專利名稱：制造礦物棉的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種把熔融礦物材料送入一如權利要求1的開頭句子所限定的旋轉器中來制造礦物棉的方法，還涉及一種用如權利要求2的開頭句子所限定的一旋轉器以內部離心來使礦物材料纖維化的設備。
可以通過內部離心來制造高品質的礦物纖維，其中礦物熔融液被送入一旋轉器內部，該旋轉器高速旋轉，并在圓周壁上有多個小孔，使熔融液通過這些小孔以具有對應小直徑的熔融液絲排出。排出的絲受到一環(huán)狀燃燒器的鼓風，從而細化成所需細度的纖維，然后固化并累集在一下面的輸送機上，由此形成礦物纖維墊。這種工藝在本領域中被稱為所謂的TEL工藝。
有了這種纖維化裝置，就可使不同成分的礦物材料纖維化。這種礦物成分可能具有高的、一般的或低的熔融點，因此需要不同的纖維化溫度。另一方面，這種纖維化裝置的燃燒器在一特定的最佳調整下運行，因此在一應基本上不變的特定的運行溫度下運行，從而不會脫離燃燒器最佳運行范圍。所以，通過最佳運行調整，燃燒器的鼓風氣體的溫度在1550-1600℃范圍內，這對于纖維化高熔融點玻璃來講是一個合適的溫度。通過燃燒器調整的較小變化，該溫度可下降到例如仍然接近最佳燃燒器調節(jié)的1300-1350℃，以適應低熔融點玻璃不同的溫度需要。
低熔融點材料絲的過加熱會導致其粘度下降到這樣一種程度，即被鼓風氣體細化的熔融液會在固化之前離開細化區(qū)域，以致在表面張力的影響下，這些仍然處在熔融態(tài)的纖維將會在所形成的礦物棉墊中變成不希望有的未纖維化的顆粒。
因此，就需要用低至1200℃或甚至更低的溫度來使象低熔融點玻璃之類的其它礦物材料纖維化。通過改變燃燒器的調整，把燃燒器出口溫度下降到可能導致不希望出現(xiàn)的非最佳燃燒器工況這種程度。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種方法和設備，這種方法和設備允許低熔融點礦物材料纖維化所需要的鼓風氣體的溫度基本上比在最佳運行條件下的燃燒器所產(chǎn)生的溫度低。
實現(xiàn)此目的的方法在于，燃燒器的排出區(qū)域被再分成一個環(huán)狀徑向內部熱區(qū)域和一溫度相對比較低的環(huán)狀徑向外部冷卻區(qū)域。實現(xiàn)此目的的結構在于，在燃燒器出口的外圓周壁設置空氣之類冷卻氣體的噴射裝置，噴射方向基本上在噴射范圍內橫向于燃燒器氣體的流動方向。
因此，對于本發(fā)明，在進入燃燒器的可燃物減少或冷卻空氣與燃燒器氣體預混合的情況下，鼓風氣體的溫度不會均勻地下降。結果，徑向內部區(qū)域仍然比較熱，甚至可能保持在未被冷卻的燃燒器氣體的溫度。這種作用是需要的，因為在旋轉器圓周壁中的數(shù)排小孔區(qū)域應該保持在液相線或玻璃透明消失或結晶的溫度之上的一些比較高的溫度，以允許玻璃流通過小孔。
另一方面，需要相當快地把細化的纖維冷卻下來，以使它們充分固化，以避免細化纖維在表面張力的作用下的回彈效應而成為顆粒狀，還應防止在溫度強烈作用下玻璃易揮發(fā)成分例如鈉的揮發(fā)。這種低品質纖維、材料顆?；蚱渌抢w維形式還導致最終形成的礦物綿織物中的非纖維化顆粒的含量增加。由徑向外部冷卻區(qū)域所產(chǎn)生的相當急劇的冷卻效應趨向于避免這種不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。
此外，通過燃燒器出口的外周壁注入的冷卻氣體不會在材料成分改變的情況下在燃燒器中增加任何大量的重新調整工作。例如，如果要使高熔融點玻璃纖維化，可簡單地阻斷冷卻空氣的進入，而在使低熔融點玻璃纖維化的情況下，只要簡單地轉動一閥，就可供給任何需要量的冷卻空氣。因此，不需要做任何很大的努力就可獲得用于要纖維化的任何材料成分的最佳調整。
冷卻氣體的噴射方向基本上橫向于燃燒器氣體的流動方向這一事實可避免燃燒器氣體的沖量和動能作用的任何顯著增加。因此，冷卻氣體的進入不會顯著改變燃燒器氣體所產(chǎn)生的細化作用，使得冷卻氣體的進入不會改變設備有關這方面的運行條件。而冷卻氣體的冷卻作用卻會增加礦物材料的粘度，這基本上通過引入冷卻氣體來增加總氣體流的能量來予以平衡。因此，包括細化作用在內的設備運行條件基本保持不變，它與為調節(jié)玻璃成分纖維化所需的溫度而供應的冷卻氣體的量的多少無關。
從PCT 94/04469中可知，有一個在燃燒器出口的徑向外面的位置的供應冷卻空氣的附加的外鼓風機。在這種情況下，燃燒器出口徑向地位于旋轉器上外邊緣的里面。這種結構主要適用于高熔融點和在熔融點具有低粘度的硬玻璃的纖維化。在此已知實施例中，冷卻空氣在細化成纖維的工作接近完成的地方與在旋轉器外周圍的鼓風氣體流交叉，以使該處的粘度增加。該鼓風機的氣體流基本上平行于鼓風氣體流，從而增加混合氣流的沖量和動能。但是，對于本發(fā)明，燃燒器出口排出的氣體本身在不顯著增加其沖量的情況下以特定不均勻的方式冷卻下來，使礦物材料纖維化，與這一溫度特性相比，沒有冷卻的鼓風氣體的溫度過度的高以致產(chǎn)生出未纖維化的顆粒。
次要權利要求還包括發(fā)明的設備改進。
在一較佳實施例中，各通孔形式的小孔的直徑在1至3mm之間，最好在2mm左右。這樣，就可獲得冷卻氣體滲入鼓風氣本流的合適的流動條件。
較好的是以通孔形式平均分布的兩相鄰小孔間的間距在2至15mm之間，尤其是在5至12mm之間，對于單排結構最好取較大值，對于多排結構在不同排的交錯排列小孔間測得的間距取較小值。兩排之間的間距一般在2至10mm之間。
此外，噴射裝置可包括一至少是一條連續(xù)的圓環(huán)狹縫形式的出口，這種結構只要調節(jié)狹縫槽的寬度就可方便地調節(jié)流動特性。此狹縫的寬度一般在0.3至1mm之間。
本發(fā)明的其它優(yōu)點、細節(jié)和特征通過下面結合附圖的描述將會顯得更清楚。


圖1是本發(fā)明設備的縱向剖視圖；圖1a是圖1細節(jié)的放大視圖，但它作為另一個實施例；圖1b是圖1a視圖的一種改變；圖2是正好在出口區(qū)域之下的燃燒器出口寬度上的溫度分布曲線；以及圖3是在離心裝置的旋轉器外周壁徑向向外所形成的溫度分布曲線。
如在圖1中用簡化方式表示的設備的纖維化裝置主要包括旋轉器1，該旋轉器的外周壁2有多個排出小孔。外周壁2通過一連接圈4連接于一邊緣3，該連接圈4由于其形狀也稱作“面罩”。如附圖所示，外周壁2、面罩4和邊緣3總體上以單一整體件形成。
邊緣3安裝在一支承軸5上，在所示的實施例中該軸5是空心的，通過該空心軸的空腔供應熔融礦物材料。
此外支承軸5、或甚至是邊緣3支承一同軸分配裝置6，通常稱作一“杯子”或“籃子”。具有一外周壁的分配杯6用作旋轉器的底壁，其中分配杯6的外周壁有數(shù)量相對少的、直徑相對大的小孔。通過把熔融礦物材料流分成多個遍布外周壁2的內圓周面的纖絲來分配它們。
旋轉器1的周圍有多種加熱裝置一環(huán)狀中頻線圈7，主要是加熱旋轉器1的底部，尤其是為了補償燃燒器的加熱不足以及接觸環(huán)境空氣時的冷卻，這些環(huán)境空氣由于旋轉器1旋轉時吸入大量的空氣而明顯冷卻下來；以及一水冷環(huán)狀外部燃燒器8。外部燃燒器8圓周壁9和10的端部與旋轉器1稍微離開一點距離，例如距離5mm數(shù)量級，使內壁10與旋轉器1的上外邊緣基本齊平。
環(huán)狀外部燃燒器8產(chǎn)生基本垂直指向的、并由此沿外周壁2通過的高溫高速氣流。氣流一方面用來加熱或保持外周壁2的溫度，另一方面幫助噴出的熔融礦物質絲細化成纖維。
如附圖所示，最好在較大的徑向間隔處設置一冷空氣的鼓風機圈11圍繞外部燃燒器8，這樣做的主要目的是限制熱空氣流的徑向膨脹，從而防止所形成的纖維與環(huán)狀磁體7接觸。
旋轉器1的外加熱器通過一內環(huán)狀燃燒器12補充在其內部，該內環(huán)狀燃燒器12位于支承軸5的內部，并在纖維化裝置的啟動狀態(tài)過程中為了預加熱杯子6才使用。
如上所述的纖維化裝置的一般結構是傳統(tǒng)的。根據(jù)本發(fā)明，外周壁9的含有冷卻腔14的環(huán)狀管道再被一分割壁15所分開，以便提供一冷卻空氣的低壓腔16(lower plenum chamber)。低壓腔16通過一系列在外周壁9中的小孔17與燃燒器出口流體連通。冷卻空氣或任何其它冷卻氣體通過小孔17進入燃燒器出口并在那兒與燃燒器氣體混合。
小孔17橫向延伸于燃燒器出口中的燃燒器氣體的流動方向。因此，由燃燒器出口排出的鼓風氣體的動能不會有明顯的改變，使細化條件不會因冷卻空氣的存在與否而受到顯著的影響。
小孔17的形式和排列可適應給定情況的要求。在圖中所示的例子中，有一排直徑為2mm、相鄰間距為10mm的小孔17?？紤]到旋轉器的直徑為400mm，在環(huán)狀管道13的整個圓周上設置一排均勻分布的120個小孔17。
如果適合的話，小孔17也可排列成兩排或更多排，圖1a示出這樣一種實施例的例子，在該例子中，不同排的相鄰2mm小孔17間的間距是5.5mm。還可用如圖1b所示的狹縫18來代替小孔17，可允許如圖1b雙箭頭所示有利地調節(jié)狹縫的垂直寬度。有了這種小孔17或狹縫18可替換的結構，就可在任一給定情況下，滿足實際用途的各種需要。
在圖2和3中，示出了兩個實際實施例所測得的溫度分布。圖2示出一燃燒器出口的排出區(qū)域下面1mm處的溫度分布情況，而圖3示出在燃燒器出口的排出區(qū)域下面19mm距離處的旋轉器1的外周壁2中最上面小孔的高度的溫度分布。在圖2和3中給出測量的橫坐標的徑向距離是從出口壁9開始測量的。
在如圖1a所示的具有兩排小孔17的一實施例中測得溫度分布曲線A，而曲線B是沒有噴射冷卻氣體時的溫度分布曲線。
曲線A和B本身就很能說明問題。圖2顯示冷卻氣體在左側降低了用C標出的被冷卻的區(qū)域的溫度的效應。如圖3所示，靠近旋轉器1周邊的溫度上升了，而在旋轉器1徑向幾毫米之外的被冷卻的區(qū)域C的溫度卻急劇地下降，從而有助于細化纖維的迅速固化。
以上結合由低熔融點玻璃制造纖維而重點地描述了本發(fā)明所產(chǎn)生的作用。但顯而易見，如果總的提高燃燒器的溫度，接著通過小孔17或狹縫18供應冷卻空氣使之下降，這些作用還可用于具有高熔融點礦物材料的纖維化。
權利要求
1.一種把熔融礦物材料送入一旋轉器(1)的制造礦物棉的方法，所述旋轉器的外周壁(2)包括多個小直徑的小孔，所述熔融礦物材料通過這些小孔離心成絲，這些絲受到一沿所述旋轉器(1)的所述外周壁(2)流動并把它加熱的氣流的細化作用的補充，所述氣流由一與旋轉器(1)同軸設置的同軸環(huán)狀燃燒器(8)所產(chǎn)生，其特征在于，所述燃燒器(8)的排出區(qū)域再被分成一環(huán)狀徑向內部熱區(qū)域和一溫度相當?shù)偷沫h(huán)狀徑向外部冷卻區(qū)域。
2.一種用內部離心手段使礦物材料纖維化的設備，所述設備有一旋轉器(1)，所述旋轉器的外周壁(2)包括多個小直徑的小孔，所述熔融礦物材料通過這些小孔離心成絲，這些絲受到一沿所述旋轉器(1)的所述外周壁(2)流動并把它加熱的氣流的細化作用的補充，所述氣流由一與旋轉器(1)同軸設置的同軸環(huán)狀外部燃燒器(8)所產(chǎn)生，其特征在于，在燃燒器出口的外周壁(9)中設置供空氣之類的冷卻氣體用的噴射裝置(17，18)，在噴射區(qū)域內，噴射方向基本上橫向于燃燒器氣體的流動方向。
3.如權利要求2所述的設備，其特征在于，通孔形式的各小孔(17)的直徑在1至3mm之間，最好在2mm左右。
4.如權利要求2或3所述的設備，其特征在于，平均分布的諸孔的兩相鄰孔之間的間距在2至15mm之間，最好在5至12mm之間。
5.如權利要求4所述的設備，其特征在于，所述孔以多個至少兩排形式設置，相鄰排的間距在2至10mm之間，最好是5mm。
6.如權利要求2至5中的任一項所述的設備，其特征在于，所述噴射裝置包括一連續(xù)的環(huán)形狹縫(18)形式的出口。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，所述狹縫(18)的寬度在0.3至1mm之間。
8.如權利要求6或7所述的設備，其特征在于，所述狹縫的寬度是可調的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種把熔融礦物材料 送入一旋轉器(1)的制造礦物棉的方法,旋轉器的外周壁(2)包括多個小直徑的小孔,熔融礦物材料通過這些小孔離心成絲,這些絲受到一沿旋轉器(1)的外周壁(2)流動并把它加熱的氣流的細化作用的補充,氣流由一與旋轉器(1)同軸設置的同軸環(huán)狀燃燒器(8)所產(chǎn)生,燃燒器(8)的排出區(qū)域再被分成一環(huán)狀徑向內部熱區(qū)域和一溫度相當?shù)偷沫h(huán)狀徑向外部冷卻區(qū)域。本發(fā)明還涉及實施該方法的設備。
文檔編號C03B37/04GK1172464SQ96191261
公開日1998年2月4日 申請日期1996年10月23日 優(yōu)先權日1995年10月27日
發(fā)明者阿蘭·揚, 讓－馬里耶·圖弗南, 讓-伊夫·奧貝 申請人:伊索弗·圣-戈班