeitig gegen zu große thermische Änderungen gegenüber der benachbarten Atmosphäre schützt. Um eine Sperre auf der Oberfläche zu bilden, taucht die Wand in den Materialspeicher bzw. Materialvorrat ein. Die Tiefe des eingetauchten Teiles dieser Wand wird derart eingestellt, daß die Kokspartikel ihn nicht überschreiten.

Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung die Abführung des Materiales durch Überlauf eines Teiles der Fläche des Speichers realisiert. In diesem Fall ist es möglich, den Speicher als Einrichtung zum Trennen der heterogenen Teilchen wie des Gusses zu verwenden, welcher sich aufgrund seiner höheren spezifischen Masse auf dem Boden des Speichers sammelt. Von dort ermöglicht ein periodisches Ablassen die Beseitigung dieses Gusses, wobei die Produktion nur hier in einer minimalen Zeit gestört wird.

Wenn die Temperatur des Materials, das vom Kupolofen geliefert wird, zur Erreichung der zufriedenstellendsten Bedingungen zur Faserbildung ungenügend ist, kann eine Wiederaufheizung des Materiales im Speicher beispielsweise mittels Brennern durchgeführt werden, deren Flammen auf die freie Oberfläche gerichtet werden.

Nachdem das Material den Speicher verlassen hat, wird es in Richtung auf die Faserherstellungsvorrichtung mittels einer oder mehrerer aufeinanderfolgender Kanäle geleitet. Auf der Materialbahn werden vorzugsweise Einrichtungen angeordnet, die es eventuell ermöglichen, den Materialstrom "auf die Erde" zu leiten und nicht auf die Vorrichtung zur Bildung der Fasern. Wenn aus welchem Grund auch immer die Produktion der Fasern momentan unterbrochen werden muß, wird bei diesem Vorgang der

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Materialstrom, der kontinuierlich ist, in einen Abfluß abgeleitet.

Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, am Ausgang des Speichers eine schwenkbare Rinne anzuordnen, die es ermöglicht, den normalen Fluß sofort zu dem Strömungsweg zur Erde abzuleiten.

Es ist zum Leiten des Materiales bis zu den Zentrifugalrollen bzw. Schleuderrollen ferner vorteilhaft, am Ende des Strömungsweges ein Überlauf- bzw. Auffanggefäß oder eine Endrinne bzw. -trichter anzuordnen, deren Stellung eingestellt werden kann, um eine perfekte Aurichtung der Strömung auf die erste Rolle zu ermöglichen.

Das Vorhandensein von aufeinanderfolgenden Leitungen zwischen dem Speicher und der Faserherstellungsvorrichtung trägt zur Regulierung der Ausströmmenge des Materiales bei wie zuvor die gewählte Strömungsbewegung den Temperaturbedingungen und der Entglasung Rechnung tragen muß, auf die bereits anläßlich des Speichers eingegangen wurde.

Man kann allgemein hinzufügen, daß eine gewisse Entglasung, die weit enfernt davon ist, schädlich zu sein, zur Gleichmäßigkeit des Betriebes beitragen kann. So bildet sich oberhalb des Speichers, neben der Eingangszone des Materials eventuell eine verfestigte Materialwölbung. Diese Wölbung stört nicht den Betrieb und das Funktionieren des Speichers und schützt ihn selbst vor einer zu großen Abkühlung beim Kontakt mit der umgebenden Luft. Analoge Phänomene können sich durch die verschiedenen Kanäle zum Zuleiten des Materials bis zu den Zentrifu— galrollen ergeben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausfüh-

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rungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer üblichen Art und Weise der Beschickung einer Faserherstellungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Realisierung einer Beschickung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Darstellung eines teilweisen Schnittes durch eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß ^; Fig. 4.

Bei der üblichen Art und Weise der Beschickung ist eine Überlaufschwelle im Bodenbereich eines Kupolofens 2 angeordnet. Diese Überlaufschwelle ist üblicherweise durch eine Rinne 3 verlängert, die das Material in den Außenbereich eines Raumes fördert, in welchem die Herstellung der Fasern ausgeführt wird. Der Fluß des Materials 4, das sich aus der Rinne 3 ergießt, wird in einer Rinne 5 gesammelt, die sich zum Teil im Inneren des Raumes zur Bildung der Fasern befindet und zum anderen Teil im Außenbereich dieses Raumes. Gemäß Fig. 1 ist die Wand' dieses Raumes und die Öffnung, die den Durchtritt für die Rinne bildet, nicht dargestellt. Ebenso sind die Kreislaufe nicht dargestellt, die das Wasser zu- und abführen, das die Kühlung insbesondere der Rinne 5, gewährleistet.

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Das von der Rinne 5 geleitete Material ergießt sich auf eine erste Rolle 6 der Zentrifugal- bzw. Schleudervorrichtung und dann sukzessiv auf Rollen 7 und 8, die jeweils eine gegenüber der anderen gegenläufig drehen. Während dieses Vorganges klebt ein Teil des Materials auf den Rollen, bis es sich in Form von Filamenten löst, welche von einem Glasstrom erfaßt werden, der entlang der Peripherie der Rollen von Ausblasringen 9 ausgeblasen wird. Der Gasstrom führt das Ausziehen der Filamente aus, die von den Rollen abgeschleudert werden, und nimmt die gebildeten Fasern zu einem Förderer mit, auf welchem sie abgelegt werden wobei die Überschußmenge an Material, die nicht auf einer Rolle kleben bleibt, auf die nächste gefördert wird.

Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in Fig. 1 weder die Filamente noch die Fasern dargestellt.

Die Zentrifugal- bzw. Schleudervorrichtung zur Herstellung der Fasern weist gemäß Fig. 1 drei Rollen auf. Es ist jedoch ebenso möglich, mit einer anderen Anzahl von Rollen zu arbeiten,, insbesondere mit Vorrichtungen, die vier Rollen aufweisen.

Bei dieser Technik der Herstellung von Fasern hat die erste auf dem Bewegungsweg des Materials liegende Rolle eine grundlegende Bedeutung bezüglich der Beschleunigung und der Verteilung des Materials. Es ist sehr wesentlich, daß diese Rolle ihre Aufgabe perfekt erfüllt, so daß der Materialfluß 10, der sich von der Rinne 5 aus ergießt, genau bezüglich dieser Rolle 6 ausgerichtet ist. Um die Lage des Materialflusses 10 zu regulieren und demgemäß den Punkt des Auftreffens auf die Rolle 6, kann die Rinne 5 in ihrer Lage verändert werden. Wenn die Beschickung der Zentrifugalvorrichtung unterbrochen werden muß, ist darüber hinaus ein zusätzlicher Kanal zwsichen der Rinne 3 und der Rinne 5 im Außenbereich des Raums angeordnet,

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in welchem die Fasern gebildet werden. Dieser Kanal ist in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellt.

Es ist bei der in Fig. 1 dargestellten üblichen Ausführungsform ersichtlich, daß Instabilitäten im Materialfluß, der aus dem Überlauf 1 austritt, sich praktisch ohne Verminderung bis zur Zentrifugalvorrichtung auswirken. Diese Instabilitäten in der Ausflußmenge ändern nämlich die Bahnrichtung des Materialflusses 10 und den Auftreffpunkt auf der Rolle 6. Die örtliche Anordnung bzw. das Auftreffen des Materials auf den Rollen, was sehr wesentlich die Faserbildung beeinflußt, wird ebenfalls stark gestört. Bei dieser bekannten Ausführungsform werden ebenfalls heterogene Elemente wie Koks und Guß, die vom Material mitgenommen werden, unvermeidlich auf die Zentrifugalvorrichtung gefördert was zu den Nachteilen führt, die zuvor bereits erläutert wurden.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche eine Verbesserung der Beschickung ermöglicht.

Das in einem Kupolofen 11 vorbereitete Material wird über einen Überlaufstutzen 12 ausgelehrt. Es ergießt sich in einen Speicher, der von einem Vorherd 13 gebildet wird. Von diesem Vorherd 13 fließt das Material über einen Überlauf 14 in eine letzte Rinne 15 und wird in Richtung auf eine erste Rolle 16 einer Zentrifugal- bzw. Schleuderanordnung geleitet.

Die Anordnung wird durch eine Ableitleitung komplettiert. Gemäß den Fig. 2 und 3 weist diese Vorrichtung zum einen Teil einen Kanal 17 zum Ableiten des Materials und ein bewegliches Ablenkblech 18 auf, welches im Schnitt nur in Fig. 3 dargestellt ist. Gemäß dieser Figur befindet sich die Anordnung in einer bezüglich des Materialflusses normalen Stellung zur Herstellung von Fasern. In dieser

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Stellung ist das Ablenkblech bzw. die Ablenkeinrichtung 18 um eine Achse 19 geschwenkt, wobei sie beispielsweise von einer nicht näher dargestellten Hebevorrichtung angetrieben und derart angehoben wird, daß sie kein Hindernis für den Materialstrom bildet, der über den Überlauf 14 in die Rinne 15 fließt. Wenn die Ablenkeinrichtung von ihrer angehobenen Stellung, die durch die Achse A dargestellt wird, in die abgesenkte Stellung überführt wird, was der Stellung der Achse B entspricht, wird das Material, das vom Überlauf 14 herkommt, aufgefangen und in Richtung auf den Kanal 17 abgelenkt, welcher die Ableitung des Materials sicherstellt. Diese Anordnung erlaubt eine sofortige Unterbrechung der Beschickung.

Die Beschickung des Vorherdes bzw. Vorofens 13 ist bezüglich des Abflusses aus dem Überlauf 14 versetzt angeordnet. Darüber hinaus ist die Form des Vorofens selbst derart gewählt, daß die Bewegung das gesamte Material, das im Speicher enthalten ist, erfaßt. Es ist insbesondere notwendig, eine vorzugsweise direkte Strömung der Beschickung in Richtung auf den Überlauf zu vermeiden, die die wesentlichen Vorteile im Zusammenhang mit der Homogenisation des Materiales beseitigen würde, die man erhält, wenn die Durchmischung effizient ausgeführt wird. Gemäß der Figur ist auf symbolische Art und Weise die Durchmischung durch Pfeile dargestellt worden. Die effektive Bewegung ist bei der Ausführung komplizierter, als sie dargestellt werden kann, da sie „sich bei der Ausführung in einem dreidimensionalen Raum entwikkelt.

Der Vorofen muß den Angriffen des Materials mit hoher Temperatur standhalten können. Es wird vorzugsweise eine Anordnung aus Stahl mit doppelten Wänden verwendet, die mit Wasser gekühlt wird. Gemäß der Zeichnung sind die Wasserzu- und abflüsse nicht dargestellt. Der Boden des Vorofens kann mit einer hochwarmfesten Schicht verstärkt

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sein, wie beispielsweise einer Schicht, die mit Kohlenstoff belegt ist.

Die intensive Abkühlung des Vorofens führt zu einer BiI-dung einer Schicht aus verfestigtem Material relativ geringer Dicke - das eingenommene Volumen des verfestigten Materiales ist gering im Vergleich zu demjenigen des sich im geschmolzenen Zustand befindlichen Materiales und bleibt in jedem Falle unterhalb von 15 % - die die innere Wand effizient schützt.

Auf die gleiche Weise wird die letzte Rinne 15 durch zirkulierendes Wasser gekühlt, und zwar wenigstens in dem Bereich, welcher den aus dem Vorofen kommenden Materialfluß aufnimmt.

Um Materialspritzer auf dem Wege vom Überlauf 14 zur Rinne 15 zu vermeiden ist diese ggf. mit einer zusätzlichen Abschirmung 2 0 in der Auftreffzone des Materialflusses versehen.

Der Vorofen 13 kann eine Öffnung 21 aufweisen, die in der Nachbarschaft des Bodens angeordnet ist, um den Ofen zu entleeren. Unter Verwendung einer Öffnung mit kleinem Durchmesser garantiert die Verfestigung des Materials in der gekühlten Wanddicke die Dichtheit der Vorrichtung im normalen Betrieb. Wenn der Ofen entleert werden muß, beispielsweise um den angesammelten Guß zu entfernen, empfielt es sich, das Material zu durchstechen, das die Öffnung verstopft.

Diese Operation kann auf die Beseitigung von Guß beschränkt werden. Sobald sich in diesem Fall das zu Fasern zu verarbeitende Material ergießt, bildet sich ein fester Stopfen durch sofortiges Abkühlen auf intensivere Weise.

Die Fig. 4 und 5 stellen eine weitere Ausführungsform der

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Erfindung dar. * &>'* '

Wie zuvor entströmt das geschmolzene Material einem Kupolofen. Dieser wird über eine Überlaufrinne 23 entleert. Der Kupolofen und die überlaufrinne 23 werden über einen Wasserkreislauf in ihren doppelten Wänden gekühlt.

Das geschmolzene Material fließt in einen Vorherd bzw. Vorofen 24 in einen Bereich 25, der wenigstens auf der Oberfläche durch eine Schutzwand 26 begrenzt ist. Diese Wand 2 6 taucht an ihrem unteren Teil in einen Materialvorrat ein, der sich im Vorofen 24 derart gesammelt hat, daß aufschwimmende Elemente wie beispielsweise Koksstücke nicht mit dem Material über einen Überlauf 27 entweichen können.

Darüber hinaus bildet die Wand 2 6 einen Schirm für eventuelle Spritzer, die von dem Materialstrom im Vorofen hervorgerufen werden. Diese Wand schützt auch teilweie den Materialstrom durch eine Abschirmung von Bewegungen der Umgebungsluft vor einer Akühlung, wobei weiterhin teilweise in der Nachbarschaft des Vorrates die aus dem Kupolofen entweichenden Gase begrenzt bzw. abgeschirmt werden.

Die Wand 26 wie auch der Vorherd 24 sind vorteilhafterweise mit doppelten Wänden aus Stahl versehen und werden mittels eines Wasserkreislaufes gekühlt.

Das Material strömt vom Vorherd in eine Rinne 28, welche drehbeweglich auf Zapfen 29 gelagert ist, welche in Lagerböcken angeordnet sind, die auf nicht näher dargestellten Trägern angeordnet sind. Diese schwenkbewegliche Rinne ist an einer oder der anderen Seite derart geneigt, daß das Material entweder in Richtung auf eine in Fig. 5 teilweise dargestellte Rinne 3 0 zur Ableitung zur Erde bzw. zu einem Auffanggefäß oder in Richtung auf eine End-

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rinne 31 abgeleitet wird.

Die schwenkbewegliche Rinne 28 weist vorzugsweise eine erhöhte Wand 32 auf der Seite auf, die dem Überlauf 27 gegenübersteht, wodurch ständig Materialspritzer vermieden bzw. abgehalten werden. Diese Rinne wird ebenfalls durch einen Waserkreislauf gekühlt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Boden dieser Rinne an der Stelle, an der das Material aus dem Überlauf 27 austritt, mit einer hochwarmfesten Bekleidung 33 geschützt.

Die Endrinne 31, welche das Material bis zu einer ersten Rolle 34 der Zentrifugalvorrichtung fördert, ist eventuell ebenfalls durch einen Wasserkreislauf wenigstens in dem Bereich gekühlt, der das von der schwenkbeweglichen Rinne 28 abgelassene Material aufnimmt.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist der Vorofen 24 auf einem Gestell 35 über zwei Konsolen 36 befestigt. Zwei feste Zapfen 37 des Vorofens 24 sind in Lagerböcken angeordnet, die von den Konsolen 36 getragen werden. Der Vorofen kann so um seine Achse zum Beispiel zum Entleeren und/oder zum Beseitigen von einem Überschuß an Guß, wie zuvor bereits erwähnt, geschwenkt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt das Schwenken vorzugsweise in Richtung auf den Kupolofen, was die Beschickung der Zentrifugalvorrichtung abbrechen läßt. Der aus dem Kupolofen austretende Materialstrom, der nicht unterbrochen wird, wird daher augenblicklich mit dem Inhalt des Vorofens beseitigt.

Die vom Vorofen 24, der schwenkbeweglichen Rinne 28 und der Endrinne 31 gebildete "Anordnung ist vorzugsweise auf dem Gestell 35 gelagert. Um eine Regulierung der Positionierung des Materialstromes auf die Rolle 34 zu ermöglichen, werden gemäß der Erfindung mehrere unabhängige Einrichtungen vorgesehen.

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Eine erste Einrichtung besteht aus einer Verstellmöglichkeit des Gestelles 35 entlang einer Richtung parallel zu seiner Schwenkachse, was üblicherweise eine Richtung ist, die senkrecht auf der Drehachse der Zentrifugalrollen steht. Es sei erwähnt, daß bei dieser Verstellung, die immer dann gering ist, wenn es sich um die Regulierung der Positionierung des Stromes auf die Rolle handelt, die Wand 26 vorzugsweise in einer Stellung bezüglich der Überlaufrinne 23 gehalten wird, welche es ermöglicht, die vorteilhaften Bedingungen zu bewahren, die aus der Verwendung dieser Wand herrühren. Aus diesem Grund ist die Wand 26 vorzugsweise am Kupolofen über nicht näher dargestellte mechanische Einrichtungen gelagert.

Die zuvor erwähnte Bewegung, die als längsgerichtet bezeichnet wurde, kann durch eine quergerichtete Bewegung komplettiert werden, die senkrecht auf der zuvor erwähnten Richtung steht. Diese transversale Bewegung wird vorzugsweise in Höhe der Endrinne 31 ausgeführt und stellt ebenso die korrekte Positionierung des Auftreffens des Materialstromes auf die Rolle 34 sicher.

Bei einer besonderen Ausführungsform kann die Anordnung, die von der schwenkbeweglichen Rinne 2 8 und den Elementen gebildet wird, die die Endrinne 31 bilden - diese letztere kann natürlich von einer Mehrzahl von teleskopartig zueinander angeordneten Elementen gebildet werden auf einem Bewegungstisch befestigt sein, der formschlüssig auf dem Gestell angeordnet ist. Dieser Bewegungstisch ermöglicht eine Verstellung gemäß einer Kombination zweier aufeinander senkrecht stehender Richtungen. Die Bewegungen werden beispielsweise mittels zweier linearer Elektromotoren oder zweier Hebevorrichtungen ermöglicht. Dieser Bewegungstisch ist vorteilhafterweise auf einem Luftkissen gelagert, um seine Verstellungen zu erleichtern .

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Die Kombination dieser Steuer- bzw. Regeleinrichtungen für die Beschickung mit Einrichtungen zur Steuerung des Auftreffpunktes auf die Rolle, beispielsweise optischer Einrichtungen, ermöglicht eine automatische Regulierung,. Selbstverständlich ist auch eine Regulierung bzw. Steuerung von Hand möglich.

Es sind Versuche zum Vergleich unternommen worden, wobei für ein und diesselbe Vorrichtung und unter den gleichen Bedingungen eine Beschickung über eine einfache Rinne wie sie in Fig. 1 dargestellt ist oder eine Anordnung mit Vorofen, Schwenkrinne und einer Rinne gemäß Fig. 4 und 5 benutzt wurden.

Um die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen zu können, sind diese Versuche unter Bedingungen ausgeführt worden, die sich im Hinblick auf die Stabilität der Beschickung voraussichtlich als weniger zufriedenstellend herausgestellt hätten. Diese Bedingung^en entsprechen der Art von Kupolofen, die zum Schmelzen des Materials verwendet wird, wobei eine relativ hohe Ausströmmenge auftritt. Erfahrungsgemäß ist die Gleichmaß igekeit des Betriebes derartiger Kupolöfen umso weniger gut als man sich deren oberen bzw. unteren Produktionsgrenzen nähert.

So können bei dem für diese Versuche verwendeten Kupolofen, der eine maximale Ausströmmenge in der Größenordnung von 7 - 8000 kg/h ermöglicht, die momentanen festgestellten Änderungen der Ausströmmenge 10 % für die höchsten Ausströmmengen erreichen, während sie beispielsweise bei einer Ausströmmenge von 3000 kg/h unterhalb von 5 % bleiben.

In jedem Fall beeinflussen diese beträchtlichen Veränderungen notwendigerweise die Produktionsbedingungen der Fasern und folglich beeinflussen sie den Gütegrad der

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Fasern, der als das Verhältnis bzw. die Menge an Materialmasse definiert ist, welche im Endprodukt eine ausreichende Feinheit im Vergleich zu derjenigen des vom Kupolofen gelieferten Materials aufweist. 5

Für die durchgeführten Messungen bei diesen Versuchen ist willkürlich eine Grenze der Feinheit von 4 0 Mikrometer angenommen worden. Es wurden nur Fasern in Betracht gezogen, deren Durchmesser unterhalb dieser Grenze lag.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform betrug die Kapazität des Speichers ungefähr 80 Liter. Bei einer Ausströmmenge von 6500 kg/h unter Berücksichtigung einer spezifischen Masse des Materials in der Größenordnung von 2,7 entspricht ein derartiger Speicher ungefähr zwei Produktionsminuten. Selbstverständlich kann ein Speicher mit größerem Volumen bei erhöhten Ausströmmengen verwendet werden, um die mittlere Stillstandszeit im Speicher zu erhöhen und die Feinheit des Materials zu verbessern.

Selbst unter Zugrundelegung dieser begrenzten Bedingungen hat bei einer Ausströmmenge der Größenordnung von 6500 kg/h die erfindungsgemäße Vorrichtung eine beträchtliche Verbesserung der Regelmäßigkeit der Beschik- kung ermöglicht. Die momentane Veränderung der Ausströmmenge überschritt nicht 2 % der mittleren Ausströmmenge.

Diese Verbesserung ermöglicht eine sehr beträchtliche Steigerung des Gütegrades und Leistungsgrades bei der Faserherstellung, wie beispielsweise 8-10 Punkte gemäß den Versuchen. Eine analoge Verbesserung, selbst wenn sie etwas geringer ist, ist ebenso bei Einrichtungen festgestellt worden, die stärker begrenzt sind, wie beispielsweise auf 3000 kg/h.

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Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die Beseitung der Schwierigkeiten, die mit dem Vor-

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handensein von heterogenen Teilchen wie beispielsweise Kokspartikeln oder das Vorhandensein von Guß im Material des Kupolofens verbunden sind. Die Unterbrechungen der Produktion sind weniger häufig und dauern nur sehr kurz. Das Verhalten dieser Produktionsart wird folglicher Weise in großem Umfange verbessert.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der kontinuierlichen Beschickung einer Faserherstellungsvorrichtung mit ausziehbarem Material, das von einem Kupolofen geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Kupolofen gelieferte Material, das zur Faserherstellungsvorrichtung gefördert wird, einen Vorrat bzw. Speicher bildet, der eine freie Oberfläche aufweist, die ausreicht, damit die momentanen Änderungen der Ausströmmenge beim Austritt aus dem Vorrat nicht mehr als 2 % der mittleren Ausströmmenge übersteigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorrates als Funktion der Verbrauchsausströmmenge derart gebildet ist, daß es
zwischen 30 Sekunden und drei Minuten Betriebsdauer entspricht.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorrates und die Verweilzeit, die daraus resultiert, derart gewählt werden, daß die Absenkung der Temperatur des Materials unterhalb von 100 C gehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die freie Oberfläche des Vorrates eine Sperre auf die Materialbahn angeordnet wird, um die auf der Oberfläche schwimmenden heterogenen Partikel zurückzuhalten.

5. Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Beschikkung einer Faserproduktionsvorrichtung mit ausziehbarem Material, in welcher das ausziehbare Material, das von einem Kupolofen (11, 22) geliefert wird, zu einer Anordnung (6, 16, 34) zum Bilden von Fasern gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorherd bzw. Vorofen (13, 24) vorgesehen ist, der einen Speicher bzw. Vorrat auf der Bahn des Materials bildet, das im Speicher eine freie Oberfläche bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material an der freien Oberfläche des Speichers bzw. Vorrates in einem Bereich (25) dieser Fläche geneigt ist, die von einer Wand (26), die teilweise eingetaucht ist, begrenzt ist, wobei der Austrag des Materials über einen Überlauf erfolgt, der außerhalb der Zone bzw. des Bereichs (25) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in dem Vorherd bzw. Vorofen an einer Stelle eingeleitet wird, die entfernt von der Entleerungsstelle angeordnet ist, und einer anderen Richtung folgt als diejenige der Entleerung.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegliche Ablenkeinrichtung zwischen dem Überlaufstutzen (14), durch den das Material aus dem Vorherd (24) abgeleitet wird, und einer Rinne (15) anordenbar ist, welche das Material zur Vorrichtung zur Bildung der Fasern leitet, wobei die Ablenkeinrichtung in dieser Stellung das Material auf eine Flußrinne (17) zur Erde bzw. einem Abführbehälter ableitet und wobei die Ablenkplatte in eine Arbeitsstellung schwenkbar ist, in der sich kein Hindernis mehr für die Bewegungsbahn des Materials bildet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß darüber hinaus auf der Bewegungsbahn des Materials eine schwingende bzw. kippende Rinne (28) vorgesehen ist, die ihrer Stellung gemäß das Material entweder auf die Bahn, die zur Vorrichtung zur Bildung der Fasern führt, oder auf eine Rinne (30) zur Erde dirigiert.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorherd bzw. Vorofen (24) drehbeweglich bezüglich eines Gestelles (35), daß ihn trägt, gelagert ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsanordnung, die das Material über die Rinne aus dem Kupolofen

(22) bis zur Vorrichtung zur Bildung der Fasern (34) leitet, auf einem beweglichen Fahrgestell (35) angeordnet ist, das ggf. bezüglich seines Standortes veränderbar ist, oder das die Ausschüttung des Materials in Richtung der Verstellung des Fahrgestelles

(35) ausführt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da-

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durch gekennzeichnet, daß die letzte Leitung auf der Bahn des Materials vor seiner Entleerung auf die Vorrichtung zur Bildung der Fasern von einer beweglichen Rinne in Richtung deren Längserstreckung (15,

31) gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung, die von der schwingenden bzw. schwenkenden Rinne und einer Rinne (31) gebildet ist, auf einem beweglichen Tisch befestigt ist, der von dem Fahrgestell (35) getragen wird, wobei der Tisch mittels einer Motoreinrichtung die Verschiebung gemäß einer Kombination zweier Kompunenten, die aufeinander senkrecht stehen, ermöglicht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbewegung der Stellung der Elemente, die das Material fördern, gesteuert ist, wobei die Bewegung durch die Steuerbzw. Regeleinrichtung für den Auftreffpunkt bei der Ausschüttung des Materials auf die Anordnung zur Bildung der Fasern gesteuert bzw. geregelt ist.