FI58323C - FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER TILLVERKNING AV GLASFIBER - Google Patents

Description

[55SFS1 [Bj (11)KUULUTUSjULKAISU γο,λ.[55SFS1 [Bj (11) ANNOUNCEMENT γο, λ.

Mj LJ ' ' UTLÄGGN I NGSSKRIFT O O 0 2 3 C (45)' - ^ :y : ,:r.‘;y ’ H Ci 1931 (51) Kv.ik.Va.3 C 03 B 37/04Mj LJ '' UTLÄGGN I NGSSKRIFT O O 0 2 3 C (45) '- ^: y:,: r.'; Y 'H Ci 1931 (51) Kv.ik.Va.3 C 03 B 37/04

SUOMI—FINLAND pi) 7515UUFINLAND - FINLAND pi) 7515UU

iqHMM-MMvd, 2T.05.T5 v ' (23) Alkup«lvt—Glttlgfctadif 27.05.75 (41) Tulkit lulkbukfl — BIMt offuntllg 29.11.75 runtu. |. nklttXimnty. NUMftrthflpaiiM μ MidbM.iqHMM-MMvd, 2T.05.T5 v '(23) Alkup «lvt — Glttlgfctadif 27.05.75 (41) Interpret lulkbukfl - BIMt offuntllg 29.11.75 runtu. |. nklttXimnty. NUMftrthflpaiiM μ MidbM.

Patent- och r«fifteratyrelMn ' Amekn utiagd och utukmun puMicund 30.09.60 (32)(33)(31) Pjnrdutty «tuoikaus—Buglrd prlortm 28.05· 7^ USA(US) 473466 (71) Owens-Coming Fiberglas Corporation, 6θ8, Madison Avenue, Toledo,Patent and Fifteratyrel Amnn utiagd och utukmun puMicund 30.09.60 (32) (33) (31) Pjnrdutty Madison Avenue, Toledo,

Ohio, USA(US) (72) Richard Edward Pitt, Corvallis, Oregon, USA(US) (74) Berggren Oy Ab (5*0 Menetelmä ja laite lasikuitujen valmistamiseksi - Förfarande och anordning för tillverkning av glasfiberOhio, USA (US) (72) Richard Edward Pitt, Corvallis, Oregon, USA (74) Berggren Oy Ab (5 * 0 Method and apparatus for the manufacture of glass fibers - Förfarande och anordning för tillverkning av glasfiber

Esillä oleva keksintö kohdistuu entistä parempaan menetelmään ja laitteeseen kuitujen valmistamiseksi, sulasta lasista tai muista lämpöplastisista aineksista linko- eli pyörintämenetelmällä.The present invention relates to an improved method and apparatus for making fibers from molten glass or other thermoplastic materials by a centrifugal or rotary method.

Ennestään on tunnettua lasikuitujen valmistus suurin määrin johtamalla lasisulatevirta suurella nopeudella pyörivään linkoon eli roottoriin, jonka kehäpinnassa on suuri määrä reikiä, joiden läpi sula lasi virtaa keskipakovoiman vaikutuksesta. Roottorin rei'istä lähtevät lasivirrat saatetaan alttiiksi nopeavirtaiselle kaasupu-hallukselle, joka venyttää sulat virrat hienoiksi kuiduiksi eli filamenteiksi. Se nopeus, jolla lasikuituja voidaan valmistaa tällä menetelmällä, riippuu roottorin kehäpinnassa olevien reikien lukumäärästä. Näin ollen, jos valmistusnopeutta halutaan lisätä, lasi-virran muodostusreikiä on lisättävä. Tämä voidaan saada aikaan suurentamalla sen roottorin kehäpinta-alaa, johon reiät porataan. Ke-häpinta-alaa voidaan suurentaa suurentamalla roottorin syvyyttä, tai vastaavasti sen läpimittaa.It is already known to manufacture glass fibers to a large extent by directing a glass melt stream into a high-speed rotating centrifuge, i.e. a rotor, having a large number of holes in the circumferential surface through which the molten glass flows under the effect of centrifugal force. The glass streams coming out of the holes in the rotor are exposed to a fast-flowing gas wood, which stretches the molten streams into fine fibers, or filaments. The speed at which the glass fibers can be produced by this method depends on the number of holes in the circumferential surface of the rotor. Therefore, if the manufacturing speed is to be increased, glass flow forming holes must be increased. This can be accomplished by increasing the circumferential area of the rotor into which the holes are drilled. The tear area can be increased by increasing the depth of the rotor, or its diameter, respectively.

Roottorin syvyyden suurentaminen aiheuttaa lasin virtaus- ja lämpö- 2 58323 tasapainoprobleemoja, jotka huonontavat lasikuitujen ominaisuuksia; toisaalta, roottorin läpimitan suurentaminen vaikuttaa haitallisesti hydrodynamiikkaan roottorin alavirran puolella. Pienpainealue välittömästi roottorin alavirran puolella tulee suuremmaksi ja vaikuttaa enemmän roottorista virtaavan kuituhunnun stabiilisuuteen. Kokemus on osoittanut, että jos roottorin läpimittaa suurennetaan välille n. 30,5-40,5 cm, kuituhuntu saattaa tulla äärimmäisen epästabiiliksi. Tällä epästabiililla hunnulla on taipumus päättömästi huojua kaikkiin suuntiin roottorin pyörintäkeskiviivan alavirran puolisen jatkeen ympärillä. Tämän huojunta vaikuttaa polttimen virtausparamet-reihin ja venytyskaasuvirtaan kuidutusvyöhykkeessä. Tämä vaikutus on todennäköisesti suurin alueella, joka on diametraalisti vastapäätä huojuntasuuntaa. Häiriintyneiden virtausparametrien johdosta syntyy epäyhdenmukaisia ja huonoja kuituja. Jos hunnun sallitaan jatkuvasti huojua ympäriinsä, on aina olemassa jokin kuidutusvyöhy-ke, josta lähtee karkeita kuituja, mistä seuraa, että lasivillatuo-te tulee epäyhdenmukaista.Increasing the depth of the rotor causes glass flow and heat balance problems, which impair the properties of the glass fibers; on the other hand, increasing the rotor diameter adversely affects the hydrodynamics downstream of the rotor. The low pressure range immediately downstream of the rotor becomes larger and has a greater effect on the stability of the fibrous veil flowing from the rotor. Experience has shown that if the rotor diameter is increased to between about 30.5-40.5 cm, the fiber veil may become extremely unstable. This unstable veil tends to sway indefinitely in all directions around the downstream extension of the rotor centerline. This oscillation affects the burner flow parameters and the stretching gas flow in the defibering zone. This effect is likely to be greatest in the area diametrically opposite to the wobble direction. Disrupted flow parameters result in inconsistent and poor fibers. If the veil is constantly allowed to sway around, there is always some defibering zone from which coarse fibers emanate, with the result that the glass wool product becomes inconsistent.

Hunnun epästabiilisuusilmiö ei välttämättä rajoitu suuriläpimittai-siin roottoreihin. Epästabiileja huntuja on havaittu 20,3 cm:n läpimittaistenkin roottoreiden alavirran puolella. Yleisesti sanottuna epästabiilisuusilmiö voidaan havaita eri suuruisilla venytys-liikepaljouksilla, riippuen pyörteen voimakkuudesta välittömästi roottorin alavirran puolella.The instability of the veil is not necessarily limited to large diameter rotors. Unstable veils have been observed on the downstream side of rotors up to 20.3 cm in diameter. Generally speaking, the instability phenomenon can be observed with different amounts of stretching motion, depending on the intensity of the vortex immediately downstream of the rotor.

Roottorin läpimittaa suurentamalla saavutetaan mm. se etu, että tiettyä lasikuidun tuotantonopeutta varten tarvitaan hitaampi kierrosluku. Esimerkiksi 20,3, 30,5 ja 48,1 cm:n roottorin on pyörittävä likimäärin 3000, 2100 ja vastaavasti l600 kierrosta minuutissa, jotta päästäisiin 45^0-6810 kg lasikuitutuotantoon tuntia kohti. Edelleen roottoreihin edellämainituilla pyörintänopeuksilla vaikuttavat keskipakovoimat ovat likimäärin 1000, 750 ja vastaavasti 570 g. Näin ollen suurempiläpimittaiset roottorit toimivat pienemmällä ainerasituksella, niin että niiltä voidaan odottaa pitempää käyttöikää.By increasing the diameter of the rotor, e.g. the advantage that a slower speed is required for a given glass fiber production rate. For example, a 20.3, 30.5, and 48.1 cm rotor must rotate at approximately 3,000, 2,100, and 1,600 rpm, respectively, to achieve 45-0-6810 kg of glass fiber production per hour. Furthermore, the centrifugal forces acting on the rotors at the above-mentioned rotational speeds are approximately 1000, 750 and 570 g, respectively. Thus, larger diameter rotors operate with less material stress, so that they can be expected to have a longer service life.

Tyypillisiä ennestään tunnettuja keinoja roottorin alavirran puoliseen pienpainealueeseen kohdistuvan vaikutuksen pienentämiseksi ja siten kuituhunnun hallitsemiseksi on esitetty US-patenteissa 3 114 618, 3 285 723, 3 179 507, 3 372 011, 2 855 626 ja 3 040 377.Typical means known in the art for reducing the effect on the low pressure range downstream of the rotor and thus controlling the fibrous veil are disclosed in U.S. Patents 3,114,618, 3,285,723, 3,179,507, 3,372,011, 2,855,626 and 3,040,377.

3 583233 58323

Kolmessa ensiksimainitussa patentissa käytetään keinoja, joilla kuitu-huntua fysikaalisesti pakotetaan ulospäin, poispäin aksiaalisesta keskiviivasta roottorin alavirran puolella. Tämä saadaan aikaan sijoittamalla hunnun sisään geometrisiä rakenteita kuten kartiopintoja, jotka divergoivat alavirtaan päin, tai johtamalla jotakin kaasua kuten ilmaa tai höyryä pienpainealueelle sen voimakkuuden vähentämiseksi. Konver-goivia kartiomaisia pyörintäkappaleita kiinnitetään roottorin pohjaan kolmessa viimeksimainitussa viitejulkaisussa keinona virtauksen epästabiilisuuden pienentämiseksi roottorin alavirran puolella.The first three patents use means by physically forcing the fiber veil outward, away from the axial centerline downstream of the rotor. This is accomplished by placing geometric structures, such as conical surfaces, diverging downstream within the veil, or by conducting a gas such as air or steam to a low pressure range to reduce its intensity. Converging conical rotating bodies are attached to the bottom of the rotor in the latter three references as a means of reducing flow instability on the downstream side of the rotor.

Kartiomuoto on tietenkin helppo valmistaa, mutta se ei ole optimimuoto alipainealueen siirtämiseksi. Sitä käytettäessä esiintyy erillinen virtaustila, jossa on luonteenomainen palaavan kaasu- ja kuituvirtauk-sen pyörre yläsuuntaan pitkin kartion pintaa. Lisäksi kokemus on osoittanut, että lasikuitujen, venytysväliaineen ja kartiokappaleen toimin-talämpötilat voivat olla sellaiset, että kartiopintaan törmäävät kuidut tarttuvat siihen kiinni. Tällainen tila häiritsee kuituhunnun virtaus-parametrej a.The conical shape is, of course, easy to manufacture, but it is not the optimal shape for shifting the vacuum range. When used, there is a separate flow space with a characteristic upward vortex of the returning gas and fiber flow along the surface of the cone. In addition, experience has shown that the operating temperatures of the glass fibers, the stretching medium and the conical body can be such that the fibers impinging on the conical surface adhere to it. Such a state interferes with the flow parameters of the fibrous veil.

Esillä olevan keksinnön mukaan hunnun virtausparametrit stabiloidaan sijoittamalla roottorin alavirran puolelle virtauksen ohjaimeksi pyörähdyskappale, jonka muoto eli profiili likimäärin vastaa sitä nimellistä virtaviivaa, joka rajoittaa pienpainealuetta ja menetelmä tunnetaan erityisesti siitä, että jatkuvaa jäähdytyskaasuvirtaa lisätään massa-lisäyksenä kuituhunnun ja virtauksen ohjaimen väliseen rajakerrokseen lämmönsiirron vähentämiseksi kuumasta vetoväliaineesta ja kuituhunnusta virtauksen ohjainelimeen. Massalisäys muodostaa myös dynaamisen, tiheäs-tä kaasusta koostuvan esteseinän, joka suojaa virtauksen ohjainta kuitujen törmäyksiltä. Keksinnön puitteisiin kuuluu kaksi virtauksenohjai-men perustyyppiä, nimittäin tyyppi jossa rajakerroksen virtaus on lami-naarinen ja jossa se on turbulentti. Keksinnön mukaisen laitteen oleelliset tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksesta 4.According to the present invention, the vein flow parameters are stabilized by placing on the downstream side of the rotor a flow guide having a shape or profile approximately corresponding to the nominal flow line delimiting the low pressure range, and the method is particularly known from the traction medium and the fibrous veil to the flow control member. The addition of pulp also forms a dynamic, dense gas barrier wall that protects the flow guide from fiber collisions. Within the scope of the invention are two basic types of flow controller, namely the type in which the flow of the boundary layer is laminar and in which it is turbulent. The essential features of the device according to the invention appear from claim 4.

Joskaan keksinnön puitteissa ei ole välttämätöntä, on suotavaa sulkea virtauksenohjain ja käyttää sen sisäistä tilavuutta varaajana, jonka avulla vaimennetaan suihkutuskaasun paineen mahdolliset vaihtelut; ja saadaan aikaan tasainen, jatkuva kaasun virtaus rajakerrokseen.Although not necessary within the scope of the invention, it is desirable to close the flow controller and use its internal volume as a reservoir to dampen any variations in spray gas pressure; and providing a steady, continuous flow of gas to the boundary layer.

4 583234 58323

Niinpä keksinnön tarkoituksena on saada aikaan entistä parempi menetelmä ja laite kuituhunnun virtausparametrien stabiloimiseksi välittömästi linkokuidutuslaitteen alavirran puolella.Accordingly, it is an object of the invention to provide an even better method and apparatus for stabilizing the flow parameters of a fibrous veil immediately downstream of a centrifugal fiberizing apparatus.

Toisena keksinnön tarkoituksena on saada aikaan entistä parempi menetelmä linkokuidutuslaitteen alavirran puolella olevan virtauksen ohjaimen toimintalämpötilan pysyttämiseksi tasapainossa.Another object of the invention is to provide an even better method for maintaining the operating temperature of the flow controller downstream of the centrifugal fiberizer.

Edelleen keksinnön tarkoituksena on saada aikaan mahdollisimman hyvä virtauksenohjainien muoto, sekä laminaarista että turbulenttista virtausta varten.It is a further object of the invention to provide the best possible shape of the flow guides, for both laminar and turbulent flow.

Nämä ynnä muut keksinnön tarkoitukset ja edut selitetään tarkemmin seuraavassa, havainnollistavassa vaan ei rajoittavassa mielessä, kahtena keksinnön sovellutusesimerkkinä, jotka on esitetty oheisessa piirustuksessa, jossa kuvio 1 on kaaviollinen leikkauskuvanto roottorin alavirran puoli-sesta pienpainealueesta ilman esillä olevaa keksintöä, kuvio 2 esittää erästä keksinnön sovellutusmuotoa, jossa siirtymä-virta roottorin pinnasta virtauksen ohjaimelle on laminaarinen pitkin virtauksenohjainta, kuvio 3 esittää keksinnön sovellutusmuotoa, jossa käytetään taaksepäin suunnattua porrasta virtauksen siirtymäkohdassa roottorista virtauksenohjaimeen, mikä aiheuttaa turbulentin virtauksen pitkin virtauksen ohjaimen profiilia, kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaisen sovellutusmuodon erästä vaihtoehtoista rakennetta.These and other objects and advantages of the invention will be explained in more detail in the following, by way of illustration but not limitation, as two exemplary embodiments of the invention shown in the accompanying drawing, in which Figure 1 is a schematic sectional view of a low downstream rotor , where the displacement current from the rotor surface to the flow guide is laminar along the flow guide, Fig. 3 shows an embodiment of the invention using a backward step at the flow transition point from the rotor to the flow guide, causing turbulent flow along the flow guide profile;

Piirustuksen kuviossa 1 näkyy lihko'roottori 10, jota pyörittää käyt-tökara eli ontto akseli 11. Roottoriin 10 ohjataan virta sulaa ainetta 12 kuten lasia, joka siihen kohdistuvan keskipakovoiman vaikutuksesta virtaa ulospäin ja ylös roottorin laipan 13 kehäpin-taa. Sulaan lasiin kohdistuva hydrostaattinen paine pakottaa lasin virtaamaan roottorin pintaan 13 porattujen monilukuisten reikien l6 läpi. Näin syntyneisiin sulan lasin virtoihin 14 vaikuttaa kaasu-suihku, joka muodostuu korkealämpötilaisista polttokaasuista, jotka suihkuavat poltinaukon 15 läpi ja suuntautuvat alaspäin sulan lasin virtoja kohti. Tämän lisäksi suurpaineinen kaasu- tai höyrysuihku suihkutetaan puhallussuulakkeen 20 kautta. Korkealämpö- 5 58323 tilaisten, suurpaineisten, polttimesta 15 tulevien kaasujen ja pu-haltimesta 20 suihkuavien suurpainekaasujen yhdistelmä vaikuttaa sulan lasin virtoihin 14 ja venyttää nämä virrat kuiduiksi 21 ja suuntaa ja kiihdyttää mainitut kuidut alaspäin virtaavaksi sylinterin muotoiseksi hunnuksi 22, joka koostuu nopeasti virtaavasta kaasusta, jonka mukana on kuidun pätkiä.Figure 1 of the drawing shows a web rotor 10 rotated by a drive spindle, i.e. a hollow shaft 11. A flow of molten material 12, such as glass, is directed into the rotor 10, which flows outwards and upwards from the circumferential surface of the rotor flange 13 due to centrifugal force. The hydrostatic pressure on the molten glass forces the glass to flow through the plurality of holes 16 drilled in the rotor surface 13. The molten glass streams 14 thus generated are affected by a gas jet consisting of high temperature combustion gases which jet through the burner orifice 15 and are directed downwards towards the molten glass streams. In addition, a high-pressure gas or steam jet is sprayed through the blow nozzle 20. The combination of high temperature, high pressure gases from the burner 15 and high pressure gases from the blower 20 acts on the molten glass streams 14 and stretches these streams into fibers 21 and directs and accelerates said fibers into a downwardly flowing cylindrical vein 22 consisting of a fast flowing gas. accompanied by pieces of fiber.

Tämän järjestelyn johdosta syntyy vangittujen kaasujen vyöhyke 23, jossa vallitsee ympäristön painetta alempi paine, välittömästi roottorin 10 alavirran puolelle. Tämä pienpainevyöhyke 23 ja siinä vallitseva virtaus 24 ovat yleensä epästabiileja ja vaihtelevia, mistä aiheutuu se, että myös kuituhuntu 22 on samoin epästabiili. Huntu 22 joutuu horjumaan päättömästi mistä seuraa, että tuote on huono ja epäyhdenmukainen.As a result of this arrangement, a zone 23 of trapped gases, at a pressure below ambient pressure, is created immediately downstream of the rotor 10. This low pressure zone 23 and the flow 24 therein are generally unstable and variable, with the result that the fibrous veil 22 is likewise unstable. The veil 22 has to falter indefinitely, with the result that the product is bad and inconsistent.

Kuvio 2 esittää keksinnön sovellutusmuotoa, jossa edellä selitettyä menetelmää lasikuitujen 21 muodostamiseksi syöttämällä sulan lasin virta 12 nopeasti pyörivään roottoriin 10 on seuraavalla tavalla parannettu: ontto akseli 11 on jatkettu ulottumaan roottorin 10 alapuolelle, jossa siihen on sopivalla tavoin kuten kiekon muotoisella kannattimella 34 kiinnitetty virtauksenohjain 29. Geometriselta muodoltaan virtauksen ohjain 29 on katkaistu pyörähdyskappale. Tämä pyörähdyskappale voi olla kartion muotoinen, mutta mieluimmin se likimain vastaa sitä nimellistä virtaviivaa, joka rajoittaa pienpainealuetta roottorin 10 alavirran puolella ellei virtauksen-ohjainta 29 ole. Tällainen pyörähdyskappale voi olla muodoltaan esimerkiksi parabolinen, hyperbolinen tai ellipsoidinen jne. Virtauksen ohjaimen runko alkaa kohdasta 31 välittömästi roottorin pinnan 13 alapuolella, jättäen itsensä ja roottorin 10 väliin ren-kaanmuotoisen avoimen tilan eli raon 35· Se jatkuu alavirtaan ja sisään päin roottorin keskiviivaa kohti halutun profiilin mukaisesti katkaisutasoon 32 saakka ja jatkuu siitä vaakasuorana onton akselin jatkeeseen 33 ja on sopivasti kiinnitetty siihen. Näin muodostuu painekammio 40 kiekon muotoisen kannattimen 34, akselin jatkeen 33 ja virtauksenohjaimen profiilin 30 rajoittamana.Fig. 2 shows an embodiment of the invention in which the method described above for forming glass fibers 21 by feeding a stream 12 of molten glass to a rapidly rotating rotor 10 is improved as follows: the hollow shaft 11 is extended below the rotor 10 by a flow guide 29 The geometric shape of the flow guide 29 is a truncated rotating body. This body of rotation may be conical, but preferably it roughly corresponds to the nominal flow line delimiting the low pressure range downstream of the rotor 10 in the absence of a flow controller 29. Such a rotating body can be, for example, parabolic, hyperbolic or ellipsoidal in shape, etc. The flow guide body starts at 31 immediately below the rotor surface 13, leaving an annular open space, i.e. a gap 35, between itself and the rotor 10. according to the profile up to the cutting plane 32 and extends from there horizontally to the extension 33 of the hollow shaft and is suitably attached thereto. Thus, a pressure chamber 40 is formed bounded by a disc-shaped support 34, a shaft extension 33 and a flow guide profile 30.

Jotakin verraten viileätä kaasua kuten ilmaa 41 ruiskutetaan onton akselin 11 sisäiseen kanavaan 42, virtaamaan painekammioon 40 sopivien reikien 43 kautta. Sulkulevy 40 sulkee kanavan 42 aukkojen 43 alapuolelta pakottaen jäähdytyskaasut painekammioon 40.Something relatively cool gas such as air 41 is injected into the inner channel 42 of the hollow shaft 11 to flow into the pressure chamber 40 through suitable holes 43. The shut-off plate 40 closes the passage 42 below the openings 43, forcing the cooling gases into the pressure chamber 40.

6 583236 58323

Painekammiosta 40 jäähdytyskaasu virtaa kannatuskiekossa 34 olevien sopivien rekien 45 kautta ja kulkee pitkin roottorin 10 pohjaa, tullen ulos rengasmaisen raon 35 kautta lisäten massaa virtauksen ohjaimen profiilia myöten alavirtaan päin virtaavaan rajakerrokseen niinkuin nuolet 46 osoittavat. Virtauksenohjaimen profiilia 30 myöten virtaava viileä rajakerros alentaa aerotermodynaamista konvek-tiivista lämmönsiirtymistä korkealämpötilaisesta hunnusta 22 virtauksenohj aimen profiiliin 30. Virtauksenohjaimen lämpötila on pysytettävä 371°C alapuolella, jotta ohjaimeen törmäävät kuidut eivät tarttuisi siihen kiinni. Lisäksi se, että rajakerros on tiheämpi siihen ruiskutetun verraten viileän kaasun ansiosta, todennäköisesti pienentää kuitujen taipumusta tunkeutua rajakerroksen läpi ja törmätä profiiliin 30. On todettu, että 0,28 m^ minuutissa standardi-työpajapaineilmaa syötettynä n. 270-350 kPa:n paineella riittää 30-38 cm:n läpimittaiselle roottorille, joka tuottaa liki-määrin 450-680 kg lasikuituja tunnissa.From the pressure chamber 40, the cooling gas flows through suitable sleeves 45 in the support disc 34 and passes along the bottom of the rotor 10, coming out through the annular gap 35, adding mass to the downstream flow layer as indicated by arrows 46. A cool boundary layer flowing along the flow guide profile 30 reduces the aerothermodynamic convective heat transfer from the high temperature veil 22 to the flow guide profile 30. The flow guide temperature must be kept below 371 ° C to prevent fibers from adhering to the guide. In addition, the fact that the boundary layer is denser due to the relatively cool gas injected into it is likely to reduce the tendency of the fibers to penetrate the boundary layer and collide with profile 30. It has been found that 0.28 m 2 per minute of standard workshop pressure at about 270-350 kPa For a rotor 30-38 cm in diameter that produces approximately 450-680 kg of glass fibers per hour.

Virtauksen ohjain 29 täyttää sen osan pienpainealueesta, viitenumero 23 kuviossa 1, joka on välittömästi roottorin 10 alavirran puolella ja jolla on suurin vaikutus kuituhunnun virtausparametrei-hin, ja antaa suurella nopeudella virtaavalle hunnulle 22 optimi-virtausprofiilin 30 noudatettavaksi. Virtauksen ohjaimen 29 tällä alueella läsnäolon ansiosta epästabiilisuuden kehittimen tilalle saadaan kiinteä geometrinen muoto, joka ohjaa huntua 22 ja antaa sille stabiilisuutta. Virtauksenohjaimen pituus L tietenkin riippuu roottorin geometrisesta muodosta ja hunnun virtausominaisuuksista. On todettu, että lasin kuiduttimessa, jonka roottorin läpimitta on n. 30-38 cm ja joka tuottaa likimäärin 450-680 kg lasikuituja tuntia kohti, sopiva pituuden L suhde roottorin läpimittaan on likimäärin 0,70. Roottoreilla, joiden läpimitta on likimäärin 20 cm, tämä suhde voi ylittää 1,0.The flow controller 29 fills that part of the low pressure range, reference numeral 23 in Figure 1, which is immediately downstream of the rotor 10 and has the greatest effect on the fibrous vein flow parameters, and allows the high velocity veil 22 to follow the optimum flow profile 30. Due to the presence of the flow guide 29 in this region, the instability generator is replaced by a fixed geometric shape which guides the veil 22 and gives it stability. The length L of the flow guide, of course, depends on the geometric shape of the rotor and the flow characteristics of the veil. It has been found that in a glass fiber with a rotor diameter of about 30-38 cm and producing approximately 450-680 kg of glass fibers per hour, a suitable ratio of length L to rotor diameter is approximately 0.70. For rotors with a diameter of approximately 20 cm, this ratio may exceed 1.0.

Keksinnön mukaisen virtauksenohjaimen alapuolelle jää pienempi, vähemmän voimakas pienpainevyöhyke 47· Virtauksenohjaimen 29 olemassaolon ansiosta sen alue on paljon pienempi kuin kuvion 1 mukainen vyöhykkeen 23, ja sillä on paljon vähemmän vaikutusta hunnun stabiilisuuteen. Edelleen keksinnön mukaisen virtauksenohjaimen 29 ansiosta huntu 22 on stabiloitunut virratessaan profiilia 30 myöten ennen joutumistaan jäljellä olevan pienpainevyöhykkeen 47 vaikutuksen alaiseksi. Se liike-energia, jonka huntu'22 saa kulkiessaan ohjattua, profiilin 30 määrittämää virtaustietä myöten, stabiloi 7 58323 hunnun ennen kuin mainittu vähemmän voimakas pienpainevyöhyke 47 siihen vaikuttaa.Below the flow controller according to the invention there is a smaller, less strong low pressure zone 47 · Due to the presence of the flow controller 29, its area is much smaller than that of the zone 23 according to Figure 1, and it has much less effect on the stability of the veil. Furthermore, thanks to the flow guide 29 according to the invention, the veil 22 is stabilized as it flows along the profile 30 before being exposed to the remaining low-pressure zone 47. The kinetic energy that the veil '22 receives as it travels along the controlled flow path defined by the profile 30 stabilizes the veil 7 58323 before being affected by said less intense low pressure zone 47.

Kuvio 3 esittää keksinnön toista sovellutusmuotoa, jossa virtauk-senohjaimen profiili 30 ei noudata kuituhunnun 22 ja kuvion 1 mukaisen pienpainevyöhykkeen 23 välistä erottavaa virtaviivaa vaan on sen suuntaisena sen sisäpuolella. Tämän johdosta virtauksenoh-jaimen profiili 50 yhdessä roottorin 10 geometrisen muodon kanssa saa aikaan taaksepäin suunnatun portaan 51 roottorista alavirtaan virtaaviin venytettävien kuitujen virtaukseen nähden. Tämän taaksepäin suunnatun portaan 51 läsnäolo saa aikaan turbulentin virtauksen 52 profiilia 50 myöten.Fig. 3 shows another embodiment of the invention, in which the flow guide profile 30 does not follow the separating flow line between the fibrous veil 22 and the low pressure zone 23 according to Fig. 1, but is parallel inside it. As a result, the flow guide profile 50, together with the geometric shape of the rotor 10, provides a backward step 51 with respect to the flow of stretchable fibers flowing downstream of the rotor. The presence of this backward step 51 causes a turbulent flow 52 along the profile 50.

Jotakin kaasumaista jäähdytysväliainetta kuten ilmaa tai höyryä johdetaan onttoa akselia 11 myöten painekammioon 40 samoin kuin kuvion 2 mukaisessa sovellutusmuodossa. Jäähdytyfekäasujohdetaan samalla tavoin massanlisäysväliaineena turbulenttiin virtaan 52 roottorin 10 pohjan ja virtauksenohjaimen profiilin 50 välisestä rengasmaisesta raosta 53· Jäähdytetyllä, virtauksen ohjausprofiilia 50 myöten kulkevalla turbulentilla virralla 52 on suurentunut jäähdy tysvaikutus virtauksenohjaimen runkoon. Kuitujen törmäämisen todennäköisyys virtauksenohjaimen profiiliin 50 on kuitenkin suurempi kuin keksinnön mukaisessa, kuviossa 2 esitetyssä laminaarivirtauksenohj aimessa.A gaseous cooling medium such as air or steam is introduced along the hollow shaft 11 to the pressure chamber 40 as in the embodiment of Figure 2. The cooled effluent gas is similarly introduced as a mass addition medium to the turbulent stream 52 from the annular gap 53 between the bottom of the rotor 10 and the flow guide profile 50. However, the probability of the fibers colliding with the flow guide profile 50 is higher than in the laminar flow guide according to the invention shown in Figure 2.

Kuvio 4 esittää vielä erästä keksinnön mukaisen turbulentin virtauksenohj aimen sovellutusmuotoa, jossa myös käytetään taaksepäin suunnattua porrasta turbulentin virtauksen aikaansaamiseksi virtauksenohj aimen profiilia 50 myöten. Tässä sovellutusmuodossa on kuitenkin huuli eli kilpi 55 sovitettu suojaamaan roottorin 10 pohjaa satunnaisilta kuitutörmäyksiltä joita voi esiintyä pienen pa-luuvirtauskentän 56 vaikutuksesta, joka luonteenomaisesti esiintyy taaksepäin suunnatun portaan alavirran puolella.Figure 4 shows another embodiment of a turbulent flow controller according to the invention, in which a backward step is also used to provide turbulent flow up to the flow controller profile 50. However, in this embodiment, the lip or shield 55 is adapted to protect the bottom of the rotor 10 from accidental fiber impacts that may occur due to the small return flow field 56 that typically occurs downstream of the backward step.

Jäähdytyskaasuvirtausta esittävät nuolet 57, ja se ruiskutetaan rajakerrokseen roottorin 10 ja huulen 55 välisestä rengasmaisesta raosta 58.The flow of cooling gas is indicated by arrows 57 and is injected into the boundary layer from the annular gap 58 between the rotor 10 and the lip 55.

Claims (8)

8 583238 58323 1. Menetelmä kuitujen valmistamiseksi sulasta lasista tai muusta termoplastisesta aineesta, jota pyörittämällä lingotaan ulos sentri-fugikappaleen (10) ympärimenevän seinämän (13) hienojen aukkojen (16) kautta ja vedetään kuiduiksi suuntaamalla muodostuneita kuituja vasten kaasuväliainetta, jolla on korkea lämpötila ja paine, jotka kuidut hunnun (22) muodossa saatetaan seuraamaan sellaisen vetosuunnassa kapenevan virtauksen ohjaimen (29) ääriviivaa (30), joka on sovitettu sama-akselisesti ja välittömästi sentrifugikappa-leen (10) jälkeen tämän alavirran puolelle, tunnettu siitä, että jatkuvaa jäähdytyskaasuvirtaa (46) lisätään massalisäyksenä kuituhunnun (22) ja virtauksen ohjaimen (29) väliseen rajakerrokseen lämmönsiirron vähentämiseksi kuumasta vetoväliaineesta ja kuituhun-nusta virtauksen ohjainelimeen.A method of making fibers from molten glass or other thermoplastic material which, by rotation, is spun out through fine openings (16) in the circumferential wall (13) of a centrifugal body (10) and drawn into fibers by directing the formed fibers against a high temperature and pressurized gas medium which the fibers in the form of a veil (22) are made to follow the contour (30) of a tensile flow guide (29) arranged coaxially and immediately downstream of the centrifuge body (10), characterized in that a continuous flow of cooling gas (46) is increased as a mass addition to the boundary layer between the fibrous veil (22) and the flow guide (29) to reduce heat transfer from the hot traction medium and the fibrous veil to the flow guide member. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jatkuvaa jäähdytyskaasuvirtaa johdetaan ensin virtauksen ohjainelimessä (29) olevaan ontelotilaan (40) lämmön vastaanottamiseksi sisältäpäin konvektion kautta virtauksen ohjainelimestä ennen jäähdytyskaasuvirran lisäystä rajakerrokseen.A method according to claim 1, characterized in that a continuous flow of cooling gas is first introduced into the cavity (40) in the flow control member (29) to receive heat from the inside by convection from the flow control member before adding the cooling gas flow to the boundary layer. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytyskaasuvirta saatetaan aikaansaamaan pyörteilevä virtaus (52) rajakerroksessa kuituhunnun (22) ja virtauksen ohjainelimen (29) välissä.A method according to claim 2, characterized in that the cooling gas flow is caused to provide a swirling flow (52) in the boundary layer between the fibrous veil (22) and the flow control member (29). 4. Laite kuitujen valmistamiseksi lasista tai muusta termoplastisesta aineesta jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisella menetelmällä, jossa laitteessa on sentrifugikappale (10), jossa on useita perifeerisiä poistoaukkoja (16) ainesulaa (12) varten, jota johdetaan sentrifugikappaleeseen sulavirtojen (21) muodostamiseksi, joita vedetään aksiaalisesti pois sentrifugikappaleesta hunnun (22) muodossa kaasuväliaineen ja/tai höyryn avulla korkeassa lämpötilassa ja paineessa suukappaleesta (15,20), joka ympäröi sentrifugikappaleen (10) kehää ja on suunnattu ulosvirtaavia sulavirtoja (21) vastaan, minkä lisäksi kapenevan, sentrifugikappaleen kanssa kiinteästi yhdistetyn pyörähdyskappaleen (29) muodossa oleva virtauksen ohjainelin on sovitettu hunnun (22) sisäpuolelle ja välittömästi sentrifugikappaleen (10) jälkeen virtaussuunnassa, tunnettu siitä, että ohjainelimen kehäseinämä (30) olennaisesti seuraa hunnun liikerataa ja että elimiä (41,42,43,45,35,53,58) on sovitettu jatkuvan jäähdy- 9 58323 tyskaasuvirran (46) lisäämiseksi massalisäyksenä virtauksen ohjain-elimen (29) ja hunnun (22) väliseen rajakerrokseen lämmönsiirron vähentämiseksi kuumasta vetoväliaineesta ja kuumasta hunnusta virtauksen ohjainelimeen (29)·Apparatus for producing fibers from glass or other thermoplastic material by a method according to any one of claims 1 to 3, wherein the apparatus comprises a centrifugal body (10) having a plurality of peripheral outlets (16) for melt (12) leading to a centrifugal body to form melt streams (21) is drawn axially from the centrifuge body in the form of a veil (22) by means of a gas medium and / or steam at high temperature and pressure from a mouthpiece (15,20) surrounding the circumference of the centrifuge body (10) and directed against the outflowing melt flows (21); a flow control member in the form of a combined rotating body (29) is arranged inside the veil (22) and immediately after the centrifuge body (10) in the flow direction, characterized in that the circumferential wall (30) of the guide member substantially follows the trajectory of the veil and the members (41,42,43,45); 35,53,58) is adapted for continuous cooling 3 to add a flue gas stream (46) as a mass addition to the boundary layer between the flow control member (29) and the veil (22) to reduce heat transfer from the hot traction medium and the hot veil to the flow control member (29) · 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että sentrifugikappaletta kohti käännetty osa virtauksen ohjaineli-mestä (29) rajoittaa rengasmaista rakoa (35,53,58) itsensä ja sentri-fugikappaleen (10) väliin, jonka raon (35,53,58) kautta ainevirtaa johdetaan rajakerrokseen kuituhunnun ja virtauksen ohjainelimen ulkokehän (30) välillä.Device according to claim 4, characterized in that the part of the flow guide member (29) turned towards the centrifuge body defines an annular gap (35,53,58) between itself and the centrifuge body (10), the gap (35,53,58 ) directs the material flow to the boundary layer between the fibrous veil and the outer circumference (30) of the flow control member. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksen ohjainelimen sentrifugikappaletta kohti käännetyllä osalla on sama halkaisija kuin sentrifugikappaleen vastakkaisella osalla.Device according to Claim 5, characterized in that the part of the flow control element facing the centrifuge body has the same diameter as the opposite part of the centrifuge body. 7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksen ohjainelimen sentrifugikappaletta kohti käännetyllä osalla on pienempi halkaisija kuin sentrifugikappaleen vastakkaisella osalla vastepinnan (51) muodostamiseksi, joka on sovitettu aikaansaamaan pyörteilevää virtausta kuituhunnun ja virtauksen ohjainelimen välisessä rajakerroksessa.Device according to claim 5, characterized in that the part of the flow guide member turned towards the centrifuge body has a smaller diameter than the opposite part of the centrifuge body to form a abutment surface (51) adapted to provide a swirling flow in the boundary layer between the fiber veil and the flow guide member. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksen ohjainelimen (29) sentrifugikappaletta kohti käännetyssä reunassa on säteettäisesti ulkoneva kaulus (55)» joka on samansuuntainen sentrifugikappaleen vastakkaisen pohjaosan kanssa, ja jolla on olennaisesti sama ulkohalkaisija.Device according to claim 7, characterized in that the edge of the flow guide member (29) facing the centrifuge body has a radially projecting collar (55) parallel to the opposite bottom part of the centrifuge body and having substantially the same outer diameter.