DE102018129940A1 - Blowing nozzle for a device for producing mineral wool and device with such a blowing nozzle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blasdüse (5) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen von Mineralwolle aus einer Schmelze (S) nach dem Düsenblasverfahren. Die Blasdüse (5) umfasst zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22), die einen Düsendurchlass (7) zwischen sich begrenzen, in welchem wenigstens ein Primärfaden aus der Schmelze (S) unter Einwirkung eines eingeblasenen Gasstromes zerfasert wird; wobei über eine Gesamtlänge des Düsendurchlasses (7) von einem Ende (8) des Zulaufsbereichs (23) der Blasdüse (5) zu einem Austrittsende (9) der Blasdüse (5) für den mindestens einen Primärfaden der Schmelze (S), der Düsendurchlass (7) für den eingeblasenen Gasstrom einen Beschleunigungsbereich (16), in dem sich ein Querschnitt des Düsendurchlasses (7) verringert, und einen Verzögerungsbereich (17), in dem sich der Querschnitt des Düsendurchlasses (7) vergrößert, aufweist. Die Blasdüse (5) ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Beschleunigungsbereich (16) und dem Verzögerungsbereich (17) ein Haltebereich (18) vorgesehen ist, in dem der Querschnitt des Düsendurchlasses (7) im Wesentlichen konstant ist.The invention relates to a blowing nozzle (5) for a device (1) for producing mineral wool from a melt (S) using the nozzle blowing method. The blowing nozzle (5) comprises two opposite nozzle inner surfaces (22) which delimit a nozzle passage (7) between them, in which at least one primary thread from the melt (S) is defibrated under the action of an injected gas stream; Over a total length of the nozzle passage (7) from one end (8) of the inlet area (23) of the blowing nozzle (5) to an outlet end (9) of the blowing nozzle (5) for the at least one primary thread of the melt (S), the nozzle passage ( 7) for the injected gas flow has an acceleration area (16) in which a cross section of the nozzle passage (7) is reduced and a deceleration area (17) in which the cross section of the nozzle passage (7) is enlarged. The blowing nozzle (5) is characterized in that a holding area (18) is provided between the acceleration area (16) and the deceleration area (17), in which the cross section of the nozzle passage (7) is essentially constant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blasendüse für eine Vorrichtung zum Herstellen von Mineralwolle aus einer Schmelze nach dem Düsenblasverfahren, mit zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen, die einen Düsendurchlass zwischen sich begrenzen, in welchem wenigstens ein Primärfaden aus der Schmelze unter Einwirkung eines eingeblasenen Gasstromes zerfasert wird; wobei über eine Gesamtlänge des Düsendurchlasses von einem Ende des Zulaufbereichs der Blasdüse zu einem Austrittsende der Blasdüse für den mindestens einen Primärfaden der Schmelze, der Düsendurchlass für den eingeblasenen Gasstrom einen Beschleunigungsbereich, in dem sich ein Querschnitt des Düsendurchlasses verringert, und einen Verzögerungsbereich, in dem sich der Querschnitt des Düsendurchlasses vergrößert, aufweist.The invention relates to a bubble nozzle for a device for producing mineral wool from a melt according to the nozzle blowing method, with two opposing inner surfaces of the nozzle, which delimit a nozzle passage between them, in which at least one primary thread from the melt is defibrated under the action of an injected gas stream; wherein over a total length of the nozzle passage from one end of the inlet area of the blow nozzle to an outlet end of the blow nozzle for the at least one primary thread of the melt, the nozzle passage for the injected gas flow has an acceleration area in which a cross section of the nozzle passage is reduced and a deceleration area in which the cross section of the nozzle passage increases.

Das Düsenblasverfahren wird seit langem eingesetzt, um hochwertige Mineralwolleprodukte herzustellen. Ein Beispiel für eine entsprechende Vorrichtung und Verfahrensweise findet sich in der DE 41 41 654 A1 . Dabei wird eine mineralische Schmelze aus einer Schmelzwanne mehreren nebeneinander angeordneten Verteilerwannen zugeführt, die jeweils eine Reihe von Austrittsöffnungen für die Schmelze besitzen. Unterhalb der Austrittsöffnungen sind Blasdüsen angeordnet, die aus je zwei Blasdüsenhälften bestehen und einen Düsendurchlass zwischen sich begrenzen. Die aus den Austrittsöffnungen austretenden Primärfäden der Schmelze werden durch die Sogwirkung eines Treibgases, das mit Überdruck über eine oder mehrere Blasöffnungen in den Düsendurchlass eingeblasen wird, beschleunigt und durch den Düsendurchlass hindurchgezogen, wobei sie unter der Einwirkung unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten im Düsendurchlass Zugkräften ausgesetzt sind und zu Mineralwollefasern zerfasert werden. Dabei hat es sich zur Verbesserung der Faserfeinheit bewährt, das Treibgas möglichst schnell auf eine hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen, da dabei ein höherer Unterdruck entsteht, sodass die Primärfäden schneller und stärker in den Düsendurchlass eingezogen werden und somit feiner werden. Am Ausgang der Blasdüse wird die so gebildete Gas-Faser-Dispersion verzögert und der Druck der Gasströmung etwa auf Umgebungsdruck gebracht, um die danach durch Abkühlung verfestigten Fasern schließlich zur Bildung eines Vlieses ablegen zu können. Zur Unterstützung der Verzögerung kann der Blasdüse ein Diffusor nachgelagert sein.The jet blowing process has long been used to produce high quality mineral wool products. An example of a corresponding device and procedure can be found in DE 41 41 654 A1 . A mineral melt is fed from a melting trough to a plurality of distribution troughs arranged next to one another, each of which has a row of outlet openings for the melt. Blow nozzles are arranged below the outlet openings, each consisting of two blow nozzle halves and delimiting a nozzle passage between them. The primary threads of the melt emerging from the outlet openings are accelerated and drawn through the nozzle passage by the suction effect of a propellant gas which is blown into the nozzle passage with overpressure through one or more blowing openings, whereby they are subjected to tensile forces under the influence of different flow velocities in the nozzle passage Mineral wool fibers are defibrated. In order to improve the fineness of the fibers, it has proven useful to accelerate the propellant gas to a high speed as quickly as possible, since this creates a higher negative pressure, so that the primary threads are drawn into the nozzle passage faster and more strongly and thus become finer. At the outlet of the blow nozzle, the gas-fiber dispersion formed in this way is delayed and the pressure of the gas flow is brought to about ambient pressure in order to finally be able to deposit the fibers which have subsequently been solidified by cooling to form a fleece. A diffuser can be arranged downstream of the blowing nozzle to support the delay.

Im Stand der Technik ist somit eine Blasdüse mit zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen, die einen Düsendurchlass zwischen sich begrenzen, bekannt, die angrenzend an dem Zulaufende einen Beschleunigungsbereich aufweist, in dem sich der Querschnitt des Düsendurchlasses in der Längenrichtung des Düsendurchlasses verringert, so dass der durch das eingeblasene Treibgas entstehende Gasstrom möglichst schnell auf eine hohe Strömungsgeschwindigkeit beschleunigt wird, und angrenzend daran einen Verzögerungsbereich, in dem der Querschnitt des Düsendurchlasses sich wieder vergrößert, so dass der Gasstrom verlangsamt wird. Diese Bauweise einer Blasdüse hat sich über Jahrzehnte hinweg nicht nur bewährt, sondern auch als Standard durchgesetzt. Dennoch sind hier weitere Verbesserungen möglich.In the prior art, a blowing nozzle with two opposing inner surfaces of the nozzle, which delimit a nozzle passage between them, is known, which, adjacent to the inlet end, has an acceleration range in which the cross section of the nozzle passage in the longitudinal direction of the nozzle passage is reduced, so that the through-hole injected propellant gas flow is accelerated as quickly as possible to a high flow rate, and adjacent to it a deceleration area in which the cross section of the nozzle passage increases again, so that the gas flow is slowed down. This design of a blow nozzle has not only proven itself for decades, but has also become the standard. Nevertheless, further improvements are possible here.

So hat sich zum Beispiel gezeigt, dass Verwirbelungen oder Querströmungen in dem Gasstrom dazu führen können, dass sich die Fasern aufeinander zu oder in Richtung der den Düsendurchlass begrenzenden Wand bewegen. Dieses hat zur Folge, dass gegenseitigen Berührungen der noch nicht verfestigten Fäden oder auch Wandberührungen zur Bildung unverzogener Materialteile führen, sogenannte Perlen, die die Produktqualität verringern. Ferner kann aufgrund regelmäßiger Wandkontakte der Fasermaterialen die Blasdüse verschmutzen, wodurch die Leistung und Stabilität des Herstellungsprozesses beeinträchtigt wird und es gar zum Überlaufen der Blasdüse kommt. Die mit der Wandberührung miteinhergehende Temperaturbelastung führt weiterhin zu einem vorzeitigen Verschleiß der Blasdüse, so dass diese vorzeitig ersetzt bzw. repariert werden muss.For example, it has been shown that eddies or cross-flows in the gas stream can cause the fibers to move towards one another or in the direction of the wall delimiting the nozzle passage. The result of this is that mutual contact of the threads that have not yet solidified or even wall contact lead to the formation of undistorted material parts, so-called beads, which reduce the product quality. Furthermore, due to regular wall contacts of the fiber materials, the blowing nozzle can become dirty, which impairs the performance and stability of the manufacturing process and even causes the blowing nozzle to overflow. The temperature load associated with the contact with the wall also leads to premature wear of the blowing nozzle, so that it must be replaced or repaired prematurely.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blasdüse für eine Vorrichtung zur Herstellung von Mineralwolle nach dem Düsenblasverfahren, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren mit einer derartigen Blasdüse bereitzustellen, mit welcher die Produktqualität und die Prozessstabilität weiter verbessert werden kann.The present invention has for its object to provide a blowing nozzle for a device for the production of mineral wool by the nozzle blowing method, and an apparatus and a method with such a blowing nozzle, with which the product quality and process stability can be further improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Blasdüse dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Beschleunigungsbereich und dem Verzögerungsbereich ein Haltebereich vorgesehen ist, in dem der Querschnitt des Düsendurchlasses im Wesentlichen konstant ist.To achieve this object, the blowing nozzle according to the invention is characterized in that a holding area is provided between the acceleration area and the deceleration area, in which the cross section of the nozzle passage is essentially constant.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Schmelzwanne zum Erzeugen einer mineralischen Schmelze; wenigstens eine aus der Schmelzwanne über eine Zuführvorrichtung gespeisten Verteilerwanne, welche einen in langgestreckter Form ausgebildeten Grundkörper mit einem wannenförmigen Querschnitt aufweist, wobei an einem Boden des Grundkörpers mindestens eine Austrittsöffnung für Primärfäden aus der Schmelze angeordnet ist; einer unterhalb der mindestens einen Austrittsöffnung mit Abstand hiervon in Falllinie der Primärfäden angeordnete erfindungsgemäße Blasdüse; und einen unterhalb der Blasdüseneinrichtung angeordneten Fallschacht und einem am unteren Ende des Fallschachtes angeordneten Sammelförderer zur Ablage und Wegbeförderung der erzeugten Mineralwolle als endlose Mineralwollevliesbahn auf.The device according to the invention has a melting tank for producing a mineral melt; at least one distributor trough which is fed from the melting tank via a feed device and which has an elongated shape of a base body with a trough-shaped cross section, at least one outlet opening for primary threads from the bottom of the base body Melt is arranged; a blowing nozzle according to the invention arranged below the at least one outlet opening at a distance therefrom in the falling line of the primary threads; and a chute arranged below the blowing nozzle device and a collecting conveyor arranged at the lower end of the chute for storing and transporting the mineral wool produced as an endless mineral wool nonwoven web.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Erzeugen einer mineralischen Schmelze; ein Zuführen mindestens eines Primärfadens aus der Schmelze (S) zu dem Zulaufbereich des Düsendurchlasses der erfindungsgemäßen Blasdüse; ein Zerfasern des Primärfadens in dem Düsendurchlass und ein Ablegen des zerfaserten Primärfadens. Das Zerfasern des Primärfadens umfasst ferner ein Beschleunigen eines Gasstroms innerhalb des Beschleunigungsbereichs des Düsendurchlasses; ein Beibehalten der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Haltebereichs des Düsendurchlasses und ein Verzögern des Gasstromes innerhalb des Verzögerungsbereiches des Düsendurchlasses.The method according to the invention comprises producing a mineral melt; feeding at least one primary thread from the melt ( S ) to the inlet area of the nozzle passage of the blowing nozzle according to the invention; defibrating the primary filament in the nozzle passage and depositing the defibrated primary filament. The shredding of the primary thread further comprises accelerating a gas flow within the acceleration range of the nozzle passage; maintaining the flow rate within the holding area of the nozzle passage and decelerating the gas flow within the decelerating area of the nozzle passage.

Der Zulaufbereich der Blasdüse ist durch das Zulaufende (= „Ende des Zulaufbereichs“) begrenzt, welches höhenmäßig durch die die Oberkanten der symmetrisch angeordneten Einblasöffnungen für die Treibluft verbindende Ebene gebildet ist. Das Zulaufende ist zugleich die Nullebene für die Simulation des Geschwindigkeitsprofils.The inflow area of the blowing nozzle is limited by the inflow end (= “end of the inflow area”), which is formed by the level connecting the upper edges of the symmetrically arranged injection openings for the propellant air. The inflow is also the zero level for the simulation of the speed profile.

Versuche haben gezeigt, dass sich aufgrund des Haltebereichs, in welchem der Querschnitt der Blasdüse im Wesentlichen konstant ist, sich ein vorteilhafter Strömungsverhalten des Gasstromes im Düsendurchlass der Blasdüse erzielen lässt und sich dadurch die im Stand der Technik bekannten Probleme in weitem Maße vermeiden lassen. Ferner ist durch den erfindungsgemäßen Haltebereich die Bildung feiner Fasern begünstigt.Experiments have shown that due to the holding area in which the cross section of the blowing nozzle is essentially constant, an advantageous flow behavior of the gas flow in the nozzle passage of the blowing nozzle can be achieved and the problems known in the prior art can thereby be largely avoided. Furthermore, the formation of fine fibers is favored by the holding area according to the invention.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung verändert sich innerhalb des Haltebereichs der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen nicht mehr als 10 %, vorzugsweise nicht mehr als 5 % und mehr vorzugsweise nicht mehr als 3 % bezogen auf den Minimalabstand.According to a constructive embodiment of the invention, the distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle does not change by more than 10%, preferably not more than 5% and more preferably not more than 3%, based on the minimum distance.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Haltebereich über mindestens 15 %, vorzugsweise über mindestens 20 % und über maximal 50 % der Gesamtlänge des Düsendurchlasses.According to a constructive embodiment of the invention, the holding area extends over at least 15%, preferably over at least 20% and over a maximum of 50% of the total length of the nozzle passage.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Haltebereich in einem Längenabschnitt zwischen dem Zulaufende und dem Austrittsende des Düsendurchlasses über mindestens dreimal, vorzugsweise viermal, und maximal achtmal, das Maß des Abstands zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen.According to a constructive embodiment of the invention, the holding area extends in a length section between the inlet end and the outlet end of the nozzle passage over at least three times, preferably four times and a maximum of eight times, the measure of the distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verlauf der zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen kontinuierlich, insbesondere entlang der Längenrichtung des Düsendurchlasses. Dies bedeutet, dass die den Düsendurchlass begrenzenden Innenflächen der Blasdüse keine Unstetigkeitsstellen wie Sprünge oder scharfe Kanten aufweisen, welche problematische Verwirbelungen oder Querströmungen erzeugen könnten.According to a constructive embodiment of the invention, a course of the two opposite inner surfaces of the nozzle is continuous, in particular along the length direction of the nozzle passage. This means that the inner surfaces of the blow nozzle that delimit the nozzle passage do not have any discontinuities, such as jumps or sharp edges, which could produce problematic eddies or cross currents.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung beträgt am Austrittsende der Winkel zwischen einer in Richtung vom Zulaufende zum Austrittsende verlaufenden Geraden und einer an einer Düseninnenfläche oder beiden gegenüberliegenden Düseninnenflächen anliegenden Tangente zwischen 0° und 5°und insbesondere zwischen 0° und 3°. Auf diese Weise wird ein gerichteter Gas-Faser-Dispersions-Strom mit minimaler Querströmung erzeugt, sodass Wandkontakte der noch nicht vollständig abgekühlten Fasern mit einem der Blasdüse nachgelagerten Diffusor und/oder Leitschacht reduziert werden. Somit lässt sich die Entstehung von Perlen reduzieren.According to a constructive embodiment of the invention, at the outlet end the angle between a straight line running in the direction from the inlet end to the outlet end and a tangent lying on an inner surface of the nozzle or two opposite inner surfaces of the nozzle is between 0 ° and 5 ° and in particular between 0 ° and 3 °. In this way, a directed gas-fiber dispersion flow is generated with minimal cross-flow, so that wall contacts of the fibers that have not yet cooled completely are reduced with a diffuser and / or guide shaft downstream of the blowing nozzle. This reduces the formation of pearls.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die Blasdüse eine Schlitzdüse.According to a constructive embodiment of the invention, the blowing nozzle is a slot nozzle.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Gesamtlänge des Düsendurchlasses vom Zulaufende zum Austrittsende zwischen 80 mm und 100 mm und insbesondere zwischen 90 mm und 95 mm.According to a constructive embodiment of the invention, the total length of the nozzle passage from the inlet end to the outlet end is between 80 mm and 100 mm and in particular between 90 mm and 95 mm.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Haltebereich zwischen 10 mm und 30 mm und insbesondere zwischen 18 mm und 22 mm lang. According to a constructive embodiment of the invention, the holding area is between 10 mm and 30 mm and in particular between 18 mm and 22 mm long.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung beginnt der Haltebereich in der Längenrichtung des Düsendurchlasses zwischen 7°mm und 12 mm, vorzugsweise 10 mm, von dem Zulaufende entfernt.According to a constructive embodiment of the invention, the holding area begins in the longitudinal direction of the nozzle passage between 7 ° and 12 mm, preferably 10 mm, from the inlet end.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Verzögerungsbereich zwischen 50 mm und 70 mm und insbesondere zwischen 60 mm und 65 mm lang.According to a constructive embodiment of the invention, the deceleration range is between 50 mm and 70 mm and in particular between 60 mm and 65 mm long.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Beschleunigungsbereich mindestens 9 mm und maximal 12 mm lang.According to a constructive embodiment of the invention, the acceleration range is at least 9 mm and a maximum of 12 mm long.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist eine den Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen beschreibende Funktion, einen Wendepunkt auf, der von dem Zulaufende weiter als 40 mm, insbesondere weiter als 50 mm, entfernt ist.According to a constructive embodiment of the invention, a function that describes the distance between the two opposing inner surfaces of the nozzle has an inflection point that is more than 40 mm, in particular more than 50 mm, away from the inlet end.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weisen die zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen zwischen sich einen minimalen Abstand und einen maximalen Abstand auf und das Verhältnis von maximalem Abstand zum minimalen Abstand ist größer als 2.2 und insbesondere größer als 2.5. Dadurch wird erreicht, dass der Gas-Faser-Dispersions-Strom am Austrittsende der Blasedüse stärker als im Stand der Technik aufgeweitet wird, sodass die Fasern einen größeren gegenseitigen Abstand erhalten und ihre Kontaktwahrscheinlichkeit minimiert wird. Ferner erfolgt eine stärkere Verzögerung des Gas-Faser-Dispersions-Stroms. Dies ist vorteilhaft, da aufgrund des erfindungs-gemäßen Haltebereichs länger eine hohe Geschwindigkeit des Stroms vorliegt und dieser somit schneller abgebremst werden sollte, damit am Ende der Blasdüse ein dem statischen Umgebungsdruck angepasster Druck vorliegt. Der Haltebereich sollte mindestens 10 mm lang sein.According to a constructive embodiment of the invention, the two opposite inner surfaces of the nozzle have a minimum distance and a maximum distance between them, and the ratio of maximum distance to minimum distance is greater than 2.2 and in particular greater than 2.5. It is thereby achieved that the gas-fiber dispersion flow at the outlet end of the blower nozzle is expanded more than in the prior art, so that the fibers are spaced further apart and their contact probability is minimized. There is also a greater delay in the gas-fiber dispersion flow. This is advantageous because, due to the holding area according to the invention, the current is at a high speed for a longer period of time and should therefore be braked more quickly so that a pressure which is adapted to the static ambient pressure is present at the end of the blowing nozzle. The holding area should be at least 10 mm long.

Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist ein minimaler Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen mindestens 10 mm von dem Zulaufende entfernt. Im Hinblick auf eine erhöhte Prozessstabilität haben Versuche gezeigt, dass es sich überraschenderweise von Vorteil erweist, anders als im Stand der Technik üblich, die Gasströme etwas langsamer auf Maximalgeschwindigkeit zu beschleunigen. Dies lässt sich mit dem vorstehenden Merkmal erreichen.According to a constructive embodiment of the invention, a minimum distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle is at least 10 mm from the inlet end. With regard to increased process stability, tests have shown that, unlike in the prior art, it surprisingly proves to be advantageous to accelerate the gas flows somewhat more slowly to maximum speed. This can be achieved with the above feature.

Gemäß einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Abstand zwischen den Düseninnenflächen am Zulaufende zwischen 7,5 mm und 8,0 mm, insbesondere 7,8 mm, verringert sich dann auf 5,0 bis 6,0 mm, insbesondere 5,6 mm, und beträgt schließlich am Austrittsende 9 15,5 mm bis 16,0 mm, insbesondere 15,8 mm.According to a specific embodiment of the invention, the distance between the inner surfaces of the nozzles at the inlet end is between 7.5 mm and 8.0 mm, in particular 7.8 mm, then decreases to 5.0 to 6.0 mm, in particular 5.6 mm. and is finally at the exit end 9 15.5 mm to 16.0 mm, in particular 15.8 mm.

Gemäß einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung verhält sich der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) an Positionen, die entlang der Längenrichtung des Düsendurchlasses in 20 mm Schritten voneinander entfernt sind, wie folgt: 5,8 ± 0.2 mm, 6 ± 0.2 mm, 8,4 ± 0.2 mm, 12 ± 0.2 mm, 15,6 ± 0.2 mm.According to a specific embodiment of the invention, the distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle ( 22 ) at positions that are 20 mm apart along the length direction of the nozzle passage, as follows: 5.8 ± 0.2 mm, 6 ± 0.2 mm, 8.4 ± 0.2 mm, 12 ± 0.2 mm, 15.6 ± 0.2 mm.

Ein Material, aus welchem die Blasdüse und insbesondere die Seitenwände der Blasdüse hergestellt ist, kann eine Wärmeleitfähigkeit von größer als 25 W/(m·K) aufweisen. Dadurch wird ein hinreichend schneller Wärmeabtransport gewährleistet, so dass eine mit möglichen Wandkontakten der Faserbestandteile einhergehende Temperaturbelastung der Wandbereiche der Blasdüse verringert werden kann. Der hinreichend schnelle Wärmeabtransport reduziert signifikant ein Anhaften oder Ankleben von Faserbestandteilen an den Seitenwänden, was mit einem schnellen Überlauf der Blasdüsen einhergeht und zu einem Ausfall der Blasdüse führt. Durch diese Maßnahme erhöht sich somit die Prozessstabilität.A material from which the blow nozzle and in particular the side walls of the blow nozzle are made can have a thermal conductivity of greater than 25 W / (m · K). This ensures that heat is transported away sufficiently quickly, so that a temperature load on the wall regions of the blowing nozzle associated with possible wall contacts of the fiber components can be reduced. Sufficiently rapid heat removal significantly reduces the adherence or sticking of fiber components to the side walls, which is accompanied by a rapid overflow of the blow nozzles and leads to failure of the blow nozzle. This measure increases process stability.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

• 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Mineralwolle aus einer Schmelze nach dem Düsenblasverfahren nach dem Stand der Technik in schematischer Ansicht,
• 2 eine im Stand der Technik bekannte Blasdüse für die Vorrichtung gemäß 1 in Querschnittsansicht,
• 3 eine Blasdüse mit den Erfindungsmerkmalen in Querschnittsansicht,
• 4 ein Diagramm des Konturverlaufs der Blasdüsenhälften gemäß 2 und 3, und
• 5 ein Diagramm des Geschwindigkeitsverlaufs in Strömungsrichtung des Gasstroms durch die Blasdüsen gemäß 2 und 3 bei vernachlässigbarer Wärmeabfuhr.
• 6 Querschnittsansicht einer Blasdüsenhälfte gemäß 3 mit Kühlkanälen in verschiedenen Ausgestaltungen.

The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows:

• 1 a device for the production of mineral wool from a melt by the nozzle blowing method according to the prior art in a schematic view,
• 2nd a blowing nozzle known in the prior art for the device according to 1 in cross-sectional view,
• 3rd a blow nozzle with the features of the invention in cross-sectional view,
• 4th a diagram of the contour of the blow nozzle halves according 2nd and 3rd , and
• 5 a diagram of the speed curve in the flow direction of the gas flow through the blowing nozzles according to 2nd and 3rd with negligible heat dissipation.
• 6 Cross-sectional view of a blow nozzle half according to 3rd with cooling channels in different designs.

Gleiche oder ähnliche Elemente dieser Figuren sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind in einer Figur mehrmalig vorkommende Elemente gegebenenfalls nur einmalig mit einem Bezugszeichen versehen.Identical or similar elements of these figures are provided with the same reference symbols. To improve the clarity, elements that occur repeatedly in a figure may be provided only once with a reference symbol.

Im Sinne dieser Offenbarung bedeutet ein kontinuierlicher bzw. ein glatter Verlauf einer Oberfläche, dass die Oberfläche nicht stufenförmig ist, also keine Sprungstellen aufweist. Der Verlauf ist somit stetig differenzierbar. Ferner entspricht die Strömungsrichtung der Längenrichtung des Düsendurchlasses, also der vom Zulaufende zum Austrittsende gesehen Richtung. Der Düsendurchlass kann beispielsweise ein Düsenspalt oder Düsenschlitz sein. Eine Abstandsänderung zwischen zwei gegenüberliegenden Innenflächen der Blasdüse bewirkt eine Querschnittsänderung des Düsendurchlasses.In the sense of this disclosure, a continuous or a smooth course of a surface means that the surface is not step-shaped, that is to say has no jump points. The course is therefore continuously differentiable. Furthermore, the direction of flow corresponds to the length direction of the nozzle passage, ie the direction seen from the inlet end to the outlet end. The nozzle passage can be, for example, a nozzle gap or nozzle slot. A change in distance between two opposite inner surfaces of the blowing nozzle causes a change in the cross section of the nozzle passage.

Die erfindungsgemäße Blasdüse ist für eine im Stand der Technik bekannten Vorrichtung 1 zur Herstellung von Mineralwolle aus einer Schmelze S nach dem Düsenblasverfahren konzipiert. Eine Ausführungsform solch einer Vorrichtung 1 ist in 1 schematisch dargestellt. In einer nicht näher dargestellten Schmelzwanne befindet sich eine mineralische Schmelze S, die einer im Schnitt gezeigten Zuführvorrichtung 2 zugeführt wird. Unterhalb der Zuführvorrichtung 2 befinden sich mehrere Verteilerwannen 3, welche mit der Schmelze S gespeist werden, wobei zur Vereinfachung nur zwei Verteilerwannen 3 dargestellt sind. Jede Verteilerwanne 3 besitzt mindestens eine Austrittsöffnung 4 für Schmelze S und wird durch Brenngase, die in seitlichen Kammern des Verteilerwannengehäuses strömen, auf einer gewünschten Temperatur gehalten.The blowing nozzle according to the invention is for a device known in the prior art 1 for the production of mineral wool from a melt S designed according to the nozzle blowing process. An embodiment of such a device 1 is in 1 shown schematically. There is a mineral melt in a melting tank, not shown in detail S that of a feed device shown in section 2nd is fed. Below the feeder 2nd there are several distribution trays 3rd which with the melt S are fed, with only two distribution trays for simplification 3rd are shown. Every distribution pan 3rd has at least one outlet opening 4th for melt S and is maintained at a desired temperature by fuel gases flowing in side chambers of the manifold case.

Unterhalb jeder Verteilerwanne 3 ist eine Blasdüse 5 angeordnet. Die Blasdüse weist zwei gegenüberliegende Düseninnenflächen 22 auf und dazwischenliegend einen Düsendurchlass 7. Beispielsweise besteht die Blasdüse aus zwei Blasdüsenhälften 6 welche zwischen sich einen Düsendurchlass 7 begrenzen. Der Düsendurchlass 7 weist einen Zulaufbereich 23 mit einem Zulaufende 8 und dem gegenüberliegend ein Austrittsende 9 auf (siehe 3). An dem Zulaufende 8 wird ein aus der mindestens einen Austrittsöffnung 4 austretender Primärfaden der Schmelze S zusammen mit Brenngasen und Umgebungsluft durch die Sogwirkung eines Treibgases, welches mit Überdruck in Kammern 10 der Blasdüse 5 bereitgestellt und über Einblasöffnungen 11 (siehe 2) in den Düsendurchlass 7 eingeblasen wird, in den Düsendurchlass 7 eingesogen, dort zerfasert und am Austrittsende 9 in Form einer Gas-Faser-Dispersion ausgestoßen.Below each distribution trough 3rd is a blow nozzle 5 arranged. The blowing nozzle has two opposing inner surfaces of the nozzle 22 a nozzle passage on and in between 7 . For example, the blow nozzle consists of two blow nozzle halves 6 which has a nozzle passage between them 7 limit. The nozzle passage 7 has an inlet area 23 with an inlet end 8th and an exit end opposite 9 on (see 3rd ). At the incoming end 8th becomes one from the at least one outlet opening 4th emerging primary thread of the melt S together with fuel gases and ambient air through the suction effect of a propellant gas, which is under pressure in chambers 10th the blow nozzle 5 provided and via injection openings 11 (please refer 2nd ) in the nozzle passage 7 is blown into the nozzle passage 7 sucked in, frayed there and at the exit end 9 ejected in the form of a gas-fiber dispersion.

Hieran schließt sich in Auszugsrichtung der Primärfäden ein Leitschacht 12 an, durch den hindurch die dabei gebildeten Mineralwollefasern aufgrund ihres Eigengewichts in einen gemeinsamen, darunter angeordneten Fallschacht 13 fallen. Jede Verteilerwanne 3 liegt mit der nachgeordneten Blasdüse 5 und dem jeweiligen Leitschacht 12 in einer Ebene, welche hier wie üblich als Falllinie F bezeichnet ist. Im Fallschacht 13 werden die Mineralwollefasern über Sprühdüsen 14 mittels einer Kühlflüssigkeit gekühlt und mit einem Bindemittel benetzt.This is followed by a guide shaft in the pull-out direction of the primary threads 12 through which the mineral wool fibers formed thereby, owing to their own weight, into a common chute located below 13 fall. Every distribution pan 3rd lies with the downstream blow nozzle 5 and the respective guide shaft 12 in a plane, which is referred to here as fall line F as usual. In the chute 13 the mineral wool fibers over spray nozzles 14 cooled by means of a cooling liquid and wetted with a binder.

Die so hergestellten und mit Bindemittel benetzten Mineralwollefasern fallen schließlich auf einen Sammelförderer 15, der am unteren Ende des Fallschachts 13 angeordnet ist. Dieser Sammelförderer ist nach Art eines Förderbandes ausgebildet und bewegt die darauf gesammelten Mineralwollefasern in Gestalt einer endlosen Mineralwollevliesbahn M mit noch unausgehärtetem Bindemittel in eine durch einen Pfeil P gekennzeichnete Richtung aus dem Bereich des Fallschachts 13 heraus. Diese Mineralwollevliesbahn M wird herkömmlichen Nachbearbeitungsstationen zugeführt und schließlich durch einen Härteofen zum Aushärten des Bindemittels hindurchgeführt.The mineral wool fibers produced in this way and wetted with binding agent finally fall onto a collecting conveyor 15 that is at the bottom of the chute 13 is arranged. This collecting conveyor is designed in the manner of a conveyor belt and moves the mineral wool fibers collected thereon in the form of an endless mineral wool fleece web M with an uncured binder in an arrow P marked direction from the area of the chute 13 out. This mineral wool fleece web M is fed to conventional post-processing stations and finally passed through a hardening furnace to harden the binder.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung 1 ist dem Fachmann geläufig.The structure and operation of the device 1 is familiar to the expert.

2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer in Vorrichtung 1 verwendeten Blasdüse 5' gemäß dem Stand der Technik, wobei zur Vereinfachung die in 1 gezeigten Treibgaskammern 10 weggelassen wurden. Die Blasdüse 5' erstreckt sich im Wesentlichen translationssymmetrisch in eine zur Querschnittsansicht senkrechte Richtung. Die Blasdüse 5' ist eine Schlitzdüse. Der durch die zwei Blasdüsenhälften 6' begrenzte Düsendurchlass 7' bzw. Düsenspalt 7' weist einen Zulaufbereich 23' mit dem Zulaufende 8' und gegenüberliegend ein Austrittsende 9' auf. Ferner weist jede Blasdüsenhälfte 6' oberhalb des Zulaufendes 8' ein Oberteil 20' auf, das in eine nach unten abgebogene Luftleitlippe 21' mündet, mittels welcher ein über die Einblasöffnungen 11' eingeblasenes Treibgas in den Düsendurchlass 7'geleitet wird. Das Zulaufende 8' liegt höhenmäßig auf der Ebene der symmetrisch angeordneten Luftleitlippen 21', d.h. auf der Höhe in der Gastrom aus Brenngas und eingesaugter Umgebungsluft erstmals mit dem Treibgasstrom wechselwirkt. Der Zulaufbereich weist einen über seine Höhe konstanten Querschnitt auf. 2nd shows an enlarged cross-sectional view of an in device 1 used blow nozzle 5 ' according to the prior art, wherein for simplification the in 1 LPG chambers shown 10th were omitted. The blow nozzle 5 ' extends essentially translation-symmetrically in a direction perpendicular to the cross-sectional view. The blow nozzle 5 ' is a slot nozzle. The one through the two nozzle halves 6 ' limited nozzle passage 7 ' or nozzle gap 7 ' has an inlet area 23 ' with the incoming end 8th' and an exit end opposite 9 ' on. Furthermore, each blow nozzle half 6 ' above the inlet end 8th' a top 20 ' on that in a downward bent air guide lip 21 ' opens, by means of which a via the injection openings 11 ' injected propellant gas into the nozzle passage 7 ' is directed. The end 8th' lies in height on the level of the symmetrically arranged air guide lips 21 ' , ie at the height in the Gas flow from fuel gas and ambient air drawn in interacts with the propellant gas flow for the first time. The inlet area has a cross section that is constant over its height.

Auf diese Weise wird ein Geschwindigkeitsprofil mit hoher Geschwindigkeit im Bereich der Düsendurchlasswände und geringerer Geschwindigkeit im Mittelbereich der Düsendurchlasses 7' erzeugt. Es entsteht ein Unterdruck, durch den am Zulaufende 8' die aus der Verteilerwanne austretende Primärfäden zusammen mit Brenngase und Umgebungsluft in den Düsendurchlass eingesaugt werden. In der vom Zulaufende 8' zum Austrittsende 9' gesehenen Richtung verringert sich zunächst der Querschnitt des Düsendurchlasses 7' und vergrößert sich dann wieder. Dadurch wird bewirkt, dass ein im Düsendurchlass 7' strömende Gasstrom zunächst beschleunigt und dann wieder verlangsamt wird, sodass am Austrittsende 9' der Blasdüse 5' ein dem statischen Umgebungsdruck angepasster Druck vorliegt. Die im Stand der Technik bekannte Blasdüse 5' weist somit in der Strömungsrichtung bzw. Längenrichtung des Düsendurchlasses 7' zunächst einen Beschleunigungsbereich 16'und daran angrenzend eine Verzögerungsbereich 17' auf.In this way, a speed profile with high speed in the area of the nozzle passage walls and lower speed in the central area of the nozzle passage 7 ' generated. A negative pressure is created through the end of the inlet 8th' the primary threads emerging from the distribution trough are sucked into the nozzle passage together with fuel gases and ambient air. In the from the incoming end 8th' to the exit end 9 ' seen direction, the cross section of the nozzle passage is first reduced 7 ' and then enlarges again. This causes a nozzle passage 7 ' flowing gas flow is first accelerated and then slowed down again, so that at the outlet end 9 ' the blow nozzle 5 ' there is a pressure adapted to the static ambient pressure. The blow nozzle known in the prior art 5 ' thus points in the direction of flow or length of the nozzle passage 7 ' first an acceleration range 16 ' and adjacent to it a delay area 17 ' on.

3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer beispielhaften Blasdüse 5 mit den Erfindungsmerkmalen. Die Blasdüse 5 ist eine Schlitzdüse bestehend aus zwei Blasdüsenhälften 6. Die vorstehend in Bezug auf 1 und 2 beschriebenen Struktur- und Funktionsmerkmale treffen auch auf die erfindungsgemäße Blasdüse 5 zu, wobei zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen auf das Vorstehende verwiesen wird. Eine erfindungsgemäße Blasdüse 5 gemäß 3 unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Blasdüse 5'dadurch, dass zwischen dem an das Zulaufende 8 angrenzenden Beschleunigungsbereich 16 des Düsendurchlass 7, in dem der Querschnitt des Düsendurchlass sich verringert, und dem an das Austrittsende 9 angrenzenden Verzögerungsbereich 17 des Düsendurchlass 7, in dem der Querschnitt des Düsendurchlass sich wieder vergrößert, ein Haltebereich 18 vorgesehen ist, in dem der Querschnitt des Düsendurchlasses 7 im Wesentlichen konstant ist. 3rd shows an enlarged cross-sectional view of an exemplary blow nozzle 5 with the features of the invention. The blow nozzle 5 is a slit nozzle consisting of two blow nozzle halves 6 . The above in relation to 1 and 2nd The structural and functional features described also apply to the blowing nozzle according to the invention 5 to, referring to the above to avoid unnecessary repetition. A blowing nozzle according to the invention 5 according to 3rd differs from that in 2nd shown blow nozzle 5 ' in that between that to the inlet end 8th adjacent acceleration range 16 of the nozzle passage 7 , in which the cross section of the nozzle passage is reduced, and that at the outlet end 9 adjacent deceleration area 17th of the nozzle passage 7 , in which the cross section of the nozzle passage increases again, a holding area 18th is provided in which the cross section of the nozzle passage 7 is essentially constant.

4 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Kontur einer dem Düsendurchlass 7 zugewandten Düseninnenfläche 22 der Blasdüse 5 gemäß 3 und zur Abgrenzung vom Stand der Technik auch die der Düseninnenfläche 22' der Blasdüse 5' gemäß 2. Die horizontale Achse bezeichnet die Längenrichtung des Düsendurchlasses 7, das Zulaufende 8 ist der Nullpunkt bzw. die Nullebene 25 (siehe 3). Die vertikale Achse beschreibt die halbe Breite des Düsendurchlasses 7 bezogen auf die Symmetrieachse 24 des Düsendurchlasses 7. Die Breite des Düsendurchlasses, d.h. der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen 22, für eine bestimmte Position in Längenrichtung ist somit der abgelesenen Wert multipliziert mit dem Faktor zwei. Ferner ist der Querschnitt des Düsendurchlasses proportional zu der Breite des Düsendurchlasses 7, insbesondere bei einer Schlitzdüse. 4th shows an enlarged view of a contour of the nozzle passage 7 facing inner surface of the nozzle 22 the blow nozzle 5 according to 3rd and to distinguish it from the prior art also that of the inner surface of the nozzle 22 ' the blow nozzle 5 ' according to 2nd . The horizontal axis indicates the length direction of the nozzle passage 7 , the incoming 8th is the zero point or the zero level 25th (please refer 3rd ). The vertical axis describes half the width of the nozzle passage 7 related to the axis of symmetry 24th of the nozzle passage 7 . The width of the nozzle passage, ie the distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle 22 , For a specific position in the length direction, the value read is multiplied by a factor of two. Furthermore, the cross section of the nozzle passage is proportional to the width of the nozzle passage 7 , especially with a slot nozzle.

Wie aus 4 ersichtlich verringert sich bei der erfindungsgemäßen Blasdüse 5 in der vom Zulaufende 8 zum Austrittsende 9 gesehenen Richtung zunächst die Breite des Düsendurchlasses 7 (Beschleunigungsbereich 16), dann ist sie über einen gewissen Bereich entlang im Wesentlichen konstant (Haltebereich 18) und vergrößert sich schließlich wieder (Verzögerungsbereich). Die Kontur der Düseninnenfläche 22 der erfindungsgemäßen Blasdüse 5 ist glatter als die der Blasdüse 5' gemäß 2 und weist keine Unstetigkeitsstellen wie Sprünge oder scharfe Kanten auf. Anders ausgedrückt, eine Funktion, die den Abstand zwischen den dem Düsendurchlass 7 zugewandten Oberflächen der Blasdüsenhälften 51 entlang einer vom Zulaufende 8 zum Austrittsende 9 gesehenen Richtung beschreibt, ist stetig differenzierbar. Dadurch lassen sich die weiter oben beschriebenen problematischen Verwirbelungen und Querströmungen verringern.How out 4th evidently decreases with the blow nozzle according to the invention 5 in the from the inlet end 8th to the exit end 9 seen direction first the width of the nozzle passage 7 (Acceleration range 16 ), then it is essentially constant over a certain range (holding range 18th ) and finally increases again (deceleration range). The contour of the inner surface of the nozzle 22 the blow nozzle according to the invention 5 is smoother than that of the blow nozzle 5 ' according to 2nd and has no discontinuities such as cracks or sharp edges. In other words, a function that controls the distance between the nozzle passages 7 facing surfaces of the nozzle halves 51 along one from the inlet end 8th to the exit end 9 seen direction is constantly differentiable. The problematic turbulence and cross currents described above can thereby be reduced.

Die Gesamtlänge des Düsendurchlasses beträgt ungefähr 94 mm. Der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden und den Düsendurchlass 7 begrenzenden Düseninnenflächen 22 beträgt 7,8 mm am Zulaufende 8 und beträgt etwa 15,8 mm am Austrittsende 9. Der minimale Abstand beträgt etwa 5.6 mm und dieser wird in etwa 20 mm Entfernung vom Zulaufende 8 erreicht. Der Beschleunigungsbereich 16 endet in etwa 10°mm Entfernung vom Zulaufende 8. Danach schließt sich der Haltebereich 18 an. Der Haltebereich 18 ist ungefähr 20°mm lang. Innerhalb des Haltebereichs 18 ist der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen 22 im Wesentlichen konstant. Die Abstandswerte weichen nicht mehr als 3% von dem Wert des Minimalabstands ab. An den Haltebereich 18 schließt sich der Verzögerungsbereich 17 an. Innerhalb des Verzögerungsbereiches vergrößert sich der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Düseninnenflächen 22, d.h. die Breite des Düsendurchlasses 7 vergrößert sich innerhalb des Düsendurchlasses 7. Das Verhältnis von maximalem Abstand zu minimalem Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Düseninnenflächen beträgt etwa 2.8. In 10 mm Schritten entlang der vom Zulaufende 8 zum Austrittsende 9 gesehenen Richtung betragen die Abstände zwischen den gegenüberliegenden Düseninnenflächen 22: 7,8 mm, 5,8 mm, 5,6 mm, 5,9 mm, 6,8 mm, 8,4 mm, 10,4 mm, 12 mm, 14 mm, 15,6 mm. Der Haltebereich 18 erstreckt sich über etwa 21% der Gesamtlänge des Düsendurchlasses 7. Der Längenabschnitt über den sich der Haltebereich 18 erstreckt beträgt etwa das 3,7 fache des minimalen Abstands zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen 22. Die Kontur der Düseninnenfläche 22 weist einen Wendepunkt auf, der in einer Richtung vom Zulaufende 8 zum Austrittsende 9 gesehen ungefähr 57 mm vom Zulaufende 8 entfernt ist.The total length of the nozzle passage is approximately 94 mm. The distance between the two opposite and the nozzle passage 7 limiting nozzle inner surfaces 22 is 7.8 mm at the inlet end 8th and is about 15.8 mm at the exit end 9 . The minimum distance is about 5.6 mm and this is about 20 mm from the inlet end 8th reached. The acceleration range 16 ends about 10 ° mm from the inlet end 8th . The stopping area then closes 18th at. The holding area 18th is about 20 ° long. Within the holding area 18th is the distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle 22 essentially constant. The distance values do not differ by more than 3% from the value of the minimum distance. To the stopping area 18th the delay area closes 17th at. The distance between the opposite inner surfaces of the nozzle increases within the deceleration range 22 , ie the width of the nozzle passage 7 increases within the nozzle passage 7 . The ratio of the maximum distance to the minimum distance between the opposing inner surfaces of the nozzle is approximately 2.8. In 10 mm steps along the end of the inlet 8th to the exit end 9 seen direction are the distances between the opposite nozzle inner surfaces 22 : 7.8 mm, 5.8 mm, 5.6 mm, 5.9 mm, 6.8 mm, 8.4 mm, 10.4 mm, 12 mm, 14 mm, 15.6 mm. The holding area 18th extends over approximately 21% of the total length of the nozzle passage 7 . The length section over which the holding area extends 18th extends approximately 3.7 times the minimum distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle 22 . The contour of the inner surface of the nozzle 22 has an inflection point that is in a direction from the inlet end 8th to the exit end 9 seen about 57 mm from the inlet end 8th is removed.

Im Vergleich zu der im Stand der Technik bekannten Blasdüse 5' gemäß 2 ist bei der erfindungsgemäßen Blasdüse gemäß 3 der Beschleunigungsbereich etwas länger (8 mm vs 10 mm) und der Querschnitt des Düsendurchlasses 7 verringert sich etwas langsamer. Dadurch wird ein Gasstrom im Düsendurchlass 7 schwächer beschleunigt und erreicht später, also in Längenrichtung des Düsendurchlasses 7 weiter vom Zulaufende 8 entfernt, seine Maximalgeschwindigkeit. Ferner beginnt Verzögerungsbereich 17 später, also in Längenrichtung des Düsenspaltes 7 weiter vom Zulaufende 8 entfernt, als im Stand der Technik (8 mm vs. 30 mm). Somit setzt die Verlangsamung des Gasstromes später ein, also in Längenrichtung des Düsenspaltes 7 weiter vom Zulaufende 8 entfernt. Dadurch wird der Gasstrom länger auf einer hohen Geschwindigkeit gehalten. Im Verzögerungsbereich 17 vergrößert sich der Querschnitt des Düsendurchlasses 7 schneller, wodurch eine stärkere Verzögerung des Gasstromes erzielt wird. Da der Gasstrom aufgrund des Haltebereiches 18 länger bei einer hohen Geschwindigkeit gehalten wird, ist es im Hinblick darauf, dass der Gasstrom am Austrittsende 9 des Düsendurchlasses 7 möglichst etwa auf Umgebungsdruck gebracht werden muss, eine stärkere Verlangsamung des Gasstromes erforderlich.In comparison to the blow nozzle known in the prior art 5 ' according to 2nd is according to the blow nozzle according to the invention 3rd the acceleration range a little longer (8 mm vs 10 mm) and the cross section of the nozzle passage 7 decreases somewhat more slowly. This causes a gas flow in the nozzle passage 7 accelerates more slowly and reaches later, i.e. in the longitudinal direction of the nozzle passage 7 further from the inlet end 8th away, its maximum speed. Delay range also begins 17th later, i.e. in the longitudinal direction of the nozzle gap 7 further from the inlet end 8th removed than in the prior art (8 mm vs. 30 mm). Thus, the gas flow slows down later, i.e. in the longitudinal direction of the nozzle gap 7 further from the inlet end 8th away. This keeps the gas flow at high speed for longer. In the delay area 17th the cross section of the nozzle passage increases 7 faster, which results in a greater delay in the gas flow. Because the gas flow due to the stopping area 18th is held longer at a high speed, it is in view of the gas flow at the exit end 9 of the nozzle passage 7 must be brought as close as possible to ambient pressure, a greater slowdown of the gas flow required.

Am Austrittsende 9 des Düsendurchlasses 7 beträgt der Winkel zwischen einer in Richtung vom Zulaufende zum Austrittsende verlaufenden Geraden und einer an der dem Düsendurchlass zugewandten Oberfläche der Blasdüsenhälfte 6 anliegenden Tangente ungefähr 3° und ist somit kleiner als bei der Blasdüse 5' gemäß 2, bei der der Winkel ungefähr 7° beträgt. Auf diese Weise wird ein gerichteter Gas-Faser-Dispersions-Strom mit minimaler Querströmung erzeugt, sodass Wandkontakte der noch nicht vollständig abgekühlten Fasern mit einem der Blasdüse 5 nachgelagerten Diffusor und/oder Leitschacht reduziert werden.At the exit end 9 of the nozzle passage 7 is the angle between a straight line running in the direction from the inlet end to the outlet end and one on the surface of the blow nozzle half facing the nozzle passage 6 adjacent tangent approximately 3 ° and is therefore smaller than with the blowing nozzle 5 ' according to 2nd at which the angle is approximately 7 °. In this way, a directed gas-fiber dispersion flow is generated with minimal cross-flow, so that wall contacts of the not yet completely cooled fibers with one of the blow nozzles 5 downstream diffuser and / or guide shaft can be reduced.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Blasdüse 5 gemäß 3 bezüglich eines Gasstromes wird aus 5 ersichtlich. Gezeigt werden ein simulierter Geschwindigkeitsverlauf eines durch den Düsendurchlass 7, 7' strömenden Gastromes für die erfindungsgemäße Blasdüse 5 gemäß 3 und die im Stand der Technik bekannten Blasdüse 5' gemäß 2. Dabei ist die Strömungsgeschwindigkeit als dimensionslose Mach-Zahl angegeben, d.h. normiert auf die Schallgeschwindigkeit. Das zur Berechnung des Geschwindigkeitsverlauf verwendete Simulationsmodel basiert auf der Stromfadentheorie für eine stationäre kompressible Strömung und berücksichtigt drei Gasströmungen: (1) das Brenngas, (2) die Umgebungsluft, die parallel zum Brenngasstrom am Zulaufende 8, 8' mit in den Düsendurchlass 7, 7' eingesogen wird und (3) das über die Einblasöffnungen 11, 11' in den Düsendurchlass 7' eingeblasene Treibgas, wobei allerdings die Umgebungsluftströmung und Brenngasströmung zu einer Gasströmung zusammengefasst werden. Die Simulation berücksichtigt den Reibungseinfluss der Düseninnenfläche 22, 22' auf die Treibgasströmung. Die im Gaststrom enthaltenen Faserfilamente sind in der Simulation nicht mitberücksichtigt. Verfahren zur Berechnung bzw. Simulation des Gasstroms durch eine Düse sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in dem Lehrbuch „Strömungslehre: Einführung in die Theorie der Strömungen“ von Joseph H. Spurk (2. Auflage 1989, ISBN 3-540-51458-9) beschrieben. In 5 dargestellt ist die Strömungsgeschwindigkeit der zusammengefassten Teilströme aus Brenngas und eingesogener Umgebungsluft, der für den Faserauszug, d.h. die Zerfaserung maßgeblich ist.The effect of the blow nozzle according to the invention 5 according to 3rd with respect to a gas flow 5 evident. A simulated speed curve is shown through the nozzle passage 7 , 7 ' flowing gastromes for the blow nozzle according to the invention 5 according to 3rd and the blow nozzle known in the prior art 5 ' according to 2nd . The flow velocity is given as a dimensionless Mach number, ie normalized to the speed of sound. The simulation model used to calculate the speed curve is based on the streamline theory for a stationary compressible flow and takes into account three gas flows: (1) the fuel gas, (2) the ambient air, which is parallel to the fuel gas flow at the inlet end 8th , 8th' with in the nozzle passage 7 , 7 ' is sucked in and (3) through the injection openings 11 , 11 ' in the nozzle passage 7 ' Blown propellant gas, whereby however the ambient air flow and fuel gas flow are combined into one gas flow. The simulation takes into account the influence of friction on the inner surface of the nozzle 22 , 22 ' on the propellant gas flow. The fiber filaments contained in the guest stream are not taken into account in the simulation. Methods for calculating or simulating the gas flow through a nozzle are known to the person skilled in the art and are, for example, in the textbook “Fluid dynamics: introduction to the theory of currents” by Joseph H. Spurk ( 2nd . Edition 1989 , ISBN 3-540-51458-9). In 5 the flow velocity of the combined partial flows of fuel gas and sucked-in ambient air is shown, which is decisive for the fiber extraction, ie the defibration.

Bei der im Stand der Technik bekannten Blasdüse gemäß 2 wird der Gasstrom zunächst in dem Beschleunigungsbereich 16' beschleunigt und direkt anschließend daran im Verzögerungsbereich 16' wieder verlangsamt. Beispielsweise erreicht ein Gasstrom der am Zulaufende 8' mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,37 in den Düsendurchlass 7' einströmt, am Ende des Beschleunigungsbereiches 16' in einer Entfernung von etwa 8 mm vom Zulaufende 8'einen maximalen Wert von etwa 0,7 und verlangsamt sich danach auf eine Geschwindigkeit von 0,66; 0,58; 0,5; 0,34 in 10mm, 20 mm, 30 mm bzw. 40 mm Entfernung vom Zulaufende 8'. Am Austrittsende 9' des Düsendurchlasses 7' hat der Gasstrom eine Geschwindigkeit von etwa 0,27.According to the blow nozzle known in the prior art 2nd the gas flow is initially in the acceleration range 16 ' accelerated and immediately afterwards in the deceleration area 16 ' slowed down again. For example, a gas stream reaches that at the inlet end 8th' with a flow rate of 0.37 in the nozzle passage 7 ' flows in at the end of the acceleration range 16 ' at a distance of about 8 mm from the inlet end 8th' a maximum value of about 0.7 and then slows down to a speed of 0.66; 0.58; 0.5; 0.34 at 10mm, 20mm, 30mm or 40mm from the inlet end 8th' . At the exit end 9 ' of the nozzle passage 7 ' the gas flow has a speed of about 0.27.

Im Gegensatz dazu wird in der erfindungsgemäßen Blasdüse 5 gemäß 3 ein Gasstrom beschleunigt, dann über einen gewissen Längenabschnitt bei einer im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit gehalten und erst danach verlangsamt. Ein Gasstrom der unter denselben Bedingungen wie bei der Blasdüse 5' gemäß 2 vorliegt, also am Zulaufende 8 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,37 in den Düsendurchlass 7 einströmt, erreicht eine Geschwindigkeit von 0,63; 0,69; 0,64; 0,51; in 10 mm, 20 mm, 30 mm bzw. 40 mm Entfernung vom Zulaufende 8. Die Maximalgeschwindigkeit wird in 20 mm Entfernung vom Zulaufende 8 erreicht. Am Austrittsende 9 des Düsendurchlasses 7' hat der Gasstrom eine Geschwindigkeit von etwa 0,18. Innerhalb des Haltebereichs 18, der sich wie oben erwähnt bei der Blasdüse 5 gemäß 3 von etwa 10 mm bis 30 mm erstreckt, weichen die Werte der Strömungsgeschwindigkeit weniger als 9% von der Maximalgeschwindigkeit ab. Im Haltebereich 18 ist die Strömungsgeschwindigkeit somit im Wesentlichen konstant. Im Vergleich zu der im Stand der Technik bekannten Blasdüse 5' gemäß 2, wird der Gasstrom im Düsendurchlass 7 der erfindungsgemäßen Blasdüse 5 gemäß 3 im Beschleunigungsbereich 16 langsamer beschleunigt, wird aber innerhalb des Haltebereichs 18 bei einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit gehalten, und im Verzögerungsbereich schneller verlangsamt. Versuche haben gezeigt, dass dieses Strömungsverhalten von Vorteil hinsichtlich Faserqualität und Prozessstabilität ist.In contrast, in the blow nozzle according to the invention 5 according to 3rd a gas flow accelerates, then is held at a substantially constant speed over a certain length of section and only then decelerates. A gas flow under the same conditions as the blow nozzle 5 ' according to 2nd is present, i.e. at the end of the inflow 8th with a flow rate of 0.37 in the nozzle passage 7 flows in, reaches a speed of 0.63; 0.69; 0.64; 0.51; at 10 mm, 20 mm, 30 mm or 40 mm from the inlet end 8th . The maximum speed is 20 mm from the end of the inlet 8th reached. At the exit end 9 of the nozzle passage 7 ' the gas flow has a velocity of about 0.18. Within the holding area 18th which, as mentioned above, is for the blow nozzle 5 according to 3rd extends from about 10 mm to 30 mm, the values of the flow velocity deviate less than 9% from the maximum velocity. In the stopping area 18th the flow velocity is therefore essentially constant. In comparison to the blow nozzle known in the prior art 5 ' according to 2nd , the gas flow in the nozzle passage 7 the blow nozzle according to the invention 5 according to 3rd in the acceleration range 16 accelerates slower, but is within the stopping area 18th kept at a substantially constant speed and slowed down faster in the deceleration range. Tests have shown that this flow behavior is advantageous in terms of fiber quality and process stability.

Eine erfindungsgemäße Blasdüse 5 kann somit auch über Geschwindigkeitsverlauf einer simulierten Gasströmung durch ihren Düsenspalt 7 charakterisiert werden. Demnach weist eine erfindungsgemäße Blasdüse 5 einen an das Zulaufende 8 des Düsendurchlasses 7 angrenzenden Beschleunigungsbereich 16, in dem der Gasstrom beschleunigt wird, und einen an das Austrittsende 9 angrenzenden Verzögerungsbereich 17, in dem der Gasstrom wieder verlangsamt werden, auf, und dazwischenliegend einen Haltebereich 18, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Gastromes innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs gehalten wird. Dieser vorbestimmte Wertebereich kann beispielsweise nur Werte aufweisen, die im Wesentlichen konstant sind, oder nur Werte, die größer als ein Schwellenwert sind. Der Haltebereich 18 sollte mindestens 10°mm lang sein. Ein Haltebereich 18, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Gastromes innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs gehalten wird, ist ein strömungsbezogener Haltebereich 18.A blowing nozzle according to the invention 5 can thus also over the speed curve of a simulated gas flow through its nozzle gap 7 be characterized. Accordingly, a blowing nozzle according to the invention 5 one to the incoming end 8th of the nozzle passage 7 adjacent acceleration range 16 , in which the gas flow is accelerated, and one to the exit end 9 adjacent deceleration area 17th , in which the gas flow is slowed down again, and in between a holding area 18th , in which the flow rate of the gas flow is kept within a predetermined value range. This predetermined range of values can, for example, only have values that are essentially constant or only values that are greater than a threshold value. The holding area 18th should be at least 10 ° mm long. A stopping area 18th , in which the flow rate of the gas flow is kept within a predetermined value range, is a flow-related holding area 18th .

Bezogen auf das vorstehende Ausführungsbeispiel ist unter den oben beschriebenen Simulationsbedingungen ein Haltebereich 18, in dem die Geschwindigkeitswerte des Gasstromes nicht mehr als 2 %, 3 %, 5 % bzw. 10 % von der Maximalgeschwindigkeit abweichen, etwa 10 mm, 13 mm, 17°mm bzw.24 mm lang, und ein Haltebereich 18 in dem die Werte des vorbestimmten Wertebereiches größer als 0,65 sind, ist ungefähr 16 mm lang. Im Gegensatz dazu weichen bei der im Stand der Technik bekannten Blasdüse 5' gemäß 2, die Geschwindigkeitswerte innerhalb eines 10 mm langen, den Maximalwert beinhaltenden Bereichs, mehr als 13 % vom Maximalwert ab, und ein Bereich, in dem die Werte größer als 0,65 sind ist nur 4 mm lang. Somit liegt bei Blasdüse 5 gemäß 2 kein Haltebereich im Sinne der Erfindung vor.Based on the above embodiment, there is a stop area under the simulation conditions described above 18th , in which the speed values of the gas flow do not deviate from the maximum speed by more than 2%, 3%, 5% or 10%, about 10 mm, 13 mm, 17 ° mm or 24 mm long, and a holding area 18th in which the values of the predetermined range of values are greater than 0.65 is approximately 16 mm long. In contrast, give way in the blow nozzle known in the prior art 5 ' according to 2nd , the speed values within a 10 mm long area including the maximum value, more than 13% from the maximum value, and an area in which the values are greater than 0.65 is only 4 mm long. Thus lies with blow nozzle 5 according to 2nd no stop area in the sense of the invention.

Die Blasdüse 5 gemäß 3 ist aus Stahl gebildet. Mögliche Ausführungsformen sind allerdings nicht darauf beschränkt. So kann die Blasdüse 5 auch aus einem anderen Material gebildet sein, insbesondere einem Metall, solange dieses formbar und schweißbar ist und bei den hohen auftretenden Temperaturen (> 1300°C) beständig ist. Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Blasdüse 5 kann es sich von Vorteil erweisen, ein Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, insbesondere ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit die größer als 25 W/(m·K) ist. Solch ein Material kann zum Beispiel Edelstahl der Art X2CrNi12 (Nummer 1.4003) sein. Der hinreichend schnelle Wärmeabtransport reduziert signifikant ein Anhaften oder Ankleben von Faserbestandteilen an den Seitenwänden, was mit einem schnellen Überlauf der Blasdüse einhergeht und zu einem Ausfall der Blasdüse führt. Durch diese Maßnahme erhöht sich somit die Prozessstabilität.The blow nozzle 5 according to 3rd is made of steel. However, possible embodiments are not limited to this. So can the blow nozzle 5 also be formed from another material, in particular a metal, as long as it is malleable and weldable and is resistant to the high temperatures that occur (> 1300 ° C.). In one embodiment of the blow nozzle according to the invention 5 it may prove advantageous to use a material with a high thermal conductivity, in particular a material with a thermal conductivity that is greater than 25 W / (m · K). Such a material can be, for example, stainless steel of the type X2CrNi12 (number 1.4003). The sufficiently rapid heat dissipation significantly reduces adherence or sticking of fiber components to the side walls, which is accompanied by a rapid overflow of the blow nozzle and leads to failure of the blow nozzle. This measure increases process stability.

Die Erfindung lässt neben der erläuternden Ausführungsform weitere Gestaltungsansätze zu.In addition to the illustrative embodiment, the invention permits further design approaches.

Wie in 6 gezeigt, kann die Blasdüse 5 gemäß 3 kann zum Beispiel in ihren Seitenwänden zusätzlich einen oder mehrere Kühlkanäle 19 für ein Kühlmittel aufweisen. Dadurch kann eine zusätzliche Kühlwirkung erzielt werden, infolge derer ein Fadenbestandteil bei Wandkontakt schlagartig abkühlt, so dass er ohne Benetzung oberflächenverfestigt und abprallt. Damit werden die Gefahr eines Anklebens von Schmelzbestandteilen und ein Überfluten der Blasdüse mit Schmelze verringert.As in 6 shown, the blow nozzle 5 according to 3rd can, for example, have one or more cooling channels in its side walls 19th for a coolant. An additional cooling effect can thereby be achieved, as a result of which a thread component cools suddenly when it comes into contact with the wall, so that it solidifies and rebounds without wetting. This reduces the risk of melt components sticking and flooding the blow nozzle with melt.

So kann beispielsweise die Blasdüse 5 bei einer Ausführungsform weniger oder mehr als drei Kühlkanäle 19 pro Blasdüsenhälfte 6 aufweisen. Ferner können die Einblasöffnungen 11 an einem abweichend von dem in 3 gezeigten Ort positioniert sein.For example, the blow nozzle 5 in one embodiment fewer or more than three cooling channels 19th per blow nozzle half 6 exhibit. Furthermore, the injection openings 11 at a different from that in 3rd shown location.

Ferner ist zu beachten, dass der erzielte Geschwindigkeitsverlauf in dem Düsendurchlass 7 der Blasdüse 5 von den eingestellten Grundparametern der Vorrichtung 1, wie zum Beispiel der Anfangsgeschwindigkeit und Temperatur des in den Düsendurchlass eingedüsten Treibgases, der Art, Temperatur und Viskosität der mineralischen Schmelze, der Form und Dimension der gewünschten Mineralfasern etc. abhängig ist, und sich somit je nach Anwendungsfall verändert. So kann zum Beispiel ein unter anderen Randbedingungen, z.B. mit einer anderen Anfangsgeschwindigkeit, in dieselbe Blasdüse eingedüster Gasstrom einen von 5 abweichenden Geschwindigkeitsverlauf aufweisen und somit einen von dem obigen Wertebereich abweichenden Wertebereich.It should also be noted that the speed curve achieved in the nozzle passage 7 the blow nozzle 5 from the set basic parameters of the device 1 , such as the initial speed and temperature of the propellant gas injected into the nozzle passage, the type, temperature and viscosity of the mineral melt, the shape and dimension of the desired mineral fibers, etc., and thus changes depending on the application. For example, a gas stream injected into the same blowing nozzle under different boundary conditions, for example at a different initial speed, can have a of 5 have a different speed profile and thus a range of values deviating from the above range of values.

Im Hinblick auf eine mögliche Charakterisierung der erfindungsgemäßen Blasdüse 5 anhand ihres Geschwindigkeitsverlaufs muss der vorbestimmte Wertebereich abhängig von den eingestellten Randbedingungen bestimmt werden. Unter Verwendung des im Annex beschriebenen Simulationsmodel und den angegebenen Parametern berechnen sich für die oben beschriebenen Werte.With regard to a possible characterization of the blowing nozzle according to the invention 5 based on their speed curve, the predetermined value range must depend on the set one Boundary conditions can be determined. Using the simulation model described in the annex and the specified parameters, calculate for the values described above.

Die Erfindung ist nicht auf die speziellen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch den Gegenstand der Patentansprüche bestimmt.The invention is not limited to the specific embodiments shown, rather the scope of the invention is determined by the subject matter of the claims.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11

Vorrichtung zur Verwendung der erfindungsgemäßen BlasdüseDevice for using the blow nozzle according to the invention

22nd

ZuführvorrichtungFeeding device

33rd

VerteilerwanneDistribution tray

44th

AustrittsöffnungOutlet opening

5, 5'5, 5 '

BlasdüseBlow nozzle

6, 6'6, 6 '

BlasdüsenhälfteBlow nozzle half

7, 7'7, 7 '

DüsendurchlassNozzle outlet

8, 8'8, 8 '

ZulaufendeIncoming

9, 9'9, 9 '

AustrittsendeExit end

10, 10'10, 10 '

TreibgaskammerLPG chamber

11, 11'11, 11 '

EinblasschlitzInjection slot

1212

LeitschachtGuide shaft

1313

FallschachtChute

1414

SprühdüseSpray nozzle

1515

SammelfördererCollective conveyor

16, 16'16, 16 '

BeschleunigungsbereichAcceleration range

17, 17'17, 17 '

VerzögerungsbereichDeceleration range

18, 18'18, 18 '

HaltebereichStopping area

1919th

KühlkanalCooling channel

20, 20'20, 20 '

OberteilTop

21, 21'21, 21 '

LuftleitlippeAir lip

22, 22'22, 22 '

DüseninnenflächenInner surfaces of nozzles

23, 23'23, 23 '

ZulaufbereichInlet area

24, 24'24, 24 '

Symmetrieachse des DüsendurchlassesAxis of symmetry of the nozzle passage

25. 25'25. 25 '

NullebeneZero level

ANNEXANNEX

Das verwendete Simulationsmodel beruht auf der Stromfadentheorie für eine stationäre kompressible Strömung und berücksichtigt drei Gasströmungen: (1) das Brenngas, (2) die Umgebungsluft, die parallel zum Brenngasstrom am Zulaufende mit in die Düse eingezogen wird und (3) das über die Einblasöffnungen 11, 11' im Bereich der Düseninnenfläche 22, 22' in den Düsendurchlass 7, 7' eingeblasene Treibgas, wobei allerdings zur Vereinfachung der Brenngasstrom und der Umgebungsluftstrom zu einem Gasstrom (Brenngas-Umgebungsluftstrom) zusammengefasst werden. Das Model beruht somit auf zweimal drei Differentialgleichungen, jeweils Masse-, Energie- und Impulserhaltung für die Treibgasströmung (gekennzeichnet durch den Index 1) und den Brenngas-Umgebungsluftstrom (gekennzeichnet durch den Index 2), die unter vorgegebenen Randbedingungen iterativ gelöst werden.The simulation model used is based on the streamline theory for a stationary compressible flow and takes into account three gas flows: (1) the fuel gas, (2) the ambient air, which is drawn into the nozzle at the inlet end parallel to the fuel gas flow, and (3) that via the injection openings 11 , 11 ' in the area of the inner surface of the nozzle 22 , 22 ' in the nozzle passage 7 , 7 ' Blown propellant gas, but to simplify the fuel gas flow and the ambient air flow are combined to form a gas flow (fuel gas-ambient air flow). The model is therefore based on two three differential equations, each with mass, energy and momentum conservation for the propellant gas flow (identified by the index 1 ) and the fuel gas ambient air flow (identified by the index 2nd ), which are solved iteratively under given boundary conditions.

Massenerhaltung: $$\frac{\partial \left({\rho }_1\cdot u_1\cdot f_1\right)}{\partial x}+m=0\text{ und }\frac{\partial \left({\rho }_2\cdot u_2\cdot f_2\right)}{\partial x}-m=\mathrm{0,}$$

Mass conservation: $$\frac{\partial \left({\rho }_1\cdot u_1\cdot f_1\right)}{\partial x}+m=0\text{and}\frac{\partial \left({\rho }_{\mathrm{2nd}}\cdot u_{\mathrm{2nd}}\cdot f_{\mathrm{2nd}}\right)}{\partial x}-m=\mathrm{0,}$$

Energieerhaltung: $$\frac{\partial \left[{\dot{m}}_1\cdot \left(c_p\cdot T_1+u_1^2/2\right)\right]}{\partial x}+e=0\text{ und }\frac{\partial \left[{\dot{m}}_2\cdot \left(c_p\cdot T_2+u_2^2/2\right)\right]}{\partial x}-e=0$$

Conservation of energy: $$\frac{\partial \left[{\dot{m}}_1\cdot \left(c_p\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="T"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">T</figure-callout>}}_1+{\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_1^{\mathrm{2nd}}/\mathrm{2nd}\right)\right]}{\partial x}+e=0\text{and}\frac{\partial \left[{\dot{m}}_{\mathrm{2nd}}\cdot \left(c_p\cdot T_{\mathrm{2nd}}+u_{\mathrm{2nd}}^{\mathrm{2nd}}/\mathrm{2nd}\right)\right]}{\partial x}-e=0$$

Impulserhaltung: $${\dot{m}}_1\cdot \frac{\partial u_1}{\partial x}+\frac{\partial p}{\partial x}\cdot f_1+i+\frac{{\rho }_1}{2}\cdot u_1^2\cdot c_f=0\text{ und }{\dot{m}}_2\cdot \frac{\partial u_2}{\partial x}+\frac{\partial p}{\partial x}\cdot f_2-i=0$$

• ρ₁: Dichte der Treibgasströmung
• ρ₂: Dichte der Brenngas-Umgebungsluftströmung
• T₁: Temperatur der Treibgasströmung
• T₂: Temperatur der Brenngas-Umgebungsluftströmung
• u₁: Strömungsgeschwindigkeit der Treibgasströmung
• u₂: Strömungsgeschwindigkeit der Brenngas-Umgebungsluftströmung
• f₁: Breite der Treibgasströmung im Bereich einer Düseninnenfläche
• f₂: Halbe Breite der Brenngas-Umgebungsluftströmung
• x: Parameter in Längenrichtung
• ṁ₁: Massenstrom der Treibgasströmung
• ṁ₂: Massenstrom der Brenngas-Umgebungsluftströmung
• c_p: Wärmekapazität bei konstantem Druck
• m: Masseaustausch zwischen Treibgasströmung und Brenngas-Umgebungsluftströmung; zur Vereinfachung Null gesetzt.
• e: Energieaustausch zwischen Treibgasströmung und Brenngas-Umgebungsluftströmung; zur Vereinfachung Null gesetzt.
• i: Impulsaustausch zwischen Treibgasströmung und Brenngas-Umgebungsluftströmung
• c_f: Reibungseinfluss

Conservation of momentum: $${\dot{m}}_1\cdot \frac{\partial {\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_1}{\partial x}+\frac{\partial p}{\partial x}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="f"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">f</figure-callout>}}_1+i+\frac{{\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout>}}_1}{\mathrm{2nd}}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_1^{\mathrm{2nd}}\cdot c_f=0\text{and}{\dot{m}}_{\mathrm{2nd}}\cdot \frac{\partial u_{\mathrm{2nd}}}{\partial x}+\frac{\partial p}{\partial x}\cdot f_{\mathrm{2nd}}-i=0$$

• ρ ₁ : density of the propellant gas flow
• ρ ₂ : density of the fuel gas ambient air flow
• T ₁ : temperature of the propellant gas flow
• T ₂ : temperature of the fuel gas ambient air flow
• u ₁ : flow velocity of the propellant gas flow
• u ₂ : flow velocity of the fuel gas ambient air flow
• f ₁ : width of the propellant gas flow in the area of an inner surface of the nozzle
• f ₂ : Half the width of the fuel gas ambient air flow
• x: parameters in the length direction
• ṁ ₁ : mass flow of the propellant gas flow
• ṁ ₂ : mass flow of the fuel gas ambient air flow
• c _p : heat capacity at constant pressure
• m: mass exchange between propellant gas flow and fuel gas ambient air flow; set to zero for simplicity.
• e: energy exchange between propellant gas flow and fuel gas ambient air flow; set to zero for simplicity.
• i: Pulse exchange between propellant gas flow and fuel gas ambient air flow
• c _f : influence of friction

Die Temperaturen berechnen sich wie folgt: $$T_1\left[x\right]=\frac{p}{{\rho }_1\cdot R}\text{ und }{T}_2\left[x\right]=\frac{p}{{\rho }_2\cdot R}$$

R: GaskonstanteThe temperatures are calculated as follows: $$T_1\left[x\right]=\frac{\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="p\; \rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">p\; </figure-callout>}}{{\rho }_{}}\text{and}{T}_{\mathrm{2nd}}\left[x\right]=\frac{p}{{\rho }_{\mathrm{2nd}}\cdot R}$$

R: gas constant

Der Impulsaustausch i zwischen der Treibgasströmung und der Brenngas-Umgebungsluftströmung bestimmt sich zu $$i\left[x\right]=v\cdot \left(u_1\cdot {\rho }_1-u_2\cdot {\rho }_2\right).$$

The momentum exchange i between the propellant gas flow and the fuel gas ambient air flow is determined $$i\left[x\right]=v\cdot \left({\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_1\cdot {\rho }_1-u_{\mathrm{2nd}}\cdot {\rho }_{\mathrm{2nd}}\right).$$

Der Reibungseinfluss der Seitenwand der Blasdüse auf die Treibgasströmung wird mittels eines Reibungsbeiwertes $$c_f\left[x\right]=\mathrm{0,0576}\cdot {\left(u_1\cdot \left(x+\mathrm{0,00001}\right)\cdot \frac{1}{v}\right)}^{-\mathrm{0,2}}$$

berücksichtigen.The frictional influence of the side wall of the blow nozzle on the propellant gas flow is determined by means of a coefficient of friction $$c_f\left[x\right]=0.0576\cdot {\left({\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_1\cdot \left(x+0.00001\right)\cdot \frac{1}{v}\right)}^{-0.2}$$

consider.

v steht für die Austauschgeschwindigkeit zwischen beiden Strömungen und berechnet sich wie folgt: $$v\left[x\right]=\frac{2\cdot \tau \cdot \left(u_1-u_2\right)}{2+\sqrt{\left(\frac{{\rho }_1}{{\rho }_2}\right)}+\sqrt{\left(\frac{{\rho }_2}{{\rho }_1}\right)}}\text{mit }\tau =\mathrm{0,108}$$

v stands for the exchange rate between the two flows and is calculated as follows: $$v\left[x\right]=\frac{\mathrm{2nd}\cdot \tau \cdot \left(u_1-u_{\mathrm{2nd}}\right)}{\mathrm{2nd}+\sqrt{\left(\frac{{\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout>}}_1}{{\rho }_{\mathrm{2nd}}}\right)}+\sqrt{\left(\frac{{\rho }_{\mathrm{2nd}}}{{\rho }_1}\right)}}\text{With}\tau =0.108$$

Die Ebene 25, 25' x=0 wird in der vorstehenden Beschreibung als Zulaufende 8, 8' bezeichnet und liegt höhenmäßig an der Unterkante der Luftleitlippen. An dieser Stelle interagiert erstmals die Treibgasströmung mit der Brenngas-Umgebungsluftströmung. Aufgrund der vorliegenden Düsengeometrien (Düseninnenfläche 22, 22'; Einblasschlitz 11, 11') werden keine Überschallgeschwindigkeiten realisiert, so dass die Machzahl maximal 1 ist.
Aus der Theorie stationärer kompressibler Strömungen berechnet sich die Schallgeschwindigkeit a gemäß der Formel und die Definition der Machzahl M $$a^2=\gamma \cdot \frac{p}{\rho }=\gamma \cdot R\cdot T$$

$$M=\frac{u}{a}$$

The level 25th , 25 ' x = 0 is used in the above description as the inflow end 8th , 8th' denotes and is located in height on the lower edge of the air guide lips. At this point, the propellant gas flow interacts with the fuel gas ambient air flow for the first time. Due to the existing nozzle geometries (inner surface of the nozzle 22 , 22 '; Injection slot 11 , 11 ' ) no supersonic speeds are realized, so the Mach number is maximal 1 is.
From the theory of stationary compressible flows, the speed of sound a is calculated according to the formula and the definition of the Mach number M $$a^{\mathrm{2nd}}=\gamma \cdot \frac{p}{\rho }=\gamma \cdot R\cdot T$$

$$M=\frac{u}{a}$$

Daraus können für die Zustandsgrößen Temperatur, Druck und Dichte die Zustandsgleichungen abgeleitet werden: $$\frac{T_t}{T}={\left(\frac{a_t}{a}\right)}^2=\frac{\gamma -1}{2}\cdot M^2+1$$

$$\frac{p_t}{p}={\left(\frac{T_t}{T}\right)}^{\frac{\gamma }{\gamma -1}}={\left[\frac{\gamma -1}{2}\cdot M^2+1\right]}^{\frac{\gamma }{\gamma -1}}$$

$$\frac{{\rho }_t}{\rho }={\left(\frac{T_t}{T}\right)}^{\frac{1}{\gamma -1}}={\left(\frac{p_t}{p}\right)}^{\frac{1}{\gamma }}={\left[\frac{\gamma -1}{2}\cdot M^2+1\right]}^{\frac{1}{\gamma -1}}$$

The state equations for the state variables temperature, pressure and density can be derived from this: $$\frac{T_t}{T}={\left(\frac{a_t}{a}\right)}^{\mathrm{2nd}}=\frac{\gamma -1}{\mathrm{2nd}}\cdot M^{\mathrm{2nd}}+1$$

$$\frac{p_t}{p}={\left(\frac{T_t}{T}\right)}^{\frac{\gamma }{\gamma -1}}={\left[\frac{\gamma -1}{\mathrm{2nd}}\cdot M^{\mathrm{2nd}}+1\right]}^{\frac{\gamma }{\gamma -1}}$$

$$\frac{{\rho }_t}{\rho }={\left(\frac{T_t}{T}\right)}^{\frac{1}{\gamma -1}}={\left(\frac{p_t}{p}\right)}^{\frac{1}{\gamma }}={\left[\frac{\gamma -1}{\mathrm{2nd}}\cdot M^{\mathrm{2nd}}+1\right]}^{\frac{1}{\gamma -1}}$$

Die Formel geben das Verhältnis von totaler zu lokaler Temperatur, bzw. Druck und Dichte an. Für die Herleitung wird verwiesen auf Spurk, Kap. 9.2.The formula gives the ratio of total to local temperature, or pressure and density. For the derivation, reference is made to Spurk, Chap. 9.2.

Unter Verwendung der Formeln (1) bis (5) und den Vorgabewerten berechnen sich die Anfangswerte wie folgt, wobei der Suffix 0 für den Wert bei X=0, d.h. am Zulaufende 8, 8' steht.

• • Die Dichte des Brenngases ρ_0,BR aus (5) mit dem Umgebungsdruck p_Umg und der Brenngastemperatur T_BR
• • Die Temperatur des Brenngases T_0,BR aus (4) mit der Brenngastemperatur T_BR, dem Umgebungsdruck p_Umg und dem Lippendruck p_e (= p₂(0)).
• • Die Schallgeschwindigkeit des Brenngases a_BR aus (1) mit T_BR, Gaskonstante R und Isentropenexponent für Brenngas γ_Br
• • Die Machzahl des Brenngases M_0,BR aus (4) mit Umgebungsdruck p_Umg, Lippendruck p_e und Isentropenexponent für Brenngas γ_Br
• • Die Geschwindigkeit des Brenngases u_0,BR aus (2) mit Schallgeschwindigkeit Brenngas a_BR und Machzahl Brenngas M_0,BR
• • Die „Strahlbreite“ der Brenngasstromes f_e,BR (bei x=0) berechnet sich aus $$f_{e,BR}=\frac{{\dot{m}}_{\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="B\; R"\; filenames="DE102018129940A1\_0017.png,DE102018129940A1\_0020.png"\; state="\{\{state\}\}">B</figure-callout>}R}}{2\cdot \left(b\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_{\mathrm{0,}BR}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout>}}_{\mathrm{0,}BR}\right)}$$
  
• • Die Zustandsgrößen für die eingezogene Umgebungsluft berechnen sich in analoger Art und Weise zu denen des Brenngasstromes.
• • Der Massenstrom der eingezogenen Umgebungsluft ṁ_0,LU berechnet sich zu $${\dot{m}}_{\mathrm{0,}LU}=2\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_{\mathrm{0,}LU}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout>}}_{\mathrm{0,}LU}\cdot \left(f_e\cdot \alpha -f_{e,BR}\right)\cdot b$$
  
  Eine Kontraktion des Gasstrahles wegen einer Ablösung der Strömung wird mittels einer Kontraktionsziffer a = 0,72 berücksichtigt.
• • Der Massenstrom ṁ₂ des Brenngas-Umgebungsluftstroms ergibt sich aus der Summe der beiden Teilströme, die Mischtemperatur T_2,0 aus der massenstromgemittelten Temperatur, der Mischdruck p_2,0 ist der Lippenruck p_e, die Mischdichte p_2,0 berechnet sich aus den berechneten Daten aus (1) mit der Gaskonstante R.

Using formulas (1) through (5) and the default values, the initial values are calculated as follows, with the suffix 0 for the value at X = 0, ie at the inlet end 8th , 8th' stands.

• • The density of the fuel gas ρ _{0, BR} from (5) with the ambient pressure p _Umg and the fuel gas temperature T _BR
• • The temperature of the fuel gas T _{0, BR} from (4) with the fuel gas temperature T _BR , the ambient pressure p _Umg and the lip pressure p _e (= p ₂ (0)).
• • The speed of sound of the fuel gas a _BR from (1) with T _BR , gas constant R and isentropic exponent for fuel gas γ _Br
• • The Mach number of the fuel gas M _{0, BR} from (4) with ambient pressure p _Umg , lip pressure p _e and isentropic exponent for fuel gas γ _Br
• • The speed of the fuel gas u _{0, BR} from (2) with the speed of sound fuel gas a _BR and Mach number fuel gas M _{0, BR}
• • The "jet width" of the fuel gas flow f _{e, BR} (at x = 0) is calculated $$f_{e,BR}=\frac{{\dot{m}}_{BR}}{\mathrm{2nd}\cdot \left(b\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_{\mathrm{0,}BR}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout>}}_{\mathrm{0,}BR}\right)}$$
  
• • The state variables for the ambient air drawn in are calculated in an analogous manner to those of the fuel gas flow.
• • The mass flow of the drawn in ambient air ṁ _{0, LU is} calculated $${\dot{m}}_{\mathrm{0,}LU}=\mathrm{2nd}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout>}}_{\mathrm{0,}LU}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="0"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout>}}_{\mathrm{0,}LU}\cdot \left(f_e\cdot \alpha -f_{e,BR}\right)\cdot b$$
  
  A contraction of the gas jet due to a separation of the flow is taken into account by means of a contraction figure a = 0.72.
• • The mass flow ṁ _{2 of} the fuel gas ambient air flow results from the sum of the two partial flows, the mixing temperature T _2.0 from the mass flow averaged temperature, the mixing pressure p _2.0 is the lip pressure p _e , the mixing density p _{2.0 is} calculated the calculated data from (1) with the gas constant R.

Für den Treibgasstrom gilt, dass an der Stelle des Lippenaustritts, d.h. bei x=0 die Engstelle der Einblasschlitze vorliegt, an der Machbedingung (M_1,0= 1) herrscht.

• • Der Ruhedruck p_TR der Treibgasluft berechnet sich aus (4) mit dem Druck bei Machbedingungen am Lippenausgang p_a (= p_1,0)
• • Die Ruhedichte ρ_TR folgt aus (1) mit dem Ruhedruck p_TR und der Umgebungstemperatur T_Umg.
• • Die Treibgasdichte ρ_1,0 berechnet sich aus (5)
• • Die Schallgeschwindigkeit a_TR und damit die Treibgasgeschwindigkeit u_1,0 ergeben sich aus (1) und (2).
• • Die Düsenaustrittsfläche f_1,0 berechnet sich zu $${\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="f"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}"><figure-callout\; id="0"\; label="f"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">f</figure-callout></figure-callout>}}_{\mathrm{1,0}}=\frac{1}{{\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="M"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}"><figure-callout\; id="0"\; label="M"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">M</figure-callout></figure-callout>}}_{\mathrm{1,0}}}\cdot {\left[\frac{2}{\gamma +1}\cdot \left(1+\frac{\gamma -1}{2}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="1"\; label="M"\; filenames="DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}"><figure-callout\; id="0"\; label="M"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">M</figure-callout></figure-callout>}}_{\mathrm{1,0}}^2\right)\right]}^{\frac{\gamma +1}{2\cdot \left(\gamma -1\right)}}\cdot A*$$
  
• • Der Treibgasmassenstrom ṁ₁ folgt aus ṁ₁ = 2 · u_1,0 · ρ_1,0 · f_1,0 · b
• • Der „verbleibende“ Querschnitt für den Brenngas-Umgebungsluftstrom ergibt sich aus f_2,0 = f_a-f_1,0
• • Die Geschwindigkeit des Brenngas-Umgebungsluftstrom u_2,0 berechnet sich zu ${\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0017.png,DE102018129940A1\_0020.png"\; state="\{\{state\}\}"><figure-callout\; id="0"\; label="u"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">u</figure-callout></figure-callout>}}_{\mathrm{2,0}}=\frac{{\dot{m}}_2}{2\cdot \left({\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0017.png,DE102018129940A1\_0020.png"\; state="\{\{state\}\}"><figure-callout\; id="0"\; label="\rho "\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">\rho </figure-callout></figure-callout>}}_{\mathrm{2,0}}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="f"\; filenames="DE102018129940A1\_0017.png,DE102018129940A1\_0020.png"\; state="\{\{state\}\}"><figure-callout\; id="0"\; label="f"\; filenames="DE102018129940A1\_0020.png,DE102018129940A1\_0021.png"\; state="\{\{state\}\}">f</figure-callout></figure-callout>}}_{\mathrm{2,0}}\cdot b\right)}$
  
• • Wegen der in der weiteren Berechnung zugrunde gelegten Symmetrie werden die Massenströme des getriebenen Strahls jeweils mit dem Faktor ½ berücksichtigt.

For the propellant gas flow, the Mach condition (M _1.0 = 1) prevails at the point where the lip exits, ie at x = 0 the constriction of the injection slots.

• • The idle pressure p _{TR of} the propellant gas is calculated from (4) with the pressure under Mach conditions at the lip exit p _a (= p _1.0 )
• • The idle density ρ _TR follows from (1) with the idle pressure p _TR and the ambient temperature T _Umg .
• • The propellant gas density ρ _{1.0 is} calculated from (5)
• • The speed of sound a _TR and thus the propellant gas speed u _1.0 result from (1) and (2).
• • The nozzle exit area f _{1.0 is} calculated $$f_{1.0}=\frac{1}{M_{1.0}}\cdot {\left[\frac{\mathrm{2nd}}{\gamma +1}\cdot \left(1+\frac{\gamma -1}{\mathrm{2nd}}\cdot M_{1.0}^{\mathrm{2nd}}\right)\right]}^{\frac{\gamma +1}{\mathrm{2nd}\cdot \left(\gamma -1\right)}}\cdot A*$$
  
• • The propellant gas mass flow ṁ ₁ follows from ṁ ₁ = 2 · u _1.0 · ρ _1.0 · f _1.0 · b
• • The “remaining” cross section for the fuel gas ambient air flow results from f _2.0 = f _a -f _1.0
• • The velocity of the combustion gas ambient air flow u _{2.0 is} calculated $u_{2.0}=\frac{{\dot{m}}_{\mathrm{2nd}}}{\mathrm{2nd}\cdot \left({\rho }_{2.0}\cdot f_{2.0}\cdot b\right)}$
  
• • Because of the symmetry used in the further calculation, the mass flows of the driven jet are taken into account with the factor ½.

Es ergibt sich somit ein Gleichungssystem aus sechs Gleichungen mit insgesamt sieben Unbekannten, nämlich die in Längenrichtung abhängigen
u₁(x), u₂(x), ρ₁(x), ρ₂(x), f₁(x), f₂(x) und p(x).The result is an equation system consisting of six equations with a total of seven unknowns, namely those that are dependent in the longitudinal direction
u ₁ (x), u ₂ (x), ρ ₁ (x), ρ ₂ (x), f ₁ (x), f ₂ (x) and p (x).

Durch Vorgabe des Düsendurchlasses 2 · f(x), der von den Teilströmung f₁, f₂ wie folgt abhängt 2 · f (x) = 2·(f₁(x) + f₂(x)), lässt sich das Gleichungssystem lösen.The system of equations can be determined by specifying the nozzle passage 2 · f (x), which depends on the partial flow f ₁ , f ₂ as follows 2 · f (x) = 2 · (f ₁ (x) + f ₂ (x)) to solve.

Folgende konkreten Vorgabewerte wurden bei der Simulation der in 5 gezeigten Geschwindigkeitsprofile verwendet.

• Lippendruck: p_e = 0,77 bar
• Gaskonstante R = 287 J/kgK
• Spezifische Wärme Brenngas c_{p_BR} = 1210 J/kgK
• Spezifische Wärme Luft c_{p_Luft}= 1000 J/kgK
• Dynamische Viskosität η_Luft = 28 * 10^-6 Pas
• Isentropenexponent für Luft γ_Luft = 1,4
• Isentropenexponent für Brenngas γ_Br = 1,26
• Massenstrom Brenngas m^. _Br= 0,06896 kg/s
• Umgebungsluftdruck po= 1 bar
• Austrittsdruck Düse am Düsenende p_aus = Umgebungsdruck = 1bar
• Umgebungstemperatur T_Umg= 25°C
• Brenngastemperatur T_BR= 1400°C
• Blasluftdruck am Lippenausgang p_a = 3,2 bar
• Blaslufttemperatur T_a =473K
• Blasspaltbreite A * = 0,5 mm
• Halber Lippenabstand f_e = konstante halbe Breite des Zulaufbereichs = 2,5 mm
• Blasdüsenabstand/„Kanalbreite“ am Zulaufende _fa = 3,7 mm
• Blasdüsenbreite/tiefe b = 740 mm

The following specific default values were used in the simulation of the in 5 speed profiles shown are used.

• Lip pressure: p _e = 0.77 bar
• Gas constant R = 287 J / kgK
• Specific heat fuel gas c _{p_BR} = 1210 J / kgK
• Specific heat air c _{p_air} = 1000 J / kgK
• Dynamic viscosity η _air = 28 * 10 ^-6 Pas
• Isentropic exponent for air γ _air = 1.4
• Isentropic exponent for fuel gas γ _Br = 1.26
• Mass flow of fuel gas m ^. _Br = 0.06896 kg / s
• Ambient air pressure po = 1 bar
• Outlet pressure nozzle at the nozzle end p _off = ambient pressure = 1bar
• Ambient temperature _Tamb = 25 ° C
• Combustion gas temperature T _BR = 1400 ° C
• Blown air pressure at the lip exit p _a = 3.2 bar
• Blown air temperature T _a = 473K
• Blow gap width A * = 0.5 mm
• Half lip spacing f _e = constant half width of the inlet area = 2.5 mm
• Blow nozzle distance / "channel width" at the inlet end _fa = 3.7 mm
• Blow nozzle width / depth b = 740 mm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• DE 4141654 A1 [0002]DE 4141654 A1 [0002]

Claims (21)

Blasdüse (5) für eine Vorrichtung (1) zum Herstellen von Mineralwolle aus einer Schmelze (S) nach dem Düsenblasverfahren, mit: zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22), die einen Düsendurchlass (7) zwischen sich begrenzen, in welchem wenigstens ein Primärfaden aus der Schmelze (S) unter Einwirkung eines eingeblasenen Gasstromes zerfasert wird; wobei über eine Gesamtlänge des Düsendurchlasses (7) von einem Ende (8) des Zulaufsbereichs (23) der Blasdüse (5) zu einem Austrittsende (9) der Blasdüse (5) für den mindestens einen Primärfaden der Schmelze (S), der Düsendurchlass (7) für den eingeblasenen Gasstrom einen Beschleunigungsbereich (16), in dem sich ein Querschnitt des Düsendurchlasses (7) verringert, und einen Verzögerungsbereich (17), in dem sich der Querschnitt des Düsendurchlasses (7) vergrößert, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Beschleunigungsbereich (16) und dem Verzögerungsbereich (17) ein Haltebereich (18) vorgesehen ist, in dem der Querschnitt des Düsendurchlasses (7) im Wesentlichen konstant ist.Blowing nozzle (5) for a device (1) for producing mineral wool from a melt (S) according to the nozzle blowing method, comprising: two opposite inner surfaces of the nozzle (22) which delimit a nozzle passage (7) between them, in which at least one primary thread from the Melt (S) is defibrated under the action of an injected gas stream; Over a total length of the nozzle passage (7) from one end (8) of the inlet area (23) of the blowing nozzle (5) to an outlet end (9) of the blowing nozzle (5) for the at least one primary thread of the melt (S), the nozzle passage ( 7) for the injected gas flow has an acceleration area (16) in which a cross section of the nozzle passage (7) decreases, and a deceleration area (17) in which the cross section of the nozzle passage (7) increases, characterized in that between The acceleration area (16) and the deceleration area (17) are provided with a holding area (18) in which the cross section of the nozzle passage (7) is essentially constant. Blasdüse (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (18) sich über mindestens 15%, vorzugsweise über mindestens 20 % und über maximal 50 % der Gesamtlänge des Düsendurchlasses (7) erstreckt.Blow nozzle (5) after Claim 1 , characterized in that the holding area (18) extends over at least 15%, preferably over at least 20% and over a maximum of 50% of the total length of the nozzle passage (7). Blasdüse (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (18) sich in einem Längenabschnitt zwischen dem Zulaufende (8) und dem Austrittsende (9) des Düsendurchlasses (7) über mindestens dreimal, vorzugsweise viermal, und maximal achtmal, das Maß des Abstands zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) erstreckt.Blow nozzle (5) after Claim 1 or 2nd , characterized in that the holding area (18) in a length section between the inlet end (8) and the outlet end (9) of the nozzle passage (7) over at least three times, preferably four times, and a maximum of eight times, the measure of the distance between the two opposite Inner nozzle surfaces (22) extends. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verzögerungsbereich (17) über höchstens 65%, vorzugsweise über höchstens 60 %, und über mindestens 20% der Gesamtlänge des Düsendurchlasses (7) erstreckt.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the deceleration area (17) extends over at most 65%, preferably over at most 60%, and over at least 20% of the total length of the nozzle passage (7). Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Haltebereichs (18) sich der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) nicht mehr als 10%, vorzugsweise nicht mehr als 5% und besonders bevorzugt nicht mehr 3% bezogen auf den Minimalabstand verändert.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that within the holding area (18) the distance between the two opposite inner surfaces of the nozzle (22) does not change by more than 10%, preferably not more than 5% and particularly preferably not more than 3% in relation to the minimum distance. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gesamtlänge des Düsendurchlasses (7) vom Zulaufende (8) zum Austrittsende (9) zwischen 80 mm und 100 mm und insbesondere zwischen 90 mm und 95 mm beträgt.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 5 , The total length of the nozzle passage (7) from the inlet end (8) to the outlet end (9) is between 80 mm and 100 mm and in particular between 90 mm and 95 mm. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (18) zwischen 10 mm und 30 mm und insbesondere zwischen 18 mm und 22 mm lang ist.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the holding area (18) is between 10 mm and 30 mm and in particular between 18 mm and 22 mm long. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzögerungsbereich (17) zwischen 50 mm und 70 mm und insbesondere zwischen 60 mm und 65 mm lang ist.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the deceleration area (17) is between 50 mm and 70 mm and in particular between 60 mm and 65 mm long. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungsbereich (16) mindestens 9 mm lang ist.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the acceleration range (16) is at least 9 mm long. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (18) in der Längenrichtung des Düsendurchlasses (7) zwischen 7 mm und 12 mm, vorzugsweise 10 mm, vom Zulaufende (8) entfernt beginnt.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the holding area (18) in the lengthwise direction of the nozzle passage (7) begins between 7 mm and 12 mm, preferably 10 mm, from the inlet end (8). Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktion, die den Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) beschreibt, einen Wendepunkt aufweist, der von dem Zulaufende (8) weiter als 40 mm, insbesondere weiter als 50 mm, entfernt ist.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that a function that describes the distance between the two opposite nozzle inner surfaces (22) has an inflection point which is further than 40 mm, in particular further than 50 mm, away from the inlet end (8). Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) zwischen sich einen minimalen Abstand und einen maximalen Abstand aufweisen und das Verhältnis von maximalem Abstand zum minimalem Abstand größer als 2.2, insbesondere größer als 2.5, ist. Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the two opposite nozzle inner surfaces (22) have a minimum distance and a maximum distance between them and the ratio of maximum distance to minimum distance is greater than 2.2, in particular greater than 2.5. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) mindestens 10 mm von dem Zulaufende (8) entfernt ist.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 12 , characterized in that a minimum distance between the two opposite inner nozzle surfaces (22) is at least 10 mm from the inlet end (8). Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Düseninnenflächen (22) am Zulaufende (8) zwischen 7,5 mm und 8,0 mm, insbesondere 7,8 mm, beträgt, sich dann auf 5,0 bis 6,0 mm, insbesondere 5,6 mm, verringert und schließlich am Austrittsende (9) 15,5 mm bis 16,0 mm, insbesondere 15,8 mm, beträgt.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 13 , characterized in that the distance between the inner nozzle surfaces (22) at the inlet end (8) is between 7.5 mm and 8.0 mm, in particular 7.8 mm, then increases to 5.0 to 6.0 mm, in particular 5.6 mm, reduced and finally at the outlet end (9) 15.5 mm to 16.0 mm, in particular 15.8 mm. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) an Positionen, die entlang der Längenrichtung des Düsendurchlasses in 20 mm Schritten voneinander entfernt sind, sich wie folgt verhält: 5,8±0.2 mm, 6±0.2 mm, 8,4±0.2 mm, 12±0.2 mm,15,6±0.2 mm.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 14 , characterized in that the distance between the two opposite inner nozzle surfaces (22) at positions which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the nozzle passage in 20 mm increments is as follows: 5.8 ± 0.2 mm, 6 ± 0.2 mm, 8.4 ± 0.2 mm, 12 ± 0.2 mm, 15.6 ± 0.2 mm. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Austrittsende (9) der Winkel zwischen einer in Richtung vom Zulaufende (8) zum Austrittsende (9) verlaufenden Geraden und einer an einer Düseninnenfläche (22) oder beiden gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) anliegenden Tangente zwischen 0° und 5° und insbesondere zwischen 0° und 3° beträgt.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 15 , characterized in that at the outlet end (9) the angle between a straight line running in the direction from the inlet end (8) to the outlet end (9) and a tangent between 0 ° and 5 lying on an inner nozzle surface (22) or both opposite inner nozzle surfaces (22) ° and in particular between 0 ° and 3 °. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasdüse (5) eine Schlitzdüse ist.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 16 , characterized in that the blowing nozzle (5) is a slot nozzle. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf der zwei gegenüberliegenden Düseninnenflächen (22) kontinuierlich ist, insbesondere entlang der Längenrichtung.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 17th , characterized in that a course of the two opposite nozzle inner surfaces (22) is continuous, in particular along the length direction. Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasdüse (5) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von größer als 25 W/(m·K) gebildet ist.Blow nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 18th , characterized in that the blowing nozzle (5) is formed from a material with a thermal conductivity of greater than 25 W / (m · K). Vorrichtung (1) zur Herstellung von Mineralwolle aus einer Schmelze (S) nach dem Düsenblasverfahren, die aufweist: eine Schmelzwanne zum Erzeugen einer mineralischen Schmelze (S); wenigstens einer hieraus über eine Zuführvorrichtung (1) gespeisten Verteilerwanne (3), welche einen in langgestreckter Form ausgebildeten Grundkörper mit einem wannenförmigen Querschnitt aufweist, wobei an einem Boden des Grundkörpers mindestens eine Austrittsöffnung (4) für Primärfäden aus Schmelze (S) angeordnet ist; einer unterhalb der mindestens einen Austrittsöffnung (4) mit Abstand hiervon in Falllinie der Primärfäden angeordnete Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19; einem unterhalb der Blasdüse (5) angeordneten Fallschacht (13) und einem am unteren Ende des Fallschachtes (13) angeordneten Sammelförderer (15) zur Ablage und Wegbeförderung der erzeugten Mineralwolle als endlose Mineralwollevliesbahn.Device (1) for producing mineral wool from a melt (S) according to the nozzle blowing process, comprising: a melting tank for producing a mineral melt (S); at least one distribution trough (3) fed from this via a feed device (1), which has an elongated shape of a base body with a trough-shaped cross-section, at least one outlet opening (4) for primary threads made of melt (S) being arranged on a bottom of the base body; a blowing nozzle (5) arranged below the at least one outlet opening (4) at a distance therefrom in the falling line of the primary threads according to one of the Claims 1 to 19th ; a chute (13) arranged below the blowing nozzle (5) and a collecting conveyor (15) arranged at the lower end of the chute (13) for storing and transporting the mineral wool produced as an endless mineral wool fleece web. Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle aus einer Schmelze (S) nach dem Düsenblasverfahren, das aufweist: Erzeugen einer mineralischen Schmelze (S); Zuführen mindestens eines Primärfadens aus der Schmelze (S) zu dem Zulaufende (8) des Düsendurchlasses (7) der Blasdüse (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, Zerfasern des Primärfadens in dem Düsendurchlass (7), wobei das Zerfasern des Primärfadens umfasst: Beschleunigen eines Gasstroms innerhalb des Beschleunigungsbereichs (16) des Düsendurchlasses (7); Beibehalten der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Haltebereichs (18) des Düsendurchlasses (7), Verzögern des Gasstromes innerhalb der Verzögerungsbereiches (17) des Düsendurchlasses (7), Ablegen des zerfaserten Primärfadens.A method for producing mineral wool from a melt (S) according to the nozzle blowing process, comprising: producing a mineral melt (S); Feeding at least one primary thread from the melt (S) to the inlet end (8) of the nozzle passage (7) of the blowing nozzle (5) according to one of the Claims 1 to 19th Defibrating the primary filament in the nozzle passage (7), the defibrating the primary filament comprising: accelerating a gas flow within the acceleration region (16) of the nozzle passage (7); Maintaining the flow speed within the holding area (18) of the nozzle passage (7), decelerating the gas flow within the delay area (17) of the nozzle passage (7), depositing the frayed primary thread.

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