用于制造矿物纤维的收集舱和制造矿物纤维的方法

摘要

本发明涉及用于制造矿物纤维的收集舱。该收集舱包括朝向成纤装置的第一端部和朝向收集构件的第二端部。在第一端部和第二端部之间设有顶壁、第一侧壁和第二侧壁。收集舱的第一端部的截面具有第一面积，收集舱的第二端部的截面具有第二面积，上述截面由顶壁、第一侧壁和第二侧壁以及水平地接触成纤装置的最低端的转筒的下边缘的截平面限定。收集舱包括腰部，该腰部的长度至少为100mm，而且其截面具有第三面积，该第三面积至多比第一面积大10％，并小于第二面积。本发明还涉及制造矿物纤维的方法。

说明书

技术领域

如后述的权利要求的前序部分所述，本发明涉及用于制造矿物纤维的收集舱和制造矿物纤维的方法。

背景技术

诸如石棉之类的矿棉，是由例如辉绿岩、石灰岩或矿渣等适当的原料在熔炉中熔化而制造的。这种矿物熔化物以熔化物喷流的形式从熔炉中排出到成纤装置，在该成纤装置中，熔化物形成为矿物纤维。通常使用纺纱机类型的成纤装置，该纺纱机类型的成纤装置包括一系列的旋转成纤转筒(rotor)或纺纱转筒，典型地为三到四个转筒。矿物熔化物从熔炉直接被导向第一转筒的环壳表面(mantle surface)，并在矿物熔化物作为滴串而被抛出以抵靠该一系列转筒中的、邻近的第二转筒的环壳表面之前，在此处以一定程度抓持该第一转筒的环壳表面。然后一部分该矿物熔化物牢固地抓持该第二转筒的环壳表面，以通过离心力的作用而形成为纤维。另一部分矿物熔化物进一步被抛出以抵靠第三转筒的环壳表面。以这种方式，矿物熔化物以矿物熔化物滴或滴串的喷流的形式依次从一个转筒被“运送”到随后的一个转筒上，从而通过整个成纤装置，同时矿物熔化物的一部分形成为矿物纤维。在纤维形成期间或在纤维形成之后可在形成的矿物纤维上涂抹粘结剂。

在成纤转筒上形成的矿物纤维通过吹离从成纤装置被运送出。矿物纤维的吹离可以由所谓的初级吹离装置或与次级吹离装置一起来进行，该初级吹离装置被定位在转筒的外围，该次级吹离装置与成纤装置相隔一定距离设置。矿物纤维从成纤装置通过收集舱朝向收集构件被运送，该收集构件设置在成纤装置的前方。收集构件例如可以是传送带或旋转滚筒。

矿物纤维通常被收集为薄的纤维幅，即，所谓的初级纤维幅或初级幅。初级纤维幅通常由移动的穿孔表面收集，该表面形成收集构件的收集表面。如果从成纤装置中流出的纤维量是常数，则收集表面前进的速度可限定出所收集的初级纤维幅的表面重量。收集表面的速度越高，所收集的初级幅越薄，且表面重量越低。通常的目标是收集尽可能薄的初级矿物纤维幅。在收集纤维幅时，矿物纤维的缠结和成簇是不期望的，因为这样将造成最终产品的品质下降。当然还期望能避免在所收集的初级矿物纤维幅中产生孔洞。

当由成纤装置生产的矿物纤维的量增加时，所述收集构件的收集速度必须相同程度地提高，以使所收集的初级幅的表面重量保持不变，并且该幅的表面重量不致于变得过大。然而，收集构件的速度受工艺流程中后续的其他装置的限制而不能随意提高。由于薄的幅在运送过程中容易断裂，并且可能发生重叠，因此既薄又快的初级矿物纤维幅的后处理已经被证明是复杂的。

在矿物纤维从成纤装置移动到收集构件的期间，收集舱中的条件对所收集的初级幅的结构的影响非常大。如果收集舱中的流动条件是紊乱的，并且存在反向漩涡(back-eddies)，则所收集的初级幅容易打节并且不均匀。当纤维的生产量增大时，成纤过程及收集过程也变得难以控制。

在矿棉的制造过程中优化各个子流程是重要的，从而获得理想的最终产品。已经证明难以从这种成纤装置制造并收集大量纤维而不使所收集的初级幅的结构以及所形成的矿棉的质量恶化。

矿棉有许多不同的用途，例如在各种结构中用作绝缘材料。根据其用途，对所制造的矿棉的性能(如其强度、压缩性等)有不同的要求。矿棉的性能受单个矿物纤维的性能的影响，换句话说，受矿棉中的单个纤维的厚度、长度以及空间定向的影响。当矿物纤维通过从收集舱流到收集构件的气流而进行运送时所产生的条件会影响这些性能。气流通过位于成纤装置上的吹离装置的吹离以及收集构件表面的吸力而形成。在这些条件中，由于旋转成纤转筒使得接近该转筒的部分空气也绕着该转筒旋转，因而在收集舱中形成的反向漩涡和气体涡流尤其成问题。

矿物纤维生产量的增加需要增加用于将矿物纤维从成纤装置运送到收集舱所需的空气量。收集舱中增加的空气量使得产生环绕纤维堆(从成纤装置朝向收集构件运送)的成问题的气体涡流的风险增大。同时，由于必须从收集舱除去(通常通过收集构件的表面)增加的气体的量，因而必须加大吸力。

传统上，收集舱形成为大的“箱形”，该收集舱的第一端部设置在成纤装置中，该收集舱的第二端部设置在收集构件中。收集舱的第一端部的截面一般设置为小于第二端部的截面。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能最小化上述缺陷的制造矿棉纤维的方法和设备。

为实现该目的，设有一种收集舱，该收集舱所具有的结构有助于使纤维不产生漩涡地穿过该收集舱被运送到收集构件。

本发明的另一目的是实现一种方法，通过该方法能够最小化或防止反向漩涡的形成。

通过具有所附独立权利要求的特征部分所提出的特征的方法和装置可实现本发明的目的。

根据本发明的典型的收集舱包括：第一端部，其朝向成纤装置，该成纤装置用矿物熔化物制造矿物纤维；第二端部，其朝向收集构件，所述矿物纤维通过气流从该成纤装置被运送到该收集构件；在该第一端部和该第二端部之间设有：顶壁，以及第一侧壁和第二侧壁。该收集舱的该第一端部的截面具有第一面积，该收集舱的该第二端部的截面具有第二面积，所述该第一端部的截面和该第二端部的截面由该顶壁、该第一侧壁和该第二侧壁、以及水平地接触该成纤装置的最低端的转筒的下边缘的截平面所限定。该收集舱包括腰部，该腰部设置在该第一端部和该第二端部之间，该腰部的长度至少为100mm，并且该腰部的截面具有第三面积，该第三面积至多比所述第一面积大10％，并小于所述第二面积。

根据本发明的方法典型地包括以下步骤：

-将矿物熔化物导向包括至少两个成纤转筒的成纤装置的第一旋转成纤转筒；

-将矿物熔化物从该第一旋转转筒的环壳表面抛到第二旋转转筒的环壳表面，并从该第二旋转转筒的环壳表面处进一步抛到可能存在的、随后的转筒的环壳表面；

-矿物熔化物在所述旋转成纤转筒上形成为矿物纤维；

-通过纤维吹离装置将形成的矿物纤维从该成纤装置的所述成纤转筒，穿过所述收集舱朝向所述收集构件吹离，该收集舱包括：第一端部，其朝向该成纤装置，该第一端部具有第一面积；第二端部，其朝向该收集构件，该第二端部具有第二面积；该第一端部和该第二端部之间的顶壁，以及第一侧壁和第二侧壁与截平面一起限定出该第一面积和该第二面积，该截平面水平地接触该成纤装置的最低端的转筒的下边缘；以及

-通过设置在该第一端部和该第二端部之间的腰部，能最小化该收集舱中的反向漩涡的形成，该腰部的长度至少为100mm，并且该腰部的截面具有第三面积，所述第三面积至多比所述第一面积大10％，并小于所述第二面积。

现在我们惊奇地发现，通过在成纤装置和收集构件之间形成收集舱，且该收集舱具有腰部，能够极大地减少在收集构件和成纤装置之间形成的反向漩涡。腰部形成机械限制，该机械限制减少了收集构件和成纤装置之间形成的反向漩涡。由于收集舱的成纤端部的流动条件为多层流少涡流，因此在这种方式下形成的从成纤装置运送纤维的条件比先前更加稳定和均匀。

从成纤转筒的最接近边缘算起，收集舱一般设置在成纤装置的前方大约300-700mm，优选为350-450mm的位置处。通常在这一位置计算第一面积，即收集舱面向成纤装置的端部的截面面积。根据实施例，收集舱的第一端部与成纤装置的上部的转筒之间的距离设置为小于收集舱的第一端部与成纤装置的下部的转筒之间的距离，即成纤装置相对于收集舱的第一端部成一定角度定位。

根据本发明，在收集舱的第一端部和第二端部之间设置有腰部，该腰部的长度至少为100mm，并且该腰部的截面具有第三面积，该第三面积至多比第一面积大10％，并小于第二面积。腰部可设置为位于收集舱端部的、朝向成纤装置向上开口的通道或通路，即在收集舱的成纤端部。腰部因此形成收集舱的纤维控制部。收集舱的位于腰部和第二端部的部分可称作收集舱的纤维成形部。

本发明可与前述的滴串类型的成纤装置有利地结合。这种类型的成纤装置通常包括三到四个旋转成纤转筒，并且纤维沿水平方向从旋转的转筒朝向收集构件被吹离。

根据本发明，该腰部具有一定的长度，该长度至少为100mm，并且该腰部的截面具有一定的面积，该面积始终小于第二面积。可以想到该腰部形成为诸如空气通道的管状管道，矿物纤维和气流通过该腰部从成纤装置流向收集构件。腰部的上部可以是圆形的，因此该腰部类似半管。腰部的截面积可以在朝向收集构件的方向上逐渐增加，因此腰部的顶壁和/或侧壁的倾角通常小于5°。收集舱的顶壁倾角在腰部终止位置处可变得非常陡峭，换句话说，顶壁的倾角一般至少为20°。根据本发明的一个实施例，在腰部终止和纤维成形部接续的位置处具有间断点。

腰部的截面可以小于等于第一面积。换句话说，腰部截面也可以朝向腰部终止的位置以及与收集舱的纤维成形部的结合的位置而减小。这种减小的量通常相对较小，腰部的顶壁的倾角通常小于5°。根据优选实施例，腰部的截面在腰部的整个长度上保持不变。

根据本发明的实施例，腰部的长度可以在约150mm到1150mm的范围内变化，典型地为200mm-1100mm，更典型地为200mm-800mm，优选地为150mm-600mm。根据另一实施例的腰部的长度在400mm-1000mm范围内变化，典型地为500mm-1100mm，更典型地为500mm-800mm，优选为550mm-700mm。

根据本发明的实施例，腰部可包括用于改变腰部的长度的调节接口和调节构件。调节构件例如可以是重叠接口并且能够手动操作或自动操作。在腰部的长度改变时，收集舱的长度也自然改变，从成纤装置到收集装置的距离也由此相应地改变。根据本发明的实施例，成纤装置与收集构件之间的距离通常为0.75-5.5m，优选地为1.5-2.75m。该距离也可以介于1.5-5m之间，典型地为2.5-3.5m。

收集舱的纤维成形部通常呈流线型，并且其顶壁可以在第二端部形成为朝向收集舱向下呈弓形。通过单独的、可动顶壁部，可将收集舱和纤维成形部的顶壁的端部(即，顶壁的、与收集舱的表面最接近的部分)之间的距离设置为可调节的，该顶壁部设置为与实际的顶壁接触。通过该可动的顶壁部分，其与收集构件之间的距离通常在40-400mm之间变化，典型地为100-300mm。

收集舱的第一侧壁和第二侧壁之间的距离形成收集舱的纤维成形部的内部宽度。该宽度通常与收集部件的收集宽度相同。

根据实施例，腰部可以由朝向对方倾斜的两个侧边和顶壁形成。所述侧边和顶壁可以是弓形，从而使腰部更具流线化。侧边和顶壁的弓形有利地跟随成纤装置的外部轮廓，即，成纤转筒上的成纤装置的截面的形式。在这种方式下能够减小从成纤装置的侧边吸入到收集舱内的空气量。由于可以最大程度地减小此空气的量，因而无需再将其从收集舱中吸出。

根据本发明的优选实施例，当第三面积由第一侧壁和第二侧壁、顶壁和截平面限定时，成纤装置的成纤转筒的总的截面积至少为腰部的截面积(即第三面积)的10％，优选地为第三面积的15-35％。例如，如果成纤装置的成纤转筒的总的截面积为0.33m²，则腰部的截面积为2.2m²。

根据本发明的优选实施例，小颗粒分离器可连接在收集舱的成纤端部。该小颗粒分离器可设有腔，以便在该腔中设置诸如螺纹件等的运送装置。通过该运送装置，收集的小颗粒可从收集舱中清除。可能的是，小颗粒分离器设置在成纤装置和收集舱的第一端部之间的空间中。

根据本发明的实施例，小颗粒分离器可连接到空气入口通道，该空气入口通道的截面主要跟随位于第一端部上的腰部的轮廓。从距离收集舱最远的成纤转筒的边缘算起，该空气入口通道在远离收集舱的第一端部的方向上通常延伸50-600mm。

连接通道还可以进一步连接到收集舱的成纤端部，该连接通道由成纤装置自身的下面的区域形成。连接通道和收集舱优选地具有相同的宽度，并且连接通道的高度可在收集舱的内部宽度的0.5-1.0倍之间变化。连接通道优选地以如下方式设置：即，连接通道的顶壁形成为平台，在制造条件下，成纤装置放置在该平台上。从收集舱吸出的、通过收集装置的空气，可经过过滤和冷却后返回到连接通道。

根据本发明的实施例，可在收集舱内另外设置多个辊。例如，在收集舱内的底面和收集构件之间的连接处设置第一极限辊，以及在收集舱的纤维成形部和收集构件之间的连接处设置顶壁辊。当收集构件包括两个或两个以上收集表面，例如收集滚筒时，可在收集表面之间设置一个或多个辊。

附图说明

下面参照附图进一步详细说明本发明的一些实施例，其中：

图1示意性地示出了从侧面观察的根据本发明的收集舱的实施例；

图2A-2C示意性地示出了从侧面观察的根据本发明的收集舱的不同的实施例；

图3示意性地示出了从侧面观察的根据本发明的收集舱的实施例；

图4以立体图的形式示意性地示出了根据本发明的收集舱的实施例。

具体实施方式

图1中示意性地示出了根据本发明的收集舱的实施例。收集舱1设置在成纤装置2和收集构件3之间。小颗粒(shot)分离器5连接到收集舱1，以用于收集可能存在的、在矿棉制造期间形成的小颗粒。空气入口通道5′连接到小颗粒分离器5。收集舱1的第一端部1′位于与成纤装置2的前方距离A的位置处。在图1中，线条10标示出收集舱1的第一端部1′，该第一端部的截面具有第一面积。线条11限定出水平地接触成纤装置2的最低端的转筒2′的下边缘的边界水平线。线条12标示出收集舱1的第二端部1″，该第二端部的截面具有第二面积。线条12与收集构件3上最接近成纤装置2的位置接触。在收集舱1的第一端部1′和第二端部1″之间设置腰部4，该腰部的截面具有第三面积。该第三面积小于第二端部1″的面积，且小于等于第一端部1′的面积。线条13标示出腰部4的终止位置和收集舱1的纤维成形部的开始位置。

图1中还示出了位于底面8和收集构件3之间的连接处上的第一极限辊7。收集舱的纤维成形部6和收集构件3之间的连接处上设置有第二极限辊7′。连接通道8连接到收集舱的第一端部1′上，该连接通道的顶壁8′形成平台，成纤装置2安置于该平台上。

图2A中示意性地示出了根据本发明的收集舱的实施例。收集舱21设置在成纤装置22和收集构件23之间。收集舱21上设置有小颗粒分离器25。收集舱21的第一端部21′位于与成纤装置22的前方距离A的位置处。线条20标示出收集舱21的第一端部21′，该第一端部的第一截面具有第一面积，并且线条20′标示出收集舱21的第二端部21″，该第二端部的截面具有第二面积。线条20′与收集构件23上最接近成纤装置22的位置P接触。在收集舱21的第一端部21′和第二端部21″之间设置腰部24，该腰部的截面具有第三面积。该第三面积小于第二端部21″的面积，且小于等于第一端部21′的面积。线条20″标示出腰部24的终止位置和收集舱21的纤维成形部26的开始位置。在图2A中，腰部24的截面在腰部24的整个长度X上保持不变。

图2B中示意性地示出了根据本发明的收集舱的另一实施例。图2B中所示的附图标记和部件与图2A中所示的附图标记和部件一致。腰部24的截面的面积小于第二端部21″的面积，并且小于等于第一端部21′的面积。在图2B中，腰部24的截面在朝向纤维成形部26的方向上减小。

图2C中示意性地示出了根据本发明的收集舱的实施例。图2C中所示的附图标记和部件与图2A和图2B中所示的附图标记和部件一致。腰部24的截面的面积小于第二端部21″的面积，并且小于等于第一端部21′的面积。然而，在图2C中，腰部24的截面在朝向纤维成形部26的方向上增大，也就是说，腰部24的顶壁24′呈倾斜状并与虚拟的水平线形成夹角α。

图3中示意性地示出了根据本发明的收集舱的实施例。收集舱31设置在成纤装置32和收集构件33之间。在收集舱31的第一端部31′和第二端部31″之间设置腰部34，该腰部的截面在该腰部的整个长度上基本保持不变。小颗粒分离器35连接到该收集舱31上。在收集舱31的底面38与收集构件33之间的连接处设置有极限辊37。通过虚线示出了收集构件33的吸力表面的大致范围。

图3中示出了腰部34如何防止纤维气流9从收集部件33流向成纤装置32。流向成纤装置32的气流被收集舱31的纤维成形部36的顶壁36′所阻挡。腰部34形成机械限制，以阻挡纤维流9朝向成纤装置32回流。

收集舱31的纤维成形部36的顶壁端部36″上设有单独的可动顶壁部40。通过该顶壁部40能够改变顶壁端部36″和收集构件33之间的距离。顶壁部40例如可通过重叠而设置为可动的。顶壁部40的后面设有密封装置41。密封装置41的端部41′设置有阀装置42。该阀装置42通常由橡胶或一些相当的材料构成，并设置为可动的。阀装置42的位置受收集舱31内的压力的影响。如果收集舱内的压力为理想压力，则阀装置的位置呈直线状态。如果收集舱内的压力不足，则阀装置被吸向收集舱和成纤装置。如果收集舱内的压力过大，则阀装置被推离收集舱和成纤装置。因此在特定的条件下阀装置的位置可被用于指示收集舱内的压力条件。通过控制收集构件33和顶壁端部36″之间的距离可控制调准舱(levelling chamber)43内的压力条件。通过控制该压力条件可影响所收集的初级幅的结构，从而使缠绕和打结最少化。因而所获得的初级幅的密度的变化减小。

图4以立体图的形式示意性地示出了根据本发明的收集舱的实施例。本实施例中，收集构件由两个收集滚筒53、53′形成。收集舱51设置在成纤装置52和收集滚筒53、53′之间。腰部54设置在收集舱51的第一端部51′和第二端部51″之间，该腰部的截面在该腰部的整个长度上基本保持不变。同样地，小颗粒分离器55连接到收集舱51上。矿物纤维被收集在收集滚筒53、53′的收集表面上，并且所述纤维以两个初级纤维幅56、56′的形式从收集舱51中移出，所述初级纤维幅中包含矿物纤维和粘结剂，该粘结剂在成纤装置52中或在收集舱51中涂覆到所述纤维上。

根据本发明的收集舱非常适合在具有高生产能力的成纤设备中应用。例如在芬兰专利申请FI20011561和FI20011562中所公开的成纤设备。当根据本发明的收集舱与具有高成纤能力的成纤设备协同使用时，即使纤维产量高，也能够保证收集舱内的无涡流条件。在这种方式下，能够改良初级纤维幅的纤维定向。

即使参考目前认为最为实用和优选的实施例描述本发明，但必须理解的是本发明不应局限于上述实施例，而是旨在还包含涵盖在所附权利要求的范围内的不同的修改和等同技术方案。