DE1070791B - Nozzle for shredding melted substances - Google Patents

Description

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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

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INTERNAT..KL C 03 IlINTERNAT..KL C 03 Il

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFT 1070 791EXPLAINING PUBLICATION 1070 791

C 12406 IVc/32 aC 12406 IVc / 32 a

ANMELDETAG: 12. JANUAR 1956REGISTRATION DATE: JANUARY 12, 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
4USLEGESCHRIFT: 10. DEZEMBER 1959NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
4 DECEMBER 10, 1959

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dy ₁Jj₁C zur Herstellung geblasener, anorganischer Fasern. Die Herstellung soTchen"Materials geschieht gewöhnlich derart, daß ein Gasstrom, wie z. B. Luft oder Dampf, mit hoher Geschwindigkeit auf den fallenden Schmelzstrom gerichtet wird.The invention relates to a Dy ₁ Jj ₁ C for the production of blown, inorganic fibers. Such material is usually produced by directing a stream of gas, such as air or steam, at high speed onto the falling melt stream.

Bisher wurde bei dieser Art der Herstellung geblasener, anorganischer Fasern der Strom des geschmolzenen, anorganischen Materials so geleitet, daß er vor der Düse vorbeigeleitet wurde, aus der der Gasstrom mit hoher (ieschwindigkeit entwich. Der Gasstrom traf also auf den senkrecht fallenden Schmelzstrom, veränderte dessen Bewegungsrichtung zur Horizontalen und spaltete ihn in eine Vielzahl geschmolzener Kugel chen auf, die sich dann zu Fasern verformten. Der Gasstrom mußte dabei drei Funktionen ausführen: Änderung der Bewegungsrichtung des Schmelzmaterials von der Vertikalen zur Horizontalen, Aufspaltung in einzelne Teilchen und Verfaserung dieser Teilchen. So far, this type of production has been used for blown, inorganic fibers, the stream of molten inorganic material is directed so that it was passed in front of the nozzle, from which the gas flow escaped at high speed. The gas flow So met the melt stream falling vertically, changing its direction of movement to the horizontal and split it into a multitude of molten spheres, which then deformed into fibers. The gas flow had to perform three functions: change the direction of movement of the melting material from the vertical to the horizontal, splitting into individual particles and fiberization of these particles.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Düse zur Herstellung geblasener Fasern, bei der ein größerer Energieanteil des Gases zur Verfaserung des Schmelzmaterials ausgenutzt wird. The present invention is a nozzle for the production of blown fibers, in which a larger Energy share of the gas is used to fiberize the melting material.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei an sich bekannten, aus einem Rohr mit eingesetztem am Rohr anliegenden Kern bestehenden Düsen, das Rohr und der Kern an der Austrittsseite in gleicher Weise abgeschrägt sind, wobei der von der Abschrägung und der Rohrachse gebildete Winkel 20° bis 70°, vorzugsweise 45°, beträgt.This is achieved according to the invention in that, in known per se, from a tube with inserted existing nozzles on the core adjacent to the pipe, the pipe and the core on the outlet side in the same way Way are beveled, the angle formed by the bevel and the tube axis 20 ° to 70 °, preferably 45 °.

Es wird dadurch ein sichelförmiger Düsenaustritt gebildet. Derart geformte Düsenaustritte sind an sich bekannt, jedoch nicht bei nach vorn abgeschrägtem Blasende des die Düse zusammen mit einem Kern bildenden Rohres.This creates a crescent-shaped nozzle outlet. Such shaped nozzle outlets are per se known, but not with a forward beveled end of the nozzle forming the nozzle together with a core Pipe.

Fig. 1 ist die perspektivische Ansicht der auseinandergenommenen Einzelteile der Düse; Fig. 2 ist die Draufsicht der Düse;Fig. 1 is a perspective view of the disassembled parts of the nozzle; Figure 2 is a top plan view of the nozzle;

Fig. 3 ist der Längsschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;Fig. 3 is a longitudinal section taken along line 3-3 of Fig. 2;

Fig. 4 ist der Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2;Fig. 4 is the cross-section taken along line 4-4 of FIG Fig. 2;

Fig. 5 ist der Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 2;Figure 5 is the cross section taken along line 5-5 of Figure 2;

Fig. 6 ist der Querschnitt ähnlich der Fig. 4 einer abgeänderten Ausführungsform;Fig. 6 is the cross-section similar to Fig. 4 of a modified embodiment;

Fig. 7' ist der Querschnitt ähnlich der Fig. 4 einer weiteren abgeänderten Ausführungsform;Fig. 7 'is the cross section similar to Fig. 4 of a further modified embodiment;

Fig. 8 ist der Querschnitt ähnlich der Fig. 5 einer weiteren abgeänderten Ausführungsform ;Fig. 8 is the cross section similar to Fig. 5 of a further modified embodiment;

Fig. 9 zeigt mit einer schematischen Ansicht einer Düse gemäß vorliegender Erfindung den \^Terlauf des Verfaserungs Vorganges.Fig. 9 shows, with a schematic view of a nozzle according to the present invention, the \ ^T erlauf of Verfaserungs process.

Die Düse besteht aus einem an der einen Seite Düse zum Zerfasern schmelzflüssiger StoffeThe nozzle consists of a nozzle on one side for shredding molten substances

Anmelder:Applicant:

The Carborundum Company, Niagara Falls, N. Y. (V, St. A.)The Carborundum Company, Niagara Falls, N.Y. (V, St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. CohauszRepresentative: Dipl.-Ing. W. Cohausz

und Dipl.-Ing. W. Florack, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. W. Florack, patent attorneys,

Düsseldorf, Schumannstr. 97Düsseldorf, Schumannstr. 97

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 27. Januar 1955 «Claimed priority: V. St. v. America January 27, 1955 «

Michael Joseph Auer, Dana Drive Lewiston,Michael Joseph Auer, Dana Drive Lewiston,

Niagara, N. Y. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt wordenNiagara, N.Y. (V. St. A.), have been named as inventors

offenen, zylindrischen Rohx-10, das zwecks Anschlusses an eine Hochdruckleitung am anderen Ende mit Gewinde versehen ist. Das Blasende des Rohres 10 ist nach λ-orn unten abgeschrägt, und zwar in einem Win- ^{Jt> lJ} kel von 20 bis 70°, vorzugsweise 45°. (,λ,/A/ open, cylindrical Rohx-10 that is threaded at the other end for connection to a high pressure line. The blowing end of the tube 10 is bevelled λ-orn below, in a winter ^{Jt> lJ} angle of 20 to 70 °, preferably 45 °. (, λ, / A /

In dem Rohr 10 liegt ein KgEo^-Il, der an der oberen Rohrinnenseite anliegt und durch Bolzen 12 festgehal ten wird. Das andere Ende des Kerns 11 ist ebenfalls etwa im gleichen Winkel nach unten vorn abgeschrägt.Il, which rests against the upper inside of the tube and is firmly held by bolts 12 th ^- d in ear 10 R em is a KGeo. The other end of the core 11 is also beveled downwards at approximately the same angle.

Der Kernquerschnitt 11 ist kleiner als der Innenquer- β schnitt des Rohres und bildet eine Austrittsöffnung^J" ^* oder Düse 13 von halbmondförmigem Querschnitt. Diese Querschnittsform ist an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.The core cross-section 11 is smaller than the inner cross section of the tube β and forms an outlet opening ^ J "^ * or nozzle 13 of a crescent-shaped cross-section. This cross sectional shape is known per se and is not part of the invention.

Das Hinterende des Kernes, d. h. das Kernende im Rohr an der der Blasöffnung abgekehrten Seite, ist nach vorn und unten abgeschrägt in einem Winkel von 15 bis 45°. Vordere und hintere Abschrägung sind etwa winkelgleich. Die Innenseite des Kernes kann aber auch in anderer Richtung abfallen, z. B. senkrecht zur Zylinderachse. Die innere Fläche des Kerns kann eben sein, wie in Fig. 3 und 5 dargestellt, oder das innere Ende des Kerns kann kreisförmigen Querschnitt haben (Fig. 8) und konisch nach oben zum Rohr verlaufen, so daß der konische Endteil Hr auf ganzer Länge am oberen Rohrteil anliegt.The rear end of the core, i.e. H. the end of the core in the tube is on the side facing away from the blow opening sloping forward and down at an angle of 15 to 45 °. Front and back bevel are about at the same angle. The inside of the core can also drop off in another direction, e.g. B. perpendicular to the cylinder axis. The inner surface of the core can be flat, as shown in Figures 3 and 5, or the inner end of the core can have a circular cross-section (Fig. 8) and taper upwards to the tube, so that the conical end part Hr rests on the upper tube part over its entire length.

Zwischen den beiden Kernenden haben Kern und Rohr vorzugsweise einen gleichartigen Querschnitt. Zum Beispiel können, wie in Fig. 1 bis 4 dargestellt,Between the two core ends, the core and tube preferably have a similar cross-section. For example, as shown in Figs. 1 to 4,

909 688/103909 688/103

fao¹} I Rohr und Kern einen runden Querschnitt haben, wobei der Kerndurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohres. fao ¹ } I tube and core have a round cross-section, the core diameter being slightly smaller than the inner diameter of the tube.

Das Rohr kann aber auch, w ie in Fig. 6, einen runden Querschnitt besitzen, während der Kern 11a eine abgewandelte Kreisform besitzt. Die Düse der Fig. 6 hat den Vorteil, daß sich eine Austrittsöffnung 13a mit vergrößertem Querschnitt ergibt.However, as in FIG. 6, the tube can also be round Have cross-section, while the core 11a is a modified one Has a circular shape. The nozzle of Fig. 6 has the advantage that an outlet opening 13a with an enlarged Cross-section results.

Gemäß der Fig. 7 kann der Kern auch aus zwei Teilen 11 b und 18 bestehen. Diese Konstruktion ergibtAccording to FIG. 7, the core can also consist of two parts 11 b and 18. This construction yields

ζ'ί\ ,,i/eine Austrittsöffnung 13 b mit einer gleichmäßigen Öffnung. Rohr und Kern können auch andere Formen ζ'ί \ ,, i / an exit opening 13 b with a uniform opening. Tube and core can also have other shapes

fogT~ haben, wie z. B. ellipsenförmig, quadratisch oder selbst dreieckig, wenn nur die Austrittsöffnung mehr oder weniger einen halbmondförmigen Querschnitt hat, und das Rohr keine Öffnung am oberen Ende besitzt, durch die das Gas entweichen kann. Unter halbmondförmig sind auch U- oder V-Formen, wie in Fig. 6 und 7 bildlich dargestellt, zu verstehen. Es ist auch nicht wesentlich, daß das Austrittsende des Rohres und Kernes eben ist, es kann auch konkav oder konvex oder auch abgestuft sein, solange es nach vorn abgeschrägt ist.
Gemäß Fig. 9 liegt die Düse mit ihrer Achse mehr weniger horizontal. Der Strom 15 des geschmol- fogT ~ have, such as B. elliptical, square or even triangular, if only the outlet opening has more or less a crescent-shaped cross section, and the tube has no opening at the top through which the gas can escape. Crescent-shaped are also U- or V-shapes, as shown in Fig. 6 and 7, to understand. It is also not essential that the exit end of the tube and core be flat, it can also be concave or convex or even stepped as long as it is beveled forward.
According to FIG. 9, the nozzle is more less horizontal with its axis. The stream 15 of the molten

Kügelchen versprüht, die die Kontaktfläche des Kerns 11 innerhalb des halbmondförmigen, mit hoher Geschwindigkeit aus der Blasdüse 17 kommenden Gasstromes in mehr oder weniger horizontaler Richtung verlassen.Spheres sprayed, which the contact surface of the core 11 within the crescent-shaped, with high Speed from the nozzle 17 coming gas stream in a more or less horizontal direction leaving.

• S, Bei Berührung des Schmelzstromes mit dem Gas-• S, When the melt flow comes into contact with the gas

• "4tromj&*erden die Kügelchen in einzelne Fasern 16~ver- »I/Vformt. .• "4tromj & * ground the beads into individual fibers 16 ~ »I / Vshaped. .

Da schon beim Auftreffen auf die \^orderseite des ,yDüsenkernes sich der Strom des anorganischen Mate- j trials in viele kleine Kügelchen aufspaltet, die sich dann im wesentlichen in horizontaler Richtung bewegen, wird also kein wesentlicher Energieanteil des Gasstromes mehr für die Aufspaltung und für die Änderung der Bewegungsrichtung des Schmelzstromes benutzt. Infolgedessen steht ein größerer Anteil dieser Energie zur Faserverformung zur Verfügung. Da die Düse vorliegender Erfindung eine größere Energieausnutzung des Gasstromes zur Faserbildung ermöglicht, erzielt man auch größere Faserausbeute als bei früheren angewendeten Vorrichtungen, bei denen der fallende Strom des geschmolzenen, anorganischen Materials nicht mit dem Vorderteil der senkrecht angeordneten Düsen in Berührung kommt.As already front page when hitting the \ ^ of, yDüsenkernes the current of the inorganic Mate j trials in many small beads splits, which then move substantially in the horizontal direction, so no significant energy content of the gas stream more for splitting and for the change in the direction of movement of the melt flow is used. As a result, a larger proportion of this energy is available for fiber deformation. Since the nozzle of the present invention allows greater energy utilization of the gas stream for fiber formation, greater fiber yield is also achieved than with previously used devices in which the falling stream of the molten, inorganic material does not come into contact with the front part of the vertically arranged nozzles.

Die Düse vorliegender Erfindung hat noch den weiteren Vorteil, daß der Ableitungswinkel des verfaserten Materials,"wie durch 19 und die Pfeile in Fig. 9 ausgedrückt, wesentlich kleiner ist als bei den bisherigen Düsen mit gerader öffnung. Dadurch wird das Auffangen des verfaserten Materials sehr erleichtert.The nozzle of the present invention has the further advantage that the deflection angle of the fiberized Material, "as expressed by 19 and the arrows in Fig. 9, is much smaller than the previous ones Nozzles with straight opening. This makes it much easier to collect the fibrous material.

Das wesentliche Merkmal der Düse vorliegender Erfindung ist also, daß die Vorderseite des Kerns nach vorn und unten in Richtung der Bewegung des Gasstromes abgeschrägt ist.The essential feature of the nozzle of the present invention is therefore that the front of the core is forward and downward in the direction of the movement of the gas flow is beveled.

Das Rohr 10 kann aus jedem gasdichten Material sein, das temperaturbeständig ist, z. B. Gußeisen.The tube 10 can be made of any gas-tight material that is temperature-resistant, e.g. B. cast iron.

Der Kern besteht aus feuerfestem Material, weil Temperaturen bis zu 2000° C bei der Herstellung von anorganischem Fasermaterial auftreten können. Vorzugsweise wird für den Kern der übliche Elektrodengraphit verwendet. Die Abmessungen des Rohres und Kerns der Düse bestimmen sich nach der Menge des geschmolzenen, anorganischen Materials. Der Innendurchmesser des Rohres 10 kann von 1 bis 10 cm betragen. The core is made of refractory material because temperatures up to 2000 ° C in the manufacture of inorganic fiber material can occur. The usual electrode graphite is preferably used for the core used. The dimensions of the tube and core of the nozzle are determined by the amount of molten inorganic material. The inside diameter of the tube 10 can be from 1 to 10 cm.

Beispielsweise wurden von einer Düse mit einem gußeisernen Rohr von 3,5 cm Innendurchmesser und einer Abschrägung von 45° und mit einem Graphitkerndurchmesser von 2,8 cm am Düsenaustritt, gemäß Fig. 1 bis 5, beim Blasen mit Dampf von 7 kg/cm ² etwa 400 kg pro Stunde geschmolzenes anorganisches Material zerfasert, dessen Zusammensetzung hauptsächlich aus 50 °/o Alummiumoxyd und 5O°/o Siliziumoxyd bestand. λ«For example, from a nozzle with a cast iron pipe with an inner diameter of 3.5 cm and a bevel of 45 ° and a graphite core diameter of 2.8 cm at the nozzle outlet, according to FIGS. 1 to 5, when blowing with steam of 7 kg / cm ² about 400 kg per hour of molten inorganic material was shredded, the composition of which consisted chiefly of 50 per cent aluminum oxide and 50 per cent silicon oxide. λ «

Im Vergleich dazu ergab eine nicht abgeschrägte, * ^¹* halbmondförmige Düse bei gleichem Querschnitt und 7 kg/cm² Druck eine Verfaserung von nur etwa 360 kg" Material gleicher Zusammensetzung.In comparison, a non-beveled, * ^ ¹ * crescent-shaped nozzle at the same cross-section and 7 kg / cm ² pressure gave a fiberization of only about 360 kg 'material of the same composition.

Obwohl die Düse in Verbindung mit der Herstellung anorganischen Fasermaterials beschrieben ist, können solche Düsen auch zur Herstellung anderer, geblasener, anorganischer Materialien Verwendung finden. Beispielsweise kann man sie bei der Umwandlung eines fallenden Stromes geschmolzenen Mullits in MuI-litblasen benutzen.Although the nozzle is described in connection with the manufacture of inorganic fiber material, Such nozzles can also be used for the production of other, blown, inorganic materials. For example, they can be blown into mullite by converting a falling stream of molten mullite into mullite use.

Claims (1)

Patentanspruch. £foj Claim. £ foj Düse zum Zerfasern schmelznüssiger_Stoffe zur 5H^ Nozzle for shredding molten substances to the 5H ^ Herstellung anorganischer Fasern, bestehend aus λ,-Manufacture of inorganic fibers, consisting of λ, - einem Rohr mit eingesetztem^ "orJSh am Rohr an- a tube with inserted ^ "orJSh Toggle the pipe liegendem" Kern, dadurch gekennzeichnet, daß VV<j lying "core, characterized in that VV <j Rohr und Kern an der Austrittsseite in gleicher -n, L Tube and core on the outlet side in the same -n, L Weise abgeschrägt sind, wobei der von der Rohr- ("¹^Way are bevelled, with that of the pipe (" ¹ ^ achse und der Abschrägung gebildete Winkel 20 /f/^Λaxis and the bevel formed angle 2 0 / f / ^ Λ bis 70°, vorzugsweise 45°, beträgt. _ 'to 70 °, preferably 45 °. _ ' In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 862 423.Considered publications:
German patent specification No. 862 423. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 688/103 12.© 909 688/103 12.