AT394545B - Verfahren und vorrichtung fuer die regelung der kontinuierlichen zufuehrung von schmelzfluessigem material zu einer faserproduktionseinheit - Google Patents

Description

AT 394 545 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Regelung der kontinuierlichen Zuführung von schmelzflüssigem Material zu einer Faserproduktionseinheit, wobei das Material aus einem Schachtofen kommend zur Peripherie eines ersten Zentrifugierrades geführt und dann sukzessive auf anschließende, zueinander gegenläufig drehende Räder geführt wird, wobei ein Teil des an den Rädern haftenden und sich dann in Form von Fasern lösenden Materials von einem Gasstrom aufgenommen wird, der längs der Peripherie der Räder abgegeben wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Einspeisung von schmelzflüssigem Material in eine Anlage zur Faserherstellung.

Diese Methoden zur Faserherstellung werden sehr häufig in industriellem Maßstab bei Materialien angewandt, deren Verarbeitungstemperatur verhältnismäßig hoch liegt. Es handelt sich dabei insbesondere um Materialien wie Basaltgestein, Hochofenschlacke oder Verbindungen auf der Basis solcher Schlacken, und ganz besonders um Gläser, die erst bei hoher Temperatur schmelzen.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Mineralfaserprodukten (AT-PS 380 467, US-PS 3 323 887) erfolgt die Zufuhrregelung durch eine Kipprinne, welche die Schmelze entweder zur Faserproduktionseinheit oder zu Boden leitet Auch die Kombination aus fester und vibrierender Schmelzrinne ist bekannt (US-PS 2 663 051). Bei der Glasfaserherstellung ist es dagegen üblich (US-PS 3 476 538, US-PS 4 011 070), die Schmelzmengen in einzelnen Reservoirs zu regeln, um ein Abreißen des Fadens beim Ziehen durch einen Ziehstein zu vermeiden. Bei der Glasplattenherstellung stehen auch Schnellverschlüsse für den Glasstrom in Verwendung (US-PS 1 677 275).

Der Einsatz dieser Methoden ist in mehrfacher Hinsicht wichtig. So werden aus Gläsern mit hohem Schmelzpunkt hergestellte Fasern vorteilhafterweise für Werkstoffe benutzt, die feuerbeständig sein sollen. Die Kosten der Herstellung derartiger Fasern sind auch verhältnismäßig niedrig gegenüber den Kosten, die bei anderen Methoden der Faserherstellung entstehen. Jedoch zeigen sich bei der genannten Methode bestimmte Nachteile. Ein besonderer Nachtei ist, daß die Ausbeute des Verfahrens selbst dann nicht ganz zufriedenstellend ist, wenn unter den günstigsten bislang bekannten Bedingungen gearbeitet wird. Zusammen mit den Fasern entsteht eine nicht zu vernachlässigende Menge von nicht zerfaserten Produkten, die die Produktionsausbeute herabsetzen. Andererseits verbleibt trotz systematischer Aussonderung ein Teil des Nichtzerfaserten in den gewonnenen Produkten und verändert deren Eigenschaften.

Aus diesen Gründen sollten bei den genannten Methoden Verbesserungen vorgenommen werden, die eine bessere Umwandlung der geschmolzenen Masse ergeben, und in dieser Richtung sind bereits zahlreiche Versuche angestellt worden.

Bestimmte Untersuchungen haben sich vor allem mit den Zentrifugierbedingungen beschäftigt, und man hat die besten Kombinationen von Durchmessern und Drehgeschwindigkeiten der Räder zu ermitteln versucht. Andere Untersuchungen betrafen die Umgebung der Räder und insbesondere die Gasströme, die längs der Räder fließen und die dazu bestimmt sind, Fasern und Nichtzerfasertes voneinander zu trennen und augh das Ausziehen der Fasern zu unterstützen.

Es gibt zahlreiche Vorschläge auch hinsichtlich des Oberflächenzustands der Räder mit dem Ziel, das "Mitnehmen" des Materials und infolgedessen das Ausziehen der Fasern zu fördern.

Dabei konnten wesentliche Verbesserungen erzielt werden. Dennoch ist eine Erhöhung der Ausbeute wünschenswert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Methode für diese Art der Faserherstellung zu entwickeln. Ziel der Erfindung ist insbesondere eine Technik, die eine bessere Ausbeute der Umwandlung in Fasern erbringt und mithin Produkte liefert, die weniger Unzerfasertes enthalten.

Die Erfinder haben gezeigt, daß es möglich ist, die Faserbildung zu verbessern, indem die Bedingungen genauer überwacht werden, unter denen das geschmolzene Material, aus dem die Fasern gebildet werden sollen, von dem Schmelzraum auf die Zentrifugierräder geführt wird.

Die Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, zeigten, daß die Einspeisung von geschmolzenem Material bei der üblichen Ausführungsweise sehr merklichen Änderungen der Abgabemenge unterworfen ist. Die Untersuchungen haben ferner ergeben, daß diese Änderungen der Abgabemenge zu einer Herabsetzung der Ausbeute bei der Umwandlung zu Fasern führen. Üblicherweise wird die Vorbereitung des zu zerfasernden Materials bei diesen Methoden in als Schachtofen bezeichneten Schmelzöfen nach einem Verfahren vorgenommen, das den Verfahren in der Gießereitechnik nahekommt. Der Schachtofen wird in seinem oberen Teil gefüllt, wobei eine Schicht des Gemisches, das das zu zerfasernde Material bildet, mit einer Schicht Koks abwechselt. Die Verbrennung des Kokses mit an der Basis des Schachtofens eingeblasener Luft bringt die Charge auf die Temperatur, die erforderlich ist, um das das zu zerfasernde Gemisch darstellende Material schmelzen zu lassen. Am Abstichloch des Schachtofens herrscht eine ständige Konkurrenz zwischen dem schmelzenden Material und dem Druck, der von dem austretenden Gas ausgeübt wird. Diese Konkurrenz fühlt zu stoßweisem Ausfließen.

Durch die Anwendung der Technik des Schmelzens im Schachtofen ergeben sich noch weitere Schwierigkeiten. Unabhängig von dem ungleichmäßigen Austreten von schmelzflüssigem Material können noch andere Faktoren die Einspeisung stören. Insbesondere kann es sich um kurzzeitige Temperaturänderungen handeln, die mit den Änderungen der Abgabemenge mehr oder weniger unmittelbar in Verbindung stehen. Es kann sich auch um das Auftreten von Elementen handeln, die in dem Materialfluß unerwünscht sind. -2-

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Beispielsweise kann der Materialfluß mehr oder weniger große glühende Koksteilchen mitführen.

Wenn irgend möglich, müssen diese Teilchen ausgesondert werden. Gelangen nämlich diese Teilchen bis in die Kammer, in welcher die entstandenen Fasern mit einem organischen Bindemittelüberzug versehen werden, so stellen sie eine nicht zu vernachlässigende Entzündungsgefahr dar, weshalb das hergestellte Produkt verworfen werden muß.

Weitere Fremdelemente können aus den Rohstoffen herriihren, die für den Aufbau des zu zerfasernden Materials haangezogen werden. Es können unschmelzbare Teilchen mitgeführt werden, aber vor allem kommt es, wenn in dem Ansatz zur Verbesserung der Feuerfestigkeit der Fasern eine gewisse Menge Eisenoxid enthalten ist, nicht selten zur Bildung einer geringen Menge Gußeisen. Wird dieses Gußeisen in dem schmelzflüssigen ' Material mitgeführt, so verschleißen die Zentrifugierräder sehr schnell.

Gewöhnlich befindet sich das Abstichloch des Schachtofens ein wenig oberhalb des Bodens, so daß das entstandene Gußeisen sich im unteren Teil ansammelt, von wo es in regelmäßigen Zeitabständen durch Entleerung abgezogen wird. Jedoch ist ein derartiges Vorgehen unbequem und erfordert eine zeitweilige Unterbrechung der Produktion. Im übrigen gelingt diese Trennung wegen der hohen Viskosität des schmelzflüssigen Materials nicht immer vollkommen, und Gußeisentropfen können in dem Fluß des schmelzflüssigen Materials mitgeführt werden.

Mit der Erfindung soll die Gleichmäßigkeit der Einspeisung von zu zerfaserndem Material bei den oben beschriebenen Produktionsmethoden, bei welchen das Material in einem Schachtofen geschmolzen wird, verbessert werden. Insbesondere soll nach der Erfindung die Gleichmäßigkeit der Abgabe und die Gleichmäßigkeit der Temperatur des Materials, das der Faserbildungsvorrichtung zugeleitet wird, verbessert werden.

Weiter sollen erfindungsgemäß die Fremdelemente, die mit dem geschmolzenen Material mitgeführt werden können, abgeschieden werden, bevor sie die Zentrifugiervorrichtung erreichen.

Allgemein soll erfindungsgemäß die Ausbeute bei der Umwandlung des Materials zu Fasern verbessert werden.

Die Erfinder haben gezeigt, daß sich sehr merkliche Verbesserungen erreichen ließen, wenn das im geschmolzenen Zustand befindliche, vom Schachtofen gelieferte Material vor der Zuführung zum ersten Zentrifugierrad einen Vorrat bildet, der eine ausreichende freie Oberfläche aufweist, um momentane Schwankungen der Fördermenge am Ausgang des Vorrats auf weniger als 2 % der mittleren Fördermenge zu begrenzen.

Gewöhnlich wird das aus dem Schachtofen austretende schmelzflüssige Material unmittelbar über eine oder mehrere Ablaufrinnen der Faserbildungsvorrichtung zugeführt. Diese Ablaufrinnen sollen das Material nur weiterleiten. Im praktischen Betrieb ist man auch bestrebt, den Schachtofen ganz in der Nähe der Zentrifugiereinrichtung anzuordnen, um eine Abkühlung des schmelzflüssigen Materials zu verhindern. Infolgedessen werden für die Überführung des Materials aus dem Schachtofen bis zu dem ersten Zentrifugierrad nur einige Sekundenbruchteile benötigt, und die Überführung ist umso ungleichmäßiger, je größer die Abgabemenge ist.

Die Zwischenschaltung eines Vorrats in die Bahn des Materials erlaubt eine bessere Kontrolle der Einspeisung. Der Vorrat kann in unterschiedlicher Weise angelegt sein. Vorzugsweise und insbesondere wegen der einfacheren Wartung fließt das Material in gegenüber der Atmosphäre offenen Leitungen. Mit anderen Worten: das Material wird von dem Augenblick seines Austritts aus dem Schachtofen an nicht in einem umschlossenen Raum geführt. Der erfindungsgemäß vorgesehene Vorrat besitzt ebenfalls eine offene Oberfläche. Diese Fläche und damit die Abmessungen des Vorrats werden so gewählt, daß die kurzzeitigen Änderungen des Zustroms von aus dem Schachtofen austretenden Material nur sehr geringfügige Spiegeländerungen in dem Vorrat herbeiführen. Unter diesen Umständen wird, unabhängig davon, wie das Material diesen Voirat verläßt, der Materialdurchsatz nur wenig beeinflußt.

Vorzugsweise wird die freie Oberfläche des Vorrats so gewählt, daß unter Berücksichtigung der festgestellten Abgabeänderungen des Schachtofens die Änderungen am Ausgang des Vorrats 4 % der mittleren Abgabemenge nicht überschreiten und vorzugsweise unter 2 % bleiben.

Das Volumen des Vorrats ermöglicht außerdem eine gute Homogenisierung des Materials sowohl hinsichtlich seiner Zusammensetzung als auch hinsichtlich seiner Temperatur. Je größer das Volumen ist, und unter der Voraussetzung, daß sich keine "toten" Winkel bilden, d. h. Zonen, in denen das Material nicht ständig durchmischt wird, umso besser ist die erreichbare Homogenisierung. In der Praxis ist das Volumen jedoch begrenzt. Sobald das Material den Schachtofen verlassen hat, kühlt es sich ab. In dem Vorrat ist die Abkühlung umso kräftiger, je größer die Berührungsflächen mit den Wänden des Behälters sind, in dem der Vorrat gebildet wird, und infolgedessen, je größer damit auch das Materialvolumen ist. Außerdem findet eine Abkühlung an der freien Oberfläche statt. Die Abkühlung muß je nach der Temperatur, die erforderlich ist, um gute Bedingungen für die Faserbildung zu erreichen, begrenzt werden. Das Vorratsvolumen ist daher unter Berücksichtigung der Temperatur am Eingang, der Materialabgabe und der am Ausgang erforderlichen Temperatur zu wählen.

Außerdem würde eine zu starke Abkühlung äußerstenfalls zu einer Entglasung des Materials in den kühlsten Bereichen führen. Ein Teil des Vorratsvolumens würde auf diese Weise nicht genutzt werden können. Das Vorhandensein von verfestigten Massen kann außerdem die Verhältnisse der Materialzirkulation verändern und die geforderte Homogenisierungswirkung herabsetzen. Wenn sich bei der Ausübung der Erfindung unter Umständen -3-

AT 394 545 B lokal entglaste Zonen bilden, so sind diese immer beschränkt und verändern die Fließbedingungen und die Aufenthaltszeit des Materials in dem Vorrat nicht merklich.

Unter den üblichen Zuführungsbedingungen ist die mittlere Aufenthaltsdauer des Materials in dem Vorrat, die die Erzielung einer guten Homogenisierung ohne Gefahr einer übermäßigen Abkühlung erlaubt, nicht größer als 3 min und liegt vorzugsweise zwischen 30 s und 2 min.

Im Hinblick auf die Temperaturen des aus dem Schachtofen austretenden Materials und auf die im Bereich der Zentrifugiervorrichtung erforderlichen Temperaturen wird die Abkühlung in dem Vorrat normalerweise auf einen unter 100 °C liegenden Betrag begrenzt.

Um Wärmeverluste zu vermeiden und eine ausreichende Homogenisierungszeit beibehalten zu können, empfiehlt es sich, dem Vorrat eine verhältnismäßig "kompakte" Form zu geben. Diese Form ist auch für die Homogenisierung des Materials gut geeignet Die Homogenisierung wird außerdem begünstigt, wenn die Punkte für den Eintritt und den Abgang des Materials so gewählt werden, daß eine möglichst vollständige "Rührwirkung" eintritL

Strömungen, die das gesamte Volumen des Vorrats erfassen, fördern nicht nur die Homogenisierung des Materials sondern verhindern auch die Bildung von Erstarrungszonen.

Das Vorhandensein des erfindungsgemäßen Vorrats ermöglicht außerdem die Ausscheidung der oben erwähnten Fremdpartikel.

Beispielsweise schwimmen mitgenommene Koksteilchen, deren Dichte niedriger ist als die des schmelzflüssigen Materials, an der Oberfläche dieses Materials in dem Vorrat. Diese glühenden Teilchen verbrennen schnell in dem umgebenden Gas und verschwinden bei ausreichend langem Aufenthalt. Um ihre vollständige Verbrennung zu erleichtern, ist es erfmdungsgemäß vorteilhaft, an der freien Oberfläche des Vorrats Mittel vorzusehen, die eine Sperre bilden. Die Teilchen werden auf diese Weise zurückgehalten, bis sie verbrannt sind.

Die genannten Mittel bilden vorteilhafterweise eine Sperre in der freien Oberfläche des Vorrats, wobei sie die Zone umgeben, in der das Material in den Vorrat einfließt; sie bilden gleichzeitig einen Schutz gegen etwaige Spritzer. Dieser Schutz ist besonders zweckmäßig, wenn der Höhenunterschied zwischen dem Abstichloch und der freien Oberfläche des Vorrats groß ist und wenn infolgedessen die Hieß- und/oder Fallgeschwindigkeit hoch ist

Dieser Schutz kann vorteilhafterweise als Wand ausgeführt sein, die den Materialstrom umgibt - ohne ihn jedoch zu kanalisieren - und gleichzeitig gegen zu starken Wärmeaustausch mit der angrenzenden Atmosphäre Schutz bietet. Um eine Sperre an der Oberfläche zu bilden, taucht die Wand in den Materialvorrat ein. Die Höhe des eingetauchten Teils der Wand wird so reguliert, daß die Koksteilchen sie nicht überwinden können.

Die Abgabe des Materials erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise mittels eines Überlaufs von der Oberfläche des Vorrats aus. In diesem Falle kann man den Vorrat als Mittel zum Abscheiden von Gußeisen oder anderen Fremdteilen mit höherer Dichte, die sich am Boden des Vorrats ansammeln, benutzen. Von dort kann das Gußeisen durch regelmäßiges Entleeren entfernt werden, wobei die Produktion nur während einer äußerst kurzen Zeit gestört wird.

Wenn die Temperatur des aus dem Schachtofen austretenden Materials nicht genügend hoch ist, um die günstigsten Zerfaserungsbedingungen zu erreichen, kann eine Nachheizung des Materials in dem Vorrat vorgenommen werden, beispielsweise mit Hilfe eines Brenners, dessen Hammen auf die freie Oberfläche gerichtet werden.

Nachdem das Material den Vorrat verlassen hat, wird es mittels eines oder mehrerer aufeinanderfolgender Kanäle auf die Zerfaserungsvorrichtung geleitet. In dieser Bahn empfiehlt es sich, eine Vorrichtung vorzusehen, die die Strömung unter Umständen "gegen Erde" statt auf die Zerfaserüngsvorrichtung zu richten erlaubt. Bei diesem Vorgang wird der kontinuierlich fließende Strom, wenn aus irgendeinem Grunde die Faserherstellung vorübergehend unterbrochen werden muß, in ein Auffangbecken gelenkt

Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, am Ausgang des Vorrats eine kippbare Ablaufrinne vorzusehen, die es in kürzester Zeit erlaubt, von dem normalen Strom auf den Strom zur Erde umzuschalten.

Es ist außerdem vorteilhaft, am Ende des Weges zur Leitung des Materials bis auf die Zentrifugierräder eine Ablenkplatte oder Abschlußrinne vorzusehen, deren Orientierung verändert werden kann, um eine ganz einwandfreie Ausrichtung des Stroms auf das erste Rad herbeizuführen.

Die Anordnung von aufeinanderfolgenden Leitungen zwischen dem Vorrat und der Faserbildungsvoirichtung dient zur Vergleichmäßigung der Materialabgabe so wie zuvor die gewählte Hießbewegung die Temperaturverhältnisse und insbesondere Entglasungsverhältnisse berücksichtigen soll, von denen im Zusammenhang mit dem Vorrat die Rede war.

Es ist noch ganz allgemein zu beachten, daß eine gewisse Entglasung nicht unbedingt schädlich sein muß sondern zur Vergleichmäßigung der Arbeitsweise beitragen kann. So bildet sich über dem Vorrat auf der Seite der Materialeintrittszone unter Umständen ein Gewölbe von erstarrtem Material. Dieses Gewölbe beeinträchtigt die Funktion des Vorrats nicht und schützt ihn sogar gegen eine zu starke Abkühlung beim Zusammentreffen mit der Umgebungsluft. Entsprechende Erscheinungen können sich an den verschiedenen Leitungen entwickeln, die das Material bis zu den Zentrifiigienädem fördern.

Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen:

Fig. 1: eine schematisch gehaltene perspektivische Ansicht einer gebräuchlichen Einspeisungsweise für eine -4-

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Faserbildungsvomchtung;

Fig. 2: eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspeisungseinrichtung;

Fig. 3: eine der Fig. 2 analoge Vorderansicht;

Fig. 4: einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5: eine Draufsicht auf dieselbe Ausführungsform.

Bei der üblichen Einspeisung ist eine Gießschwelle am unteren Teil des Schachtofens (2) vorgesehen. Diese Schwelle wird gewöhnlich durch einen Überlauf (3) verlängert, der das Material außerhalb des Raums abgibt, in dem der Faserbildungsvorgang abläuft.

Der Materialstrom (4), der aus dem Überlauf (3) abfließt, wird in einer Ablaufrinne (5) aufgefangen, die sich teilweise im Inneren des Faserbildungsraumes und teilweise außerhalb dieses Raumes befindet. In Fig. 1 sind die Wand dieses Raumes und die Öffnung für den Durchtritt der Ablaufrinne nicht wiedergegeben. Ebenso sind die Leitungen nicht dargestellt, die das Wasser heran- und wegführen, das zur Kühlung insbesondere der Ablaufrinne (5) dient.

Das in der Ablaufrinne (5) herangeführte Material gelangt auf das erste Rad (6) der Zentrifugiereinrichtung und anschließend auf die Räder (7) und (8), die sich in einander entgegengesetztem Sinne drehen. Während dieser Bewegungsfolge bleibt ein Teil des Materials an den Rädern haften und hebt sich dann in Form von Fäden ab, die von einem Gasstrom aufgenommen werden, der längs der Mantelfläche der Räder aus Blaskränzen (9) austritt. Der Gasstrom bewirkt das Ausziehen der von den Rädern abgeschleuderten Fäden und nimmt die entstandenen Fasern zu einem Förderer mit, auf welchem sie aufgefangen werden, während der Materialüberschuß, der an einem Rade nicht haften geblieben ist, an das nächste weitergegeben wird.

Damit die Zeichnung übersichtlich bleibt, sind in dieser Figur die Fäden und Fasern nicht dargestellt.

Die Vorrichtung zum Zentrifugieren von Fasern weist nach dieser Figur drei Räder auf. Man kann aber auch mit einer davon abweichenden Zahl von Rädern arbeiten, insbesondere mit Vorrichtungen, die vier Räder besitzen.

Bei diesen Methoden zur Faserbildung stellt das erste Rad auf dem Wege des Materials in erster Linie ein Rad zum Beschleunigen und Verteilen des Materials dar. Damit dieses Rad seine Aufgabe gut erfüllen kann, muß der Materialfluß (10), der aus der Rinne (5) austritt, gegenüber diesem Rade (6) ganz korrekt ausgerichtet sein. Um die Lage des Stroms (10) und damit den Auftreffpunkt auf dem Rade (6) einzustellen, läßt sich die Rinne (5) verschieben.

Wenn im übrigen die Einspeisung der Zentrifugiervorrichtung unterbrochen werden soll, wird eine Zusatzleitung zwischen dem Überlauf (3) und der Ablaufrinne (5) außerhalb des Raumes, in dem die Faserbildung stattfindet, eingeschaltet Diese Leitung ist in Fig. 1 nicht gezeichnet.

Man erkennt, daß bei der in dieser Figur gezeichneten bekannten Ausführungsform die Instabilitäten des Materialstroms, der aus dem Abstichloch (1) austritt, sich ungedämpft bis zu der Zentrifugiereinrichtung auswirken. Diese Instabilitäten in der Abgabemenge verändern insbesondere die Bahn des Flusses (10) und die Lage des Auftreffpunktes auf dem Rade (6). Die genaue Ausrichtung des Materials auf die Räder, die die Faserbildung sehr nachdrücklich beeinflußt, wird davon ebenfalls stark gestört. Bei dieser Arbeitsweise treten auch die Fremdelemente Koks, Gußeisen, die von dem Material mitgenommen werden, ganz unvermeidlich in die Zentrifugiervomchtung ein, was zu den obenerwähnten Nachteilen führt

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausführungsweise, durch die die Einspeisung verbessert wird.

Das in dem Schachtofen hergestellte Material wird durch die Gießschwelle (12) abgegeben. Es fließt in einen Vorrat, der durch einen Vorherd (13) gebildet wird. Aus diesem Vorherd gelangt das Material durch einen Überlauf (14) in die Abflußrinne (15) und wird auf das erste Rad (16) einer Zentrifiigiereinrichtung geleitet

Die Anordnung wird vervollständigt durch eine Vorrichtung zum Ableiten zur Erde. Nach den Figuren 2 und 3 weist diese Vorrichtung einerseits eine Leitung (17) zum Wegführen des Materials sowie eine bewegliche Ablenkeinrichtung (18) auf, die (im Schnitt) nur in Fig. 3 wiedergegeben ist Nach dieser Figur befindet sich die ganze Anordnung in der Stellung für normales Fließen zur Faserherstellung. In dieser Stellung ist die Ablenkeinrichtung (18), die um eine Achse (19) drehbar und beispielsweise von einem nicht gezeichneten Arbeitszylinder bewegbar ist, angehoben, so daß sie kein Hindernis für das Hießen des Materials bildet, das jetzt von dem Überlauf (14) in die Ablaufrinne (15) gelangt Wenn die Ablenkeinrichtung aus der angehobenen Stellung mit der Achse in Richtung (A), in die abgesenkte Stellung mit der Achse in Richtung (B) übergeht, wird das von dem Überlauf (14) herkommende Material abgefangen und in die Leitung (17) gelenkt wodurch es weggeführt wird. Diese Bauweise erlaubt eine sofortige Unterbrechung der Einspeisung.

Die Speisung des Vorherdes (13) erfolgt in anderer Achsenrichtung als das Abfließen durch den Überlauf (14). Im übrigen wird die eigentliche Form des Vorherds so gewählt, daß die Bewegung das gesamte in dem Vorrat befindliche Material mitnimmt. Es ist besonders wichtig, daß ein bevorzugtes direktes Fließen von der Einspeisungsstelle zum Überlauf vermieden wird, das direkte Durchfließen würde nämlich die mit der Homogenisierung verbundenen Hauptvorteile beseitigen, die dann erzielt werden, wenn eine wirksame Durchmischung stattfindet. In der Zeichnung ist das Durchmischen schematisch durch Pfeile angedeutet. Die tatsächliche Bewegung verläuft komplizierter als sie dargestellt werden kann, nachdem sie sich im dreidimensionalen Raum abspielt. -5-

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Der Vorherd muß den Angriff des Materials bei hoher Temperatur aushalten können. Vorteilhafterweise wird eine Konstruktion aus doppelwandigem Stahl benutzt, die mit Wasser gekühlt wird. In der Zeichnung sind die Wasserein- und -auslässe nicht dargestellt. Der Herdboden kann mit einer Schicht aus feuerfestem Stoff verstärkt werden, beispielsweise mit einer Kohlenstoff-Stampfmasse.

Die intensive Kühlung des Vorherds führt zur Bildung einer Schicht von erhärtetem Material von verhältnismäßig geringer Dicke - der von dem erhärteten Material beanspruchte Raum ist verhältnismäßig gering gegenüber dem Volumen des schmelzflüssigen Materials und bleibt in jedem Falle unter 15 % - und die erhärtete Schicht bietet einen wirksamen Schutz für die Innenwand.

In gleicher Weise wird die letzte Abflußrinne (15) durch einen Kühlwasserstrom gekühlt, zumindest in dem Bereich, der den aus dem Vorherd austretenden Zufluß aufnimmL

Um Spritzer beim Übergang von Material aus dem Überlauf (14) in die Rinne (15) zu vermeiden, erhält die letztere unter Umständen einen zusätzlichen Schirm (20) in dem Bereich, in dem der Materialfluß auftrifft.

Der Vorherd (13) kann mit einer Öffnung (21) versehen sein, die sich nahe der Basis des Vorherds befindet und eine Entleerung des Vorherds ermöglicht Wenn man eine Öffnung mit kleinen Abmessungen vorsieht, sorgt die Erstarrung des Materials in der Wanddicke für die Abdichtung der Vorrichtung unter normalen Betriebsbedingungen. Wenn der Vorherd endeert werden soll, insbesondere um beispielsweise angesammeltes Gußeisen zu entfernen, braucht man das die Öffnung verschließende Material nur zu durchstechen.

Dieser Vorgang kann auf das Entfernen des Gußeisens beschränkt sein. In diesem Falle wird, sobald das zerfaserbare Material ausfließt, ein fester Stopfen hergestellt, indem vorübergehend stärker gekühlt wird.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung.

Wie zuvor fließt das schmelzflüssige Material aus einem Schachtofen aus. Es wird mittels eines Überlaufs (23) entnommen. Schachtofen und Überlauf werden durch Wasser, das zwischen den doppelten Wänden umläuft, gekühlt.

Das geschmolzene Material fließt in den Vorherd (24) in einen Bereich (25), der zumindest an der Oberfläche durch eine Schutzwand (26) begrenzt ist. Diese Wand (26) taucht mit ihrem unteren Teil in den Materialvorrat ein, der in dem Vorherd (24) in der Weise angesammelt wird, daß die aufschwimmenden Elemente, beispielsweise Koksstückchen, nicht zusammen mit dem Material durch den Überlauf (27) austreten können.

Im übrigen bildet die Wand (26) eine Abschirmung gegenüber etwaigen Spritzern, die durch den Materialstrom in dem Vorherd hervorgerufen werden. Die Wand schützt außerdem teilweise den Strom gegen Abkühlung, indem sie die Bewegung der Bewegungsluft einschränkt und indem sie teilweise in der Nähe des Vorrats das von dem Schachtofen austretende Gas umschließt

Die Wand (26) und der Vorherd (24) sind zweckmäßigerweise doppelwandig aus Stahl hergestellt und werden durch einen Wasserumlauf gekühlt

Das Material tritt aus dem Vorherd in eine Rinne (28) ein, die sich um Zapfen (29) drehen kann, die in Lagern ruhen, welche an nicht gezeichneten Trägem angebracht sind. Diese kippbare Rinne wird zur einen oder anderen Seite geneigt so daß das Material entweder in eine zur Erde gerichtete Rinne (30) (in Fig. 3 teilweise wiedergegeben) oder in die Abschlußrinne (31) geleitet wird.

Die kippbare Rinne (28) besitzt vorteilhafterweise an der dem Überlauf (27) gegenüberliegenden Seite eine höher gezogene Wand (32), um wiederum Materialspritzer abzufangen. Diese Rinne wird ebenfalls durch einen Wasserumlauf gekühlt Bei der gezeichneten Ausführungsform wird der Boden der Rinne an der Stelle, wo das aus dem Überlauf (27) austretende Material auftrifft, durch eine Beschichtung mit feuerfestem Material (33) geschützt

Die Abschlußrinne (31), die das Material auf das erste Rad (34) der Zentrifugiereinrichtung fühlt, wird unter Umständen ebenfalls durch einen Wasserumlauf mindestens in dem Teil gekühlt der das von der Kipprinne (28) abgegebene Material auffängt

Bei der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführung ist der Vorherd (24) an einem Wagen (35) mit zwei Trägem (36) befestigt. Zwei mit dem Vorherd (24) starr verbundene Zapfen (37) werden von Lagern aufgenommen, die an diesen Trägem (36) vorgesehen sind. Der Vorherd kann auf diese Weise um seine Achse kippen um beispielsweise entleert zu werden (und/oder um, wie oben erwähnt, den Überschuß von Gußeisen zu beseitigen). Bei den gezeichneten Ausführungsformen erfolgt das Kippen vorzugsweise in Richtung auf den Schachtofen, wodurch die Einspeisung in die Zentrifugiervorrichtung verhindert wird. Der aus dem Schachtofen austretende Strom, der nicht unterbrochen wird, wird also vorübergehend mit dem Inhalt des Vorherds verworfen.

Die aus dem Vorherd (24), der Kipprinne (28) und der Abschlußrinne (31) bestehende Konstruktion ruht vorzugsweise auf dem Wagen (35). Um die Einstellung des Stromes gegenüber dem Rade (34) zu ermöglichen, sind erfindungsgemäß mehrere unabhängige Möglichkeiten vorgesehen.

Eine erste Möglichkeit ist die Verschiebung des Wagens (35) in einer zu einer Kippachse parallelen Richtung (d. h. in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Zentrifugierräder).

Es ist festzustellen, daß bei dieser Verschiebung, die immer nur eine geringe Weite hat, wenn es sich um die Einstellung des Stromes gegenüber dem Rade (34) handelt, die Wand (26) vorzugsweise in ihrer Stellung gegenüber dem Überlauf (23) gehalten wird, wodurch die Vorteile erhalten bleiben, die sich aus der Anwendung dieser Wand ergeben. Aus diesem Grunde wird die Wand (26) vorzugsweise an dem Schachtofen mit nicht -6-

Claims (13)

1. AT 394 545 B dargestellten mechanischen Mitteln gehalten. Die genannte, als Längsbewegung gezeichnete Bewegung kann durch eine Querbewegung ergänzt werden, die senkrecht zu der erstgenannten Bewegung verläuft Diese Querbewegung verläuft vorzugsweise im Bereich der Abschlußrinne (31) und beeinflußt ebenfalls den Ort des Auftreffens des Materialstroms auf dem Rade (34). Bei einer besonderen Ausführung wird die Anordnung aus der Kipprinne (28) und den die Abschlußrinne (31) bildenden Elementen - die Abschlußrinne (31) kann aus mehreren teleskopartig zusammenwirkenden Elementen bestehen - an einem mit dem Wagen beweglichen Tisch gebildet. Dieser bewegliche Tisch ermöglicht eine Verschiebung gemäß einer Kombination aus den beiden senkrecht aufeinander stehenden Richtungen. Die Bewegungen werden beispielsweise mit Hilfe zweier elektrischer Linearmotoren oder zweier Arbeitszylinder vorgenommen. Der bewegliche Tisch ist vorteilhafterweise auf einem Luftkissen angeordnet, um die Bewegungen zu erleichtern. Die Kombination dieser Stellmittel für die Einspeisung mit Mitteln zur Kontrolle der Auftreffstelle an dem Rade, beispielsweise optischen Mitteln, ermöglicht eine automatische Einstellung. Natürlich ist daneben eine Einstellung von Hand möglich. Es sind Vergleichsversuche vorgenommen, wobei für ein und dieselbe Vorrichtung und unter gleichen Arbeitsbedingungen eine Einspeisung durch eine einfache Rinne, wie in Fig. 1 gezeichnet, oder durch eine Anordnung aus Vorherd, Kipprinne und Rinne gemäß der in Fig. 4 und 5 gezeichneten Anordnung vorgesehen ist. Um die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtungen festzustellen, sind diese Versuche unter Bedingungen vorgenommen worden, die sich hinsichtlich der stabilen Einspeisung zuvor als am wenigsten befriedigend erwiesen hatten. Diese Bedingungen entsprechen bei dem Typ von Schachtofen, der für das Schmelzen des Materials benutzt wurde, einer verhältnismäßig großen Abgabemenge. Es zeigt sich dabei, daß die Gleichmäßigkeit der Arbeitsweise dieser Schachtöfen umso weniger gewährleistet ist, je mehr man sich den oberen oder unteren Produktionsgrenzen nähert Bei dem für diese Versuche eingesetzten Schachtofen, der einen maximalen Ausstoß von etwa 7000 bis 8000 kg/h zu erreichen vermag, können die festgestellten kurzzeitigen Variationen des Ausstoßes 10 % bei höchstem Ausstoß erreichen, so daß die Variationen beispielsweise für einen Ausstoß von 3000 kg/h unter 5 % bleiben. Auf jeden Fall beeinflussen diese erheblichen Variationen notwendigerweise die Bedingungen der Faserproduktion und infolgedessen die Faserausbeute, definiert als das Verhältnis der Masse, die im Endprodukt eine ausreichende Feinheit besitzt, zu der Masse des von dem Schachtofen abgegebenen Materials. Für die bei diesen Versuchen angestellten Messungen wurde willkürlich eine Feinheit von 40 |im festgelegt. Als Fasern wurden nur solche Fasern anerkannt, deren Durchmesser unterhalb dieser Grenze lag. Bei der erfindungsgemäßen Methode umfaßt der Vorrat etwa 801. Bei einem Ausstoß von 6500 kg/h unter Berücksichtigung der Dichte des Materials von etwa 2,7 entspricht ein derartiger Vorrat etwa 2 Produktionsminuten. Natürlich kann man mit einem Vorrat von größerem Volumen arbeiten, vor allem bei größerem Ausstoß, um die mittlere Aufenthaltszeit in dem Vorrat zu verlängern und das Läutern des Materials zu verbessern. Selbst bei diesen Grenzbedingungen mit einem Ausstoß von etwa 6500 kg/h hat die Ausübung der Erfindung eine deutliche Verbesserung der Regelmäßigkeit in der Einspeisung ergeben. Die kurzzeitige Variation der Abgabemenge geht nicht über 2 % der mittleren Menge hinaus. Durch diese Verbesserung wurde die Faserausbeute sehr deutlich erhöht (um 8 bis 10 Punkte nach den Versuchen). Eine entsprechende Verbesserung, wenn auch weniger groß, ergab sich im niedrigeren Leistungsbereich von 3000 kg/h. Im übrigen ist man bei der Ausübung der Erfindung frei von den Schwierigkeiten, die mit dem Auftreten von Fremdelementen, etwa von Koksteilchen, oder mit der Bildung von Gußeisen in dem aus dem Schachtofen austretenden Material, einhergehen. Betriebsunterbrechungen treten seltener auf und dauern weniger lange. Der Produktionsablauf wird somit erheblich verbessert. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren für die Regelung der kontinuierlichen Zuführung von schmelzflüssigem Material zu einer Faserproduktionseinheit, wobei das Material aus einem Schachtofen kommend zur Peripherie eines ersten Zentrifugierrades geführt und dann sukzessive auf anschließende, zueinander gegenläufig drehende Räder geführt wird, wobei ein Teil des an den Rädern haftenden und sich dann in Form von Fasern lösenden Materials von einem Gasstrom aufgenommen wird, der längs der Peripherie der Räder abgegeben wird, dadurch -7- AT 394 545 B gekennzeichnet, daß das im geschmolzenen Zustand befindliche, vom Schachtofen gelieferte Material vor der Zuführung zum ersten Zentrifugierrad einen Vorrat bildet, der eine ausreichende freie Oberfläche aufweist, um momentane Schwankungen der Fördermenge am Ausgang des Vorrats auf weniger als 2 % der mittleren Fördermenge zu begrenzen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorrats in Abhängigkeit von der Abgabe bei der Produktion so gewählt wird, daß es den Bedarf für eine Produktionsdauer zwischen 30 s und 3 min darstellt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturschwankungen des Materials im Vorrat in den Grenzen innerhalb von 100 °C gehalten weiden.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der freien Oberfläche des Vorrats eine Sperre in der Bahn des Materials vorgesehen wird, um die aufschwimmenden Fremdteilchen zurückzuhalten.
5. 5. Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Einspeisung von schmelzflüssigem Material in eine Anlage zur Faserherstellung, bei der das von einem Schachtofen ausfließende Material einer Faserbildungsanlage zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorherd (13, 24) vorgesehen ist, der einen Vorrat in der Bahn des Materials bereitstellt, und daß das Material in dem Vorrat eine freie Oberfläche bildet.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf die freie Oberfläche des Vorrats in einer Oberflächenzone (25) zugeführt wird, die durch eine teilweise eingetauchte Wand (26) abgegrenzt ist, und daß zur Entnahme des Materials ein Überlauf (27) vorgesehen ist, der sich außerhalb dieser Zone (25) befindet.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in den Vorherd an einer Stelle, die Abstand von dem Entnahmepunkt hat, und in einer Richtung eingeleitet wird, die sich von der Entnahmerichtung unterscheidet.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegliche Ablenkeinrichtung (18) zwischen den Überlauf (14), durch den das Material aus dem Vorherd (13) weggeführt wird, und die Rinne (15), die das Material in die Faserbildungsvorrichtung führt, einschaltbar ist, in welcher Stellung die Ablenkeinrichtung (18) das Material in eine zur Erde führende Rinne (17) leitet, und daß die Ablenkeinrichtung in Arbeitsstellung einziehbar ist und kein Hindernis in der Bahn des Materials mehr bildet
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem in der Bahn des Materials eine Kipprinne (28) vorgesehen ist, die je nach ihrer Stellung das Material entweder in die zu der Faserbildungsanlage führende Bahn oder in eine zur Erde leitende Rinne fördert.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorherd (24) drehbeweglich gegenüber dem ihn tragenden Rahmen (35) angeordnet ist
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisungsanordnung, die das Material von seinem Austreten aus dem Schachtofen (22) bis zu der Faserbüdungsanordnung (34) leitet, auf einem beweglichen Wagen angebracht ist, der gegebenenfalls die Einstellung des Ortes, an dem die Abgabe des Materials erfolgt, in Verschiebungsrichtung des Wagens (35) ermöglicht.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Leitung in der Bahn des Materials vor der Abgabe in die Faserbildungsanordnung aus einer in ihrer Längsrichtung beweglichen Rinne (15, 31) besteht.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 9,10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kipprinne (28) und der Rinne (31) bestehende Konstruktion aus einem von dem Wagen (35) getragenen beweglichen Tisch besteht, der mit Hilfe von eingebauten Motoren in einer Kombination von zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungskomponenten verschiebbar ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -8-