FI62815C

FI62815C - FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER FRAMSTAELLNING AV FIBER FRAON ETT TERMOPLASTISKT MINERALAEMNE

Info

Publication number: FI62815C
Application number: FI781843A
Authority: FI
Inventors: Marcel Levecque; Jean A Battigelli; Dominique Plantard
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1978-06-08
Publication date: 1983-03-10
Also published as: FI62815B; IL55397A0; ES472777A1; GB1595148A; YU200778A; IT1159107B; FR2401113A1; FI781843A; BR7805437A; ATA610478A; AU3914678A; NO145377B; NZ188217A; NO782055L; AR221703A1; IE47242B1; IL55397A; AU524324B2; CH624650A5; FR2401113B1

Description

I55F7I M (11'lCUULUTUSjULKAISU 62815 flET* LJ UTLÄGGNINQSSKRIFT · ^ ^ ^i) tc».ik.3/in*.a.3 C 03 B 37/06 SUOMI—FINLAND (Μ) T818U3 (22) 08.06.78 ' 7 (23) AfaipUvt—GlMghatsdtf 08.06.J8 (41) Tullut JulktMkal — Bllvk offamHg 2k, 02 .79 nttMHMMw mHMM.nMtM.m- 30 U 82 P*t*nt- och registentyraltan ’ AmM» uttagd eeh utUkrNkm pubUcarad iu.±x.ut (32)(33)(31) rrr*"*r ·μοΗ(«μ~8«|Μ griortM 23.08.77I55F7I M (11'l NOTICE 62815 FLET * LJ UTLÄGGININQSSKRIFT · ^ ^ ^ i) tc ».ik.3 / in * .a.3 C 03 B 37/06 FINLAND — FINLAND (Μ) T818U3 (22) 08.06.78 ' 7 (23) AfaipUvt — GlMghatsdtf 08.06.J8 (41) Tullut JulktMkal - Bllvk offamHg 2k, 02 .79 nttMHMMw mHMM.nMtM.m- 30 U 82 P * t * nt- och registentyraltan 'AmM »uttagd eeh utUkrNkm ± x.ut (32) (33) (31) rrr * "* r · μοΗ (« μ ~ 8 «| Μ griortM 23.08.77

Ranska-Frankrike(FR) 7725695 (71) Saint-Gobain Industries, 62, Bd Victor-Hugo, F-92209 Neuilly sur Geine,France-France (FR) 7725695 (71) Saint-Gobain Industries, 62, Bd Victor-Hugo, F-92209 Neuilly sur Geine,

Ranska-Frankrike(FR) (72) Marcel Levecque, Saint-Gratien, Jean A. Battigelli, Rantigny,France-France (FR) (72) Marcel Levecque, Saint-Gratien, Jean A. Battigelli, Rantigny,

Dominique Plantard, Rantigny, Ranska-Frankrike(FR) (7^0 Berggren Oy Ab (5^) Menetelmä ja laite kuitujen valmistamiseksi lämpöplastisesta mineraali-aineesta - Förfarande och anordning för framställning av fibrer frän ett termoplastiskt mineralämneDominique Plantard, Rantigny, France-France (FR) (7 ^ 0 Berggren Oy Ab (5 ^) Method and apparatus for making fibers from a thermoplastic mineral material - Förfarande och anordning för framställning av fibrer frän ett thermoplastiskt minerämne

Keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen kuitujen valmistamiseksi venytettävissä olevasta aineksesta ja koskee etenkin lämpöplastisten ainesten, varsinkin mineraaliainesten kuten lasin ja senkaltaisten seosten venytystä, jotka lämmittämällä on saatettu sulaan tilaan. Koska esillä olevan keksinnön mukainen laite on erityisen kiinnostava lasin ja sen kaltaisten ainesten venyttämisen tapauksessa, seuraava selitys kuitenkin kohdistuu, esimerkkinä, lasin tapaukseen.The invention relates to a method and an apparatus for producing fibers from a stretchable material and relates in particular to the stretching of thermoplastic materials, in particular mixtures of mineral materials such as glass and the like, which have been brought into a molten state by heating. However, since the device according to the present invention is of particular interest in the case of stretching glass and the like, the following description applies, for example, to the case of glass.

Eräitä menetelmiä, joissa käytetään pyörteisiä virtoja kuitujen valmistamiseen venyttämällä sulaa lasia, tunnetaan ennestään.Some methods of using eddy currents to make fibers by stretching molten glass are known in the art.

Nimenomaan ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 223 318 selitetään vastakkaisiin suuntiin pyörivien pyörteiden parien muodostaminen vuorovai-kutusvyöhykkeeseen, joka on saatu aikaan johtamalla kaasusuihku, jota sanotaan sekundääri- eli kantajasuihkuksi, ulottuvuuksiltaan suurempaan pääkaasuvirtaan ja saattamalla se tunkeutumaan sen sisään, jolloin sulaa lasia oleva säie viedään tähän vyöhykkeeseen, siinä venytettäväksi.In particular, French Patent 2,223,318 describes the formation of pairs of counter-rotating vortices in an interaction zone obtained by introducing a gas jet, called a secondary or carrier jet, into a larger main gas stream and penetrating it, causing it to penetrate. in it to be stretched.

Erilaisia laitetyyppejä, joita käytetään aineksen venytykseen vuorovai- 2 6281 5 kutusvyöhykkeessä on aikaisemmin selitetty edellä mainitussa patenttijulkaisussa sekä suomalaisessa patentissa n:o 61676 (pat.hak. n:o 773788). Kaikissa tapauksissa päävirran sisään saatetaan tunkeutumaan kaasuvirtaus eli -suihku, jonka liike-energia tilavuusyksik-köä kohti on suurempi kuin päävirran ja jonka suihkun poikkileikkauksen ulottuvuus päävirran poikittaissuunnassa on pienempi kuin päävirran. Venytettävää ainesta oleva säie viedään suihkun ja päävirran vuorovaikutusvyöhykkeeseen joko välittömästi painovoiman avulla tai viemällä säie aluksi kaasusuihkuun sen mukana vuorovaikutusvyöhykkeeseen kuljetettavaksi.Various types of equipment used for stretching material in the interaction zone have previously been described in the above-mentioned patent publication and in Finnish patent No. 61676 (Pat. No. 773788). In all cases, a gas flow or jet is caused to penetrate into the main stream, the kinetic energy per unit volume of which is greater than that of the main stream and whose jet cross-sectional dimension in the transverse direction of the main stream is smaller than that of the main stream. The strand of stretchable material is introduced into the jet-mainstream interaction zone either immediately by gravity or by first introducing the strand into a gas jet with it to be transported to the interaction zone.

Seuraavassa analyysissä otetaan huomioon se, että lämpöplastisten ainesten kuten lasin venytyksen on välttämättä tapahduttava korkeassa lämpötilassa. Lasi siis sulatetaan lämmittämällä se esimerkiksi lämpötilaan, joka on yli noin 1250°C, ja hyvien hyötysuhteiden saavuttamiseksi myös ainessäikeen ja muodostumassa olevan kuidun kanssa kosketuksessa olevien venytyskaasujen lämpötilan on oltava riittävän korkea lasin psyttämiseksi venytykseen sopivassa korkeassa lämpötilassa.The following analysis takes into account that the stretching of thermoplastic materials such as glass must necessarily take place at a high temperature. Thus, the glass is melted by heating it to a temperature above about 1250 ° C, for example, and in order to achieve good efficiencies, the temperature of the stretching gases in contact with the fiber and the fiber formed must also be high enough to heat the glass to a high temperature suitable for stretching.

Ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 223 318 sekä sekundääri-kaasu-suihkun että päävirran lämpötilat ovat molemmat verraten korkeat, esimerkiksi suuruusluokkaa 800°C suihkun osalta ja 1580°C päävirran osalta.In French Patent 2,223,318, the temperatures of both the secondary gas jet and the main stream are both relatively high, for example of the order of 800 ° C for the jet and 1580 ° C for the main stream.

On aikaisemmin tosin selitetty mahdollisuus käyttää alhaisia, esimerkiksi huoneenlämpötilaa lähenteleviä suihkun lämpötiloja, mutta päävirran osalta siinäkin ehdotetaan verraten korkeita lämpötiloja, sellaisia kuin edellä on mainittu.Although the possibility of using low shower temperatures, for example close to room temperature, has been explained in the past, relatively high temperatures, such as those mentioned above, are also proposed for the mainstream.

Koska kuitenkin toisaalta pääkaasuvirta sisältää suuria kaasutila-vuuksia ja toisaalta vain osaa siitä käytetään lämpöplastisen aineksen venytykseen vuorovaikutusvyöhykkeessä, päävirran koko kaasu-määrän lämmittäminen verraten korkeisiin lämpötiloihin aiheuttaa huomattavia energia- eli lämpöhäviöitä.However, since, on the one hand, the main gas stream contains large volumes of gas and, on the other hand, only a part of it is used to stretch the thermoplastic material in the interaction zone, heating the entire main stream gas to relatively high temperatures causes considerable energy losses.

Tämä energian häviö vältetään esillä olevan keksinnön mukaisella tekniikalla, joka päinvastoin kuin ennestään tunnettu tekniikka sallii sekä alhaislämpötilaisen suihkun käyttämisen että myös päävirran käytön, jonka lämpötila on verraten vähän korotettu. Keksintö 3 6281 5 kohdistuu näin ollen menetelmään kuitujen valmistamiseksi lämpö-plastisesta mineraaliaineksesta, jonka mukaan kehitetään pääkaasu-virta ja vähintään yksi sekundäärikaasusuihku, jonka poikkileikkaus kohtisuorassa pääkaasuvirtaan nähden on pienempi kuin pääkaasu-virran ja jonka liike-energia tilavuusyksikköä kohti on suurempi kuin pääkaasuvirran ja joka suihku on suunnattu poikittaisesti pääkaasuvirtaan nähden ja tunkeutuu sen sisään muodostaen vuoro-vaikutusvyöhykkeen, joka sisältää pyörteisiä virtoja, ja jonka menetelmän mukaan venytettävissä olevaa ainesta oleva säie syötetään mainittuun vyöhykkeeseen, ja keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että kaasuvirtoihin syötetään polttoaine-ainesosaa ja palamista ylläpitävää ainesosaa sellaisessa suhteessa ja siten, että saadaan palava seos vuorovaikutusvyöhykkeeseen, jolloin tämä seos syttyy vuorovaikutusvyöhykkeessä. Tämän ansiosta päävirran kehityslaitteesta lähtevien kaasujen lämpötilaa voidaan huomattavasti alentaa, energiaa vastaavasti säästäen.This loss of energy is avoided by the technique according to the present invention, which, in contrast to the prior art, allows both the use of a low-temperature jet and the use of a main current with a relatively low temperature. The invention 3 6281 5 thus relates to a method for producing fibers from a thermoplastic mineral material, which comprises generating a main gas stream and at least one secondary gas jet having a cross section perpendicular to the main gas stream less than the main gas stream and having a kinetic energy per unit volume greater than the main gas the jet is directed transversely to and enters the main gas stream to form an interaction zone containing eddy currents, the method of which comprises feeding a strand of stretchable material into said zone, and the method of the invention being characterized by feeding a fuel component and combustion component in such a proportion and so as to obtain a combustible mixture in the interaction zone, whereby this mixture ignites in the interaction zone. As a result, the temperature of the gases leaving the main stream generator can be significantly lowered, saving energy accordingly.

Keksintö tarkoittaa myös laitetta kutujen valmistamiseksi lämpöplas-tisesta mineraaliaineksesta, johon laitteeseen kuuluu: päävirran kehitin, ainakin yhden sekundäärikaasusuihkun lähetyselin, jossa on lähtö-aukko, joiden ulottuvuus eli leveys poikittaissuunnassa päävir-taan nähden on pienempi kuin päävirran lähtöaukon, joka suihku on suunnattu niin, että se loikkaa päävirtaa ja tunkeutuu sen sisään muodostaen vuorovaikutusvyöhykkeen, ja syötön lähde, josta syötetään sulaa ainesta oleva säie mainittuun vuorovaikutusvyöhykkeeseen, ja keksinnön mukainen laite on tunnettu siitä, että siihen kuuluu riippumaton elin polttoaineen syöttämistä varten vuorovaikutus-vyöhykkeeseen .The invention also relates to an apparatus for making spawns from a thermoplastic mineral material, the apparatus comprising: a main current generator, a transmitting means of at least one secondary gas jet having an outlet having a dimension transverse to the main stream smaller than the main stream outlet so directed, that it bounces and penetrates the main current, forming an interaction zone, and a feed source from which a filament of molten material is fed to said interaction zone, and the device according to the invention is characterized in that it comprises an independent means for supplying fuel to the interaction zone.

Tämä esillä olevan keksinnön mukainen tekniikka, josta käytetään nimeä "energian paikallistaminen", johtaa siihen, että saavutetaan suuri energian säästö ja tarjoaa lisäksi muita etuja. Se tekee esimerkiksi mahdolliseksi jäähdyttää kuidut nopeasti venytyksen jälkeen, mikä parantaa kuitujen lujuusominaisuuksia monilukuisten lämpöplastisten ainesten tapauksessa. Tämä tekee myös mahdolliseksi saada erittäin pitkiä kuituja, mikä tulos on erityisen toivottu tiettyjä käyttötarkoituksia varten.This technique of the present invention, referred to as "energy localization", results in high energy savings and provides additional benefits. For example, it makes it possible to cool the fibers rapidly after stretching, which improves the strength properties of the fibers in the case of a large number of thermoplastic materials. This also makes it possible to obtain very long fibers, a result which is particularly desirable for certain applications.

4 628154,62815

Muita keksinnön etuja ilmenee seuraavasta oheisessa piirustuksessa esitettyjä keksinnön erilaisia sovellutusmuotoja koskevasta selityksestä .Other advantages of the invention will become apparent from the following description of various embodiments of the invention as set forth in the accompanying drawing.

Kuvio 1 on kaaviollinen pystykuvanto keksinnön mukaan käytettävän kuidutus- ja kuitujen vastaanottolaitteen pääosista, jossa kuhunkin kuidutuskeskukseen kuuluu yksi suihkupari ja jonka eräät osat on esitetty leikattuina.Fig. 1 is a schematic elevational view of the main parts of a defibering and fiber receiving apparatus used according to the invention, in which each defibering center comprises one pair of jets and some parts of which are shown in section.

Kuvio 2 on kaaviollinen perspektiivikuvanto, suuremmassa mittakaavassa, ja esittää kuvion 1 mukaisen kuidutuslaitteen toimintaa .Fig. 2 is a schematic perspective view, on a larger scale, showing the operation of the defibering device of Fig. 1.

Kuvio 3 on pystysuora leikkauskuvanto, suuremmassa mittakaavassa kuidutuskeskuksen muodostavista elimistä suihkujen lähtöaukkojen tasossa.Figure 3 is a vertical sectional view, on a larger scale, of the members forming the fiberization center in the plane of the outlets of the jets.

Kuvio 4 on pystysuora leikkauskuvanto kuidutuskeskuksen elimistä keksinnön mukaisen laitteen eräässä toisessa sovellutusmuodossa, joka on selitetty myös edellä mainitussa suomalaisessa patentissa n:o 61676 (pat.hak. n:o 773788).Figure 4 is a vertical sectional view of the members of the defibering center in another embodiment of the device according to the invention, which is also described in the above-mentioned Finnish Patent No. 61676 (Pat. No. 773788).

Kuvio 5 on perspektiivinen kaaviokuvanto, joka havainnollistaa kuvion 4 mukaisen laitteen toimintaa.Fig. 5 is a perspective schematic view illustrating the operation of the device of Fig. 4.

Kuvio 6 on tasokuvanto useista vierettäisistä suihkuista ja pää-virran osista jotka vastaavat kuvioita 4 ja 5, lasin syöttö ja muodostumassa olevat kuidut kuitenkin pois jätettyinä.Figure 6 is a plan view of a plurality of adjacent jets and mainstream portions corresponding to Figures 4 and 5, with the glass feed and emerging fibers omitted.

Kuvio 7 on kuvion 4 kaltainen kuvanto, paitsi että se käsittää vielä erään lisäelimen.Fig. 7 is a view similar to Fig. 4, except that it comprises a further member.

Kuvio 8 on pystykuvanto, osaksi pystysuorana leikkauksena, joka esittää esillä olevan keksinnön tunnusmerkkien soveltamista sellaiseen kuidutuslaitteeseen, joka on esitetty ranskalaisen patenttijulkaisun 2 223 318 kuviossa 11.Fig. 8 is an elevational view, partly in vertical section, showing the application of the features of the present invention to a defibering device as shown in Fig. 11 of French Patent 2,223,318.

Kuviot 9a ja 9b obat kaaviollisia leikkauskuvantoja kuidutus-keskuksesta, jolloin kuvio 9a havainnollistaa kuidutusolosuh-teita ja -prosessia vuo- 5 6281 5 rovaikutusvyöhykkeessä ilman "energian paikallistamista", kun taas kuvio 9b esittää samaa kuidutuskeskusta, paitsi että siinä käytetään keksinnön mukaista energian paikallistamistekniikkaa.Figures 9a and 9b are schematic sectional views of a defibering center, with Figure 9a illustrating the defibering conditions and process in the flow zone without "energy localization", while Figure 9b shows the same fiberization center, except that the energy localization method of the invention is used.

Kuvio 10 on diagramma, joka osoittaa esillä olevan keksinnön antamaa etua silloin kun kuidutukseen käytetään tietyn tyyppisiä lämpöplasti-siä mineraaliaineksia.Fig. 10 is a diagram showing the advantage provided by the present invention when certain types of thermoplastic minerals are used for defibering.

Seuraavassa yksityiskohtaisessa selityksessä käsitellään ensiksi piirustuksessa esitettyä laitetta ja sen jälkeen analysoidaan aspekteja, jotka koskevat energian paikallistamista laitteen toiminnassa.The following detailed description first discusses the device shown in the drawing and then analyzes aspects related to the localization of energy in the operation of the device.

Tarkasteltakoon aluksi kuviota 1, jonka kohdassa 8 on kaaviollisesti esitetty päävirran kehitin kuten poltin, joka on varustettu putkella 9, joka lähettää likimäärin vaakasuoraan suuntaan päävirran 10. Tämä voi tosin olla suunnattu muihinkin suuntiin.Let us first consider Figure 1, at which point 8 schematically shows a main current generator such as a burner provided with a tube 9 which transmits a main current 10 in an approximately horizontal direction. This may, however, be directed in other directions.

Syöttöputki 13, joka yhdysputken 12 välityksellä on yhdistetty suihkujen 11 jakolaatikkoon, syöttää tähän painekaasua, esimerkiksi paineilmaa. Kuvioista 2 ja 3 näkyy myös, että suihkujen jakolaatikko 11 käsit tää reikäpareja 14, 15 suihkujen lähettämistä varten, ja vierettäisiä lähtöreikäpareja on merkitty viitteillä 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; 14e, 15e. Näistä lähtöreikäpareista lähteneitä suihkuja on merkitty vastaavilla kirjaimilla. Kuvio 2 esittää perspektiivisesti kolmea suihkuparia, kun taas kuvioissa 1 ja 3 on esitetty vain yksi suihkuparj a,a. Kutakin suihkuparia vastaa yksi kuidutuskeskus.A supply pipe 13, which is connected to the junction box of the jets 11 via a connecting pipe 12, supplies a pressurized gas, for example compressed air, to this. It can also be seen from Figures 2 and 3 that the jet distribution box 11 comprises pairs of holes 14, 15 for transmitting jets, and adjacent pairs of outlet holes are indicated by references 14a, 15a; 14b, 15b; 14c, 15c; 14d, 15d; 14e, 15e. Showers leaving these outlet pairs are marked with the corresponding letters. Figure 2 is a perspective view of three pairs of jets, while Figures 1 and 3 show only one pair of jets, a. Each fiber pair is answered by one defibering center.

Jokaisessa kuidutuskeskuksessa yhden suihkuparin suihkut, esimerkiksi suihkut a,a, törmäävät toisiaan vasten yhteisessä tasossaan ja muodostavat yhtyneen virtauksen, jota kuviossa 1 on merkitty kirjaimella A j jossa venytettävää ainesta oleva säie joutuu alttiiksi venytyksen ensi vaiheelle eli primäärivenytykselle. Yhtynyt virtaus eli yhtynyt kanto suihku etenee alaspäin ja tunkeutuu päävirran 10 sisään, muodostaen tä män kanssa vuorovaikutusvyöhykkeen, jota käytetään venytyksen toiseen vaiheeseen.In each defibering center, the jets of one pair of jets, e.g. jets a, a, collide with each other in their common plane and form a combined flow, denoted in Fig. 1 by the letter A j where the strand of stretchable material is subjected to the first stage of stretching. The conjoined flow, i.e. the conjoined carrier jet, advances downward and penetrates into the main stream 10, forming with this an interaction zone which is used for the second stage of stretching.

Näissä kuvioissa lasin syötön lähde on esitettu kaaviollisesti kohdas sa 16. Siihen kuuluu vetolevy 17, jossa on sarja lasin syöttönipooja 18 matkan päässä toisistaan, joissa nipoissa kussakin on syöttöaukko 18a, ja ylävirran puolella annostusaukko 19. Lasi syötetään täten ai! oiden G muodossa, joista lähtien lasisäikeet S virtaavat alaspäin, jo.' 6281 5 loin jokainen kuidutuskeskus käsittää yhden aihion ja säikeen. Pää-virran 10 leveydelle poikittaissuunnassa jakautuneista kuidutuskeskuk-sista lähtien muodostuneet kuidut kerrostetaan sitten rei'itetylle kuljettimelle eli hihnalle 20 kuitukerrokseksl B. Kuitujen jakautuminen tälle kuljettimelle tapahtuu kammion sisässä, jota rajoittaa esimerkiksi seinä 21, imukammioiden 22 vaikutuksesta, jotka sijaitsevat mieluimmin kuljettimen 20 alla ja on yhdistetty johdoilla 23 yhteen tai useampaan imutuulettimeen 24. Edellä selitetyllä laitteella suoritettua kuivatusta on analysoitu tarkemmin kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä.In these figures, the source of the glass feed is shown schematically at 16. It comprises a traction plate 17 with a series of glass feed stoppers 18 spaced apart, each nip having a feed opening 18a, and an upstream dosing opening 19 on the upstream side. in the form of G, from which the glass fibers S flow downwards, already. ' 6281 5 I created each defibering center comprising one blank and a thread. The fibers formed from the fiberization centers distributed transversely to the width of the main stream 10 are then deposited on a perforated conveyor, i.e. a belt 20, into a fiber layer B. The distribution of fibers to this conveyor takes place inside a chamber delimited by, for example, a wall 21 and suction chambers 22. is connected by wires 23 to one or more suction fans 24. The drying performed by the device described above has been analyzed in more detail in connection with Figures 2 and 3.

Niin kuin edellä jo on mainittu, jokaiselle kuljetuskeskukselle ominainen prosessi on mieluimmin yhdistetty naapurikeskuksen suihkujen vaikutukseen. Kuvio 2 esittää venytysprosessia täydellisenä suihkuja b,b vastaavan kuidutuskeskuksen osalta, ja vain osittaisesti suihkuja a,a ja c,c vastaavien keskusten osalta. Kuvio 3 esittää suuremmassa mittakaavassa sen, mitä tapahtuu siinä kuidutuskeskuksessa, johon suihkut a,a kuuluvat. Prosessin eli toiminnan analysoimiseksi palautettakoon heti mieleen, että jokainen kaasusuihku indusoi ympäröivän ilman liikkeeseen alkaen lähtöaukostaan. Tämän johdosta kummassakin suihkussa a on keskinen osa j, eli sydän, ympäröitynä kaasuvaipalla, joka sisältää indusoitua ilmaa ja jota on merkitty kirjaimella i. Tämä vaippa suurenee nopeasti sikäli kun suihkun virtaus etenee, samalla kun suihkun sydän säilyy verraten kyhyenä, kartion muotoisena keskiosana. Sydämen muodostavilla kaasuilla on yhtä suuri nopeus kuin suihkulla sen lähtö-reiästä lähtiessä, kun taas vaipan kaasujen nopeus pienenee sikäli kun virtaus etenee. Kuvioissa 2 ja 3 esitetyt nuolet ilmaisevat suihkujen virtauksen, mutta myös päävirtauksen aikaansaamaa ilman induktiota.As already mentioned above, the process specific to each transport center is preferably combined with the effect of the jets of the neighboring center. Figure 2 shows the stretching process complete for the fiberization center corresponding to jets b, b, and only partially for the centers corresponding to jets a, a and c, c. Figure 3 shows on a larger scale what happens in the defibering center to which the jets a, a belong. In order to analyze the process, i.e. operation, it should be immediately recalled that each gas jet induces the movement of ambient air from its outlet. As a result, each jet a has a central portion j, i.e. a core, surrounded by a gas jacket containing induced air and denoted by the letter i. This jacket expands rapidly as the jet flow progresses, while the jet core remains a relatively small, conical central portion. The gases forming the core have the same velocity as the jet as it leaves its outlet hole, while the velocity of the gases in the jacket decreases as the flow progresses. The arrows shown in Figures 2 and 3 indicate the air induction caused by the flow of the jets, but also by the main flow.

Kun käytetään suihkuparia, jonka suihkujen liike-energia tilavuusyksik-köä kohti on likimäärin sama,joiden ulottuvuuskin mieluimmin on likimää-rin sama, ja näiden kahden suihkun keskiviivat sijaitsevat samassa tasossa ja konvergoivat niin, että ne törmäävät toisiaan vasten mieluimmin terävässä kulmassa, yhtynyt virtaus leviää sivuille päin sen alueen alavirran puolelle, jossa nämä kaksi suihkua törmäävät toisiinsa, so. leviävät suihkujen keskiviivojen tasoon nähden poikittaisiin suuntiin.When using a pair of jets with the same kinetic energy per unit volume of the jets, preferably of approximately the same dimension, and the center lines of the two jets are in the same plane and converge so that they preferably collide with each other at an acute angle, the combined flow propagates to the sides downstream of the area where the two jets collide, i. propagate in directions transverse to the plane of the center lines of the jets.

Suihkuparit eli ne tasot, jotka sisältävät niiden keskiviivat, ovat niin lähellä toisiaan, että jokaisessa kuidutuskeskuksessa yhdestä suih-kuparista lähteneen yhtyneen virtauksen sivuttaisleviämistä rajoittaa eli häiritsee niiden törmääminen naapurisuihkuparien virtaukseen leviämisensä aikana. Tämä kahden yhtyneen naapurivirtauksen toisiinsa tör- 6281 5 määminen kehittää kuhunkin virtaukseen kaksi paria pieimittaisia pyörteitä, jolloin saman parin pyörteiden huiput sijaitsevat matkan päässä toisistaan eri puolilla suihkujen keskiviivojen tasoa. Kuvioihin 2 ja 3 on kaaviollisesti piirretty yliset ja aliset pyörreparit. Ylisen parin pyörteitä on merkitty viitteellä tu, tu ja ne oyat muodostuneet virroista, jotka pyörivät toisiaan kohti pyörteiden yläosassa ja vastakkaiseen suuntaan näiden alaosassa. Sensijaan alisen parin pyörteet, joita on merkitty viitteellä tl, tl, pyörivät päinvastaiseen suuntaan kuin ylisen parin pyörteet.The jet pairs, i.e. the planes containing their centerlines, are so close to each other that in each defibering center the lateral propagation of the combined flow from one jet copper is limited, i.e. disturbed, by their collision with the flow of neighboring jet pairs during their propagation. This intersection of two merged neighboring flows generates two pairs of tortuous vortices for each flow, with the peaks of the vortices of the same pair being spaced apart on different sides of the plane of the center lines of the jets. The upper and lower vortex pairs are schematically drawn in Figures 2 and 3. The vortices of the upper pair are denoted by tu, tu, and those oyat consisted of currents rotating toward each other at the top of the vortices and in opposite directions at the bottom of them. Instead, the vortices of the lower pair, denoted by t1, tl, rotate in the opposite direction to the vortices of the upper pair.

Näiden kahden pyörreparin väliin, suihkujen toisiinsa törmäämisen alueelle muodostuu näihin pyörteisiin liittyvä laminaarin virtauksen vyöhyke L, jonka kohdalla indusoidun ilman mukaantulo on hyvin voimakasta, ja juuri tämän laminaarin virtauksen vyöhykkeeseen, ylisten pyörteiden puolelle, lasisäie 5 syötetään. Tämä säie on muodostunut lähtien lasiaihiosta eli -kartiosta G, jonka asema on siirtyneenä suihkujen lähetyslaittee-seen nähden. Koska lasikartio G on vedettävissä eli juoksevassa tilassa syöttönipasta lähtiessään, venytettävää lasia oleva säie S siirtyy kartion alkuperäiseen asemaan nähden laminaarin virtauksen vyöhykkeen L suuntaan indusoidun ilman voimakkaan imeytymisen johdosta, ja tämä ilmiö varmistaa venytettävän aineksen säikeen viennin laminaariin vyöhykkeeseen. Tämän johdosta, siinäkin tapauksessa, että lasin syöttönipan 18 ojennuksessa suihkupariin nähden esiintyy pientä puutteellisuutta, indusoidun ilman vaikutus kompensoi automaattisesti tämän puutteen ja ohjaa lasisäikeen asianmukaiseen palkkaan.Between these two pairs of vortices, in the area of jet collision, a laminar flow zone L associated with these vortices is formed, at which the induction of induced air is very strong, and it is in this laminar flow zone, on the side of the upper vortices, that the glass fiber 5 is fed. This thread is formed from a glass blank or cone G, the position of which is displaced with respect to the jet transmitting device. Since the glass cone G is pullable, i.e. in the fluid state, upon leaving the feed nipple, the strand S of stretchable glass moves relative to the original position of the cone in the direction of the laminar flow zone L due to strong absorption of induced air, and this phenomenon ensures the strand of stretchable material enters the laminar. As a result, even if there is a small defect in the extension of the glass feed nipple 18 relative to the jet pair, the effect of the induced air automatically compensates for this defect and directs the glass fiber to the appropriate salary.

Näin on selvää, että muodostamalla jokaiseen kuidutuskeskukseen ainakin yksi pari pyörteitä, jotka reunustavat laminaarin virtauksen vyöhykettä ja syöttämällä aines venytettävässä tilassa tätä vyöhykettä lähellä olevalle alueelle, ainessäie joutuu automaattisesti kuljetetuksi tähän vyöhykkeeseen, indusoidun ilman virtausten vaikutuksesta, jotka, kuten edellä on mainittu, automaattisesti kompensoivat mahdolliset ojennusvir-heet, mikä johtaa venytettävän aineksen järjestelmään syöttämisen sta-bHoitumiseen. Tämä stabiilius saavutetaan jopa silloinkin kun lasin syöttönipat ovat huomattavan matkan päässä suihkujen lähetuslaitteesta, joka etäisyys on toivottava sopivan lämpötilan säädön ja ylläpitämisen helpottamiseksi sekä syöttönipoissa että suihkujen lähetyslaitteissa.Thus, it is clear that by forming at least one pair of vortices in each defibering center flanking the laminar flow zone and feeding the material in a stretchable state to an area close to this zone, the material fiber is automatically transported to this zone by automatically induced air currents. possible stretching errors, which leads to a st-bHing of the supply of stretchable material to the system. This stability is achieved even when the glass feed nipples are at a considerable distance from the jet delivery device, a distance that is desirable to facilitate proper temperature control and maintenance in both the feed nipples and the jet delivery devices.

Laminaarin vyöhykkeen L alavirran puolella pyörteillä tu, tu mutta myös tl, tl,on taipimus yhtyä, ja virtauksen edetessä alavirtaan päin niillä 6281 5 8 on taipumus menettää identiteettinsä, niin kuin kuviossa 2 on esitetty siinä leikkauksessa, joka näyttää ne kaksi pyörreparia, jotka syntyvät suihkuissa c,c. Kunkin suihkuparin yhtynyt virtaus etenee sitten alaspäin tunkeutuakseen päävirran 10 sisään, niin kuin on esitetty suihku-parista b,b peräisin olevan virtauksen osalta. Yhtynyt suihku muodostaa sitten päävirran kanssa ja tämän sisässä sen vuorovaikutusvyöhykkeen, jota täydellisesti on analysoitu edellämainitussa ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 223 318 ja joka käsittää lisäparin pyörteitä T.On the downstream side of the laminar zone L, the vortices tu, tu but also tl, tl, tend to coincide, and as the flow progresses downstream they tend to lose their identity, as shown in Figure 2 in the section showing the two pairs of vortices in the showers c, c. The combined flow of each pair of jets then proceeds downward to penetrate into the main stream 10, as shown for the flow from the pair of jets b, b. The combined jet then forms with and within the main stream the zone of interaction which has been completely analyzed in the aforementioned French patent publication 2,223,318 and which comprises an additional pair of vortices T.

Huomattakoon, että jokainen saman parin suihkujen keskiviivat sisältävä taso leikkaa päävirtaa mieluimmin suoraa myöten, joka on käytännöllisesti katsoen yhdensuuntainen tämän etenemissuunnan kanssa.It should be noted that each plane containing the center lines of the jets of the same pair preferably intersects the main current in a straight line which is practically parallel to this direction of travel.

Jokainen lasisäie S joutuu täten alttiiksi primäärivenytykselle yhtyneiden suihkujen virtauksessa, laminaarin virtauksen vyöhykkeen eli lasin syöttökohdan ja sen kohdan välillä, jossa suihku tunkeutuu päävirran sisään, minkä jälkeen osaksi venytetty säie joutuu alttiiksi lisävenytyk-selle mainitun virtauksen ja päävirran vuorovaikutusvyöhykkeessä. Kuviosta näkyy, että nämä kaksi venytysvaihetta suoritetaan ilman lasisäi-keiden katkeamista, niin että jokainen säie muodostaa yhden ainoan kuidun.Each glass fiber S is thus subjected to primary stretching in the flow of converged jets, between the laminar flow zone, i.e. the glass feed point and the point where the jet penetrates into the main stream, after which the partially stretched filament is subjected to further stretching by said flow and main current interaction. It can be seen from the figure that these two stretching steps are performed without breaking the glass strands, so that each strand forms a single fiber.

Jotta jokaisessa kuidutuskeskuksessa saataisiin tapahtumaan edellä selitetty prosessi, nimittäin pyörreparien muodostus, joista jokainen reunustaa laminaaria virtausta, käytetään suihkuparia, jonka suihkuilla mieluimmin on sama liike-energia tilavuusyksikköä kohti. Näiden kahden suihkun poikkileikkausten pinta-alat olkoot myös mieluimmin yhtä suuret, joskin käy päinsä sallia pieni erotus näiden pinta-alojen välillä, varsinkin jos näiden kahden suihkun liike-energiat tilavuusyksikköä kohti ovat käytännöllisesti katsoen samat. Lisäksi saman kuidutuskekusken kahden suihkun poikkileikkaukset ovat edullisesti saman muotoiset.In order to carry out the process described above in each defibering center, namely the formation of vortex pairs, each of which borders the laminar flow, a pair of jets is preferably used, the jets of which preferably have the same kinetic energy per unit volume. The cross-sectional areas of these two jets should also preferably be equal, although it is possible to allow a small difference between these areas, especially if the kinetic energies of the two jets per unit volume are practically the same. In addition, the cross-sections of two jets of the same defibering driver are preferably of the same shape.

Lisäksi ei ole välttämätöntä, että suihkun poikkileikkauksen mitat suihkujen keskiviivat sisältävän tason suunnassa ja siihen nähden kohtisuorassa ovat samat, ja sitäpaitsi näiden mittojen ei välttämättä tarvitse olla yhtä suuret kuin saman parin toisen suihkun vastaavat mitat. On kuitenkin toivottavaa ja edullista, että nämä mitat ovat samat tai hyvin lähellä toisiaan yhden suihkun puitteissa, mutta myös yhden kuidutuskes-kuksen kahden suihkun osalta. Lisäksi on toivottavaa, että naapurisuih-kuparien mitat ovat olennaisesti samat, jotta kävisi päinsä yhdenmukai- 6281 5 sesti muodostaa laxninaarin virtauksen vyöhykkeitä reunustavat pyörrepa-rit kunkin virtauksen törmätessä naapurivirtaukseen sivulle päin levitessään. Tämä vierettäisten kuidutuskeskusten suihkujen yhtäläisyys tekee mahdolliseksi saavuttaa yhdenmukaiset kuidutusolosuhteet suihkujen tunkeutumisen päävirtaan synnyttämissä eri vuorovaikutusvyöhykkeissä.Furthermore, it is not necessary that the cross-sectional dimensions of the jet be the same in the direction of and perpendicular to the plane containing the centerlines of the jets, and moreover, these dimensions need not be equal to the corresponding dimensions of another jet of the same pair. However, it is desirable and advantageous for these dimensions to be the same or very close to each other within a single jet, but also for two jets of a single fiberization center. In addition, it is desirable that the dimensions of the neighboring jet copper be substantially the same in order to uniformly form vortex pairs flanking the zones of the laxinar flow as each flow impinges on the adjacent flow as it propagates laterally. This similarity of jets from adjacent defibering centers makes it possible to achieve uniform defibering conditions in the different interaction zones generated by the jet penetration into the main stream.

Jotta sisääntunkeutuminen tapahtuisi, yhtyneellä virtauksella on oltava suurempi liike-energia tilavuusyksikköä kohti kuin päävirralla, sen saavuttaessa tämän.For infiltration to occur, the combined flow must have a greater kinetic energy per unit volume than the main flow when it reaches this.

Huomattakoon myös, että pareiksi ryhmitetyillä suihkuilla on oltava tietyt erityisominaisuudet, jotta ne muodostaisivat sen laminaarin virtauksen vyöhykkeen, johon lasisäie voidaan syöttää sen katkeamatta. Itse asiassa on tärkeätä, että niiden keskiviivat sijaitsevat käytännöllisesti katsoen samassa tasossa ja kohtaavat toisensa tässä tasossa, mieluimmin terävässä kulmassa.It should also be noted that jets grouped in pairs must have certain special characteristics in order to form the flow zone of the laminar into which the glass fiber can be fed without breaking. In fact, it is important that their centerlines are in substantially the same plane and meet each other in this plane, preferably at a sharp angle.

Edellä kuvioiden 1, 2 ja 3 yhteydessä selitetyssä järjestelmässä niitä tunnusmerkkejä, jotka liittyvät energian paikallistamiseen, voidaan käyttää useilla tavoilla. Ensiksikin keksinnön mukaan on mahdollista, että kaasuvirrat suihkun tunkeutuessa päävirran sisään muodostuneessa vuoro-vaikutusvyöhykkeessä sisältävät palavia ja palamista ylläpitäviä ainesosia sellaisessa suhteessa, että seos on palavaa. Mieluimmin polttoainetta ja palamista ylläpitävää ainetta on likimäärin stökiömetrisessä suhteessa venytettävän aineksen välittömässä läheisyydessä. Näiden ainesosien vuorovaikutusvyöhykkeeseen syöttämisen tapa selitetään yksityiskohtaisesti jäljempänä laitteen piirustuksessa esitettyjen muiden sovellutusmuotojen selittämisen jälkeen.In the system described above in connection with Figures 1, 2 and 3, the features related to energy localization can be used in several ways. First, according to the invention, it is possible that the gas streams when the jet penetrates in the interaction zone formed inside the main stream contain flammable and combustion-maintaining ingredients in such a proportion that the mixture is flammable. Preferably, the fuel and combustion maintainer are in an approximately stoichiometric ratio in the immediate vicinity of the material to be stretched. The manner in which these components are introduced into the interaction zone will be explained in detail below after explaining the other embodiments shown in the drawing of the device.

Tarkasteltakoon siis kuvioiden 4, 5 ja 6 mukaista laitetta, joka on selitetty myös suomalaisessa patentissa n:o 61676 (pat.hak. n:o 773788) Tässä kehitetään sarja sekundääri- eli kantajakaasusuihkuja, joihin liittyy deflektori. Tällöin suihkujen suunta muuttuu ja ne ohjautuvat päävirtaa kohti, jonka sisään ne tunkeutuvat, ja lasisäikeet syötetään suihkujen virtaukseen, joka sitten vie ne mukanaan vastaaviin päävirtaan muodostuneisiin vuorovaikutusvyöhykkeisiin. Tarkasteltakoon ensiksi kuviota 4, joka kaaviollisesti esittää kuidutuskeskuksen eri pääosia. Vasemmalla on esitetty osa polttimesta eli kehittimestä 25, johon kuuluu putki 26, josta päävirta 27 lähtee. Suihkujen jakolaatikossa 28 on sarja lähtöaukkoja 29, joista lähtevät suihkut, joita kuviossa 5 on mer- 10 6281 5 kitty kirjaimilla a, b, c ja d. Suihkujen jakolaatikkoon 28 voidaan syöttää paineväliainetta yhdysputkea 31 myöten, joka on yhdistetty syöttöputkeen 30. Tämän jakolaatikon 28 päälle on kiinnitetty def-lektorilaatta eli -läppä 40, joka peittää suihkusarjan ja jonka reuna 41 on sellaisessa asemassa, että suihkut törmäävät deflektoriin.Thus, let us consider the device according to Figures 4, 5 and 6, which is also described in Finnish Patent No. 61676 (Pat. No. 773788). Here, a series of secondary or carrier gas jets with a deflector are developed. In this case, the direction of the jets changes and they are directed towards the main stream into which they penetrate, and the glass strands are fed into the jet stream, which then carries them with them to the corresponding interaction zones formed in the main stream. Let us first consider Figure 4, which schematically shows the various main parts of the defibering center. On the left is a part of a burner, i.e. a generator 25, which includes a tube 26 from which the main current 27 leaves. The jet distribution box 28 has a series of outlet openings 29 from which the jets, indicated by the letters a, b, c and d in Fig. 5, leave. A pressure medium can be fed to the jet distribution box 28 up to a connecting pipe 31 connected to the supply pipe 30. A deflector plate or flap 40 is attached to this junction box 28, which covers the jet set and the edge 41 of which is in such a position that the jets collide with the deflector.

Vetolevy 32, joka liittyy etukappaleeseen tai muuhun sopivaan lasin syötön lähteeseen 33, on varustettu syöttönipoilla 34, ja yksi lasisäie suunnataan jokaista, jäljenpänä selitettävää suihkuvirtausta kohti, vietäväksi sitten alavirtaan päin vuorovaikutusvyöhykkeeseen päävirran 27 kanssa. Niin kuin selityksen edistyessä tarkemmin selitetään, kuidutus tapahtuu suihkussa, mutta myös päävirrassa, ja sitten tämä luovuttaa kuidut oikealle, niin kuin kuviossa 4 on esitetty, niin että niistä muodostuu kerros, joka laskeutuu reiälliselle kuljetushihnalle eli kuljet-timelle.The drive plate 32 associated with the front piece or other suitable glass feed source 33 is provided with feed nipples 34, and one glass strand is directed toward each jet stream to be described, to be then directed downstream to the interaction zone with the main stream 27. As the description progresses in more detail, the defibering takes place in the jet but also in the main stream, and then this dispenses the fibers to the right, as shown in Fig. 4, so that they form a layer which lands on a perforated conveyor belt.

Putkessa 26, josta päävirta lähtee, on isokokoinen lähtöaukko. Mieluimmin myös vetolevyn 32 ulottuvuus kuvion 4 tasoon nähden kohtisuorassa suunnassa on suuri, niin että siitä voidaan syöttää lasia kaikkiin nippoihin 34.Tube 26, from which the main current originates, has a large outlet. Preferably, the dimension of the traction plate 32 in a direction perpendicular to the plane of Figure 4 is also large, so that glass can be fed from it to all the nipples 34.

Lähtöaukoista 29 lähteneet suihkut joutuvat alttiiksi suunnan muutokselle eli ohjaukselle deflektorin vaikutuksesta, joka toimii yhdessä suihkujen kanssa vastakkaisiin suuntiin pyörivien pyörreparien kehittämiseksi, joita käytetään ainakin primäärivenytykseen, mutta myös osaksi venytettyjen säikeiden kuljettamiseen suihkujen päävirran sisään tunkeutuessa syntyviin vuorovaikutusvyöhykkeeseen. Suihkujen vastakkaisiin suuntiin pyörivien pyörreparien kehittämiseksi deflektorilaatta 40 liittyy ryhmään suihkujen lähtöaukkoja. Niinkuin varsinkin kuviossa 5 näkyy, deflektorilaatta on mieluimmin taivutetun levyn muotoa, josta osa peittää suihkujen jakolaatikkoa, johon se on kiinnitetty, ja jonka toisessa osassa on vapaa reuna 41 sijoitettuna lähtöaukoista 29 lähteneiden suihkujen kulkutielle ja edullisesti pitkin viivaa, jota suihkujen lähtö-aukkojen keskiviivat leikkaavat.The jets leaving the outlets 29 are subjected to a change of direction, i.e. control, by a deflector which works together with the jets to develop counter-rotating pairs of vortices used for at least primary stretching but also to transport partially stretched strands into the jet mains interaction zone. To develop vortex pairs rotating in opposite directions of the jets, the deflector plate 40 is associated with a group of jet outlets. As shown in particular in Figure 5, the deflector plate is preferably in the form of a bent plate, part of which covers the jet box to which it is attached, and the other part having a free edge 41 in the path of the jets from the outlets 29 and preferably along a line intersected by the jet outlets .

Deflektorilaatan 40 ja sen reunan 41 tämä sijainti aiheuttaa sen, että jokainen suihku törmää laatan 40 sisäpintaa vasten, mistä johtuu suihkujen leviäminen. Niinpä kuviossa 5 on esitetty lähtöaukoista a, b, c ja d lähteneiden neljän suihkun virtaus, ja havaitaan, että jokainen niistä leviää sivuille päin lähestyessään laatan reunaa 41.This location of the deflector plate 40 and its edge 41 causes each jet to collide with the inner surface of the plate 40, resulting in the spreading of the jets. Thus, Figure 5 shows the flow of the four jets leaving the outlets a, b, c and d, and it is observed that each of them spreads to the sides as it approaches the edge 41 of the slab.

11 6281 511 6281 5

Keksinnön mukaan suihkujen lähtöaukot 29 ovat tarpeeksi lähellä toisiaan ja deflektori sijaitsee siten, että suihkut sivuille päin levitessään törmäävät naapurisuihkuihinsa laatan reuna 41 kohdalla. Mieluimmin, niin kuin kuviosta 5 näkyy, tämä naapurisuihkujen toisiinsa törmääminen tapahtuu niin lähellä kuin mahdollista deflektorilaatan 40 vapaata reunaa 41. Tästä on tuloksena se, että kaikkien kolmen, lähtöaukoista a, b ja c lähteneet suihkun yhteyteen muodostuu kuviossa 5 esitetyt, vastakkaisiin suuntiin pyörivät pyörreparit.According to the invention, the outlets 29 of the jets are close enough to each other and the deflector is located so that when the jets are spread towards the sides, they collide with their neighboring jets at the edge 41 of the slab. Preferably, as shown in Fig. 5, this collision of the neighboring jets takes place as close as possible to the free edge 41 of the deflector plate 40. As a result, all three rotating pairs of vortices shown in Fig. 5 leaving the outlets a, b and c form .

Kussakin suihkussa tapahtuvan pyörteiden muodostuksen analysoimiseksi tarkastellaan erityisesti pyörteitä 42b ja 43b, jotka liittyvät lähtö-aukosta b lähtevään suihkuun. Todetaan, että näiden pyörteiden huiput sijaitsevat olennaisesti deflektorilaatan 40 reunassa suihkun vastakkaisilla puolilla, lähellä sitä aluetta, jolla suihku levitessään törmää lähtöaukoista a ja c lähteneisiin naapurisuihkuihinsa, jotka nekin ovat leviämässä. Pyörteet 42b ja 43b pyörivät vastakkaisiin suuntiin , ja laajenevat sitten sikäli kun ne etenevät, kunnes ne kohtaavat toisensa jonkin matkan päässä alavirtaan deflektorilaatan reunasta 41. Näillä pyörteillä 42b ja 43b on myös alavirtaan päin suunnattu komponentti.In order to analyze the formation of vortices in each jet, vortices 42b and 43b associated with the jet leaving the outlet b are specifically considered. It is noted that the peaks of these vortices are located substantially at the edge of the deflector plate 40 on opposite sides of the jet, close to the area where the jet, when spread, impinges on its neighboring jets from the outlets a and c, which are also spreading. The vortices 42b and 43b rotate in opposite directions, and then expand as they advance until they meet some distance downstream of the edge 41 of the deflector plate. These vortices 42b and 43b also have a downstream component.

Sen johdosta, että pyörteiden 42b ja 43b huippujen eli muodostumispis-teiden välillä on etäisyys, ja ottaen huomioon niiden vähittäinen laajeneminen, näiden pyörteiden ja deflektorilaatan reunan väliin muodostuu likimäärin kolmion muotoinen vyöhyke 44b. Tässä kolmiovyöhykkeessä vallitsee verraten alhainen paine ja siihen virtaa runsaasti indusoitua ilmaa, mutta sen virtaus pysyy kuitenkin melkein laminaarina. Juuri tähän vyöhykkeeseen sulaa lasia tai muuta venytettävää ainesta oleva säie syötetään, ja tässä kolmiomaisessa vyöhykkeessä tapahtuvan virtauksen laminaarin luonteen johdosta lasisäie ei katkea, vaan ohjautuu mainittujen kahden pyörteen välissä sijaitsevalle alueelle.Due to the distance between the vertices of the vortices 42b and 43b, i.e., the formation points, and taking into account their gradual expansion, an approximately triangular zone 44b is formed between these vortices and the edge of the deflector plate. This triangular zone has a relatively low pressure and a large amount of induced air flows into it, but its flow remains almost laminar. It is in this zone that the filament of molten glass or other stretchable material is fed, and due to the laminar nature of the flow in this triangular zone, the glass filament does not break but is directed to the area between said two vortices.

Virtojen pyörintäsuunnat suihkun pyörteissä 42b ja 43b ovat vastakkaiset; pyörre 42b pyörii myötäpäivään kuvion 5 esityksessä ja pyörre 43b vasta-päivään. Näin ollen virrat näissä kahdessä pyörteessä lähenevät toisiaan yläosissaan ja virtaavat sitten alaspäin laminaarin vyöhykkeen 44b keskialueen suuntaan.The directions of rotation of the currents in the jet vortices 42b and 43b are opposite; the vortex 42b rotates clockwise in the representation of Figure 5 and the vortex 43b counterclockwise. Thus, the currents in the two vortices converge at their tops and then flow downward toward the center region of the laminar zone 44b.

Suihkuparin 45a ja 46a osalta, joka liittyy lähtöaukosta a lähteneeseen suihkuun, on nuolilla osoitettu edellä selitetyt pyörintäsuunnat. Huomattakoon, että aukosta a lähteneet suihkun virtauksesta on esitetty 12 62815 poikkileikkaus laminaarin virtauksen vyöhykkeen 44a alavirtapään kohdalta, so. läheltä sitä kohtaa, jossa nämä kaksi pyörrettä laajennuttuaan alkavat yhtyä, mikä ilmiö jatkuu sikäli kun suihkun virtaus etenee ala-virtaan päin. Selvästi näkyy myös, että lähtöaukosta a lähteneet suihkun virtaus sisältää paitsi pyörreparin 45a, 46a, myös toisen pyörrepa-rin 47a, 48a, joilla on toisiinsa nähden vastakkaiset pyörintäsuunnat, niin kuin kuviosta 5 näkyy, mutta tässä tapauksessa pyörre 48a pyörii myötäpäivään ja pyörre 47a vastapäivään. Tällaiset kaksi pyörreparia kehittyy tietenkin jokaiseen suihkuun ja liittyy siihen.For the pair of jets 45a and 46a associated with the jet leaving the outlet a, the directions of rotation described above are indicated by arrows. It should be noted that the cross-section of the jet stream leaving the opening a is shown as 12,62815 at the downstream end of the laminar flow zone 44a, i. near the point where the two vortices, after expansion, begin to coincide, a phenomenon that continues as the jet flow travels downstream. It is also clear that the jet flow leaving the outlet a includes not only a pair of vortices 45a, 46a, but also a second pair of vortices 47a, 48a having opposite directions of rotation, as shown in Figure 5, but in this case the vortex 48a rotates clockwise and the vortex 47a counterclockwise . Such two pairs of vortices, of course, develop in and are associated with each shower.

Mitä tulee kuvioon 5, huomattakoon vielä, että kun virtaus etenee siitä tasosta, jossa lähtöaukkoon a liittyvät pyörteet on esitetty, nämä neljä pyörrettä pyrkivät yhtymään ja muodostamaan vähemmän selväpiirteisen virtauksen, niin kuin näkyy lähtöaukosta c lähteneen suihkun virtauksen poikkileikkauksesta 49c. Pyörreliikkeiden voimakkuus pienenee ja virtaus kokonaisuudessaan, mukaanluettuna suihkun keskivyöhykkeessä oleva laminaari virtaus, sekoittuvat sillä alueella, joka on esitetty kohdassa 49c, ja suihku jatkaa sitten matkaansa alaspäin päävirtaa 27 kohti.With respect to Fig. 5, it should also be noted that as the flow proceeds from the plane where the vortices associated with the outlet a are shown, these four vortices tend to coalesce and form a less distinct flow, as seen from the jet flow 49c from the outlet c. The intensity of the vortex movements decreases and the flow as a whole, including the laminar flow in the central zone of the jet, mixes in the area shown at 49c, and the jet then continues its journey downwards towards the main stream 27.

Kuviossa 5 suihkun eri osien esitys on selvyyden vuoksi tehty kaaviolliseksi. Esimerkiksi siinä vyöhykkeessä, joka sijaitsee hiukan alavirtaan päin pyörteiden syntymäkohdasta, pyörreparit, jotka syntyvät kussakin suihkussa, on esitetty hiukan loitonnettuina kummassakin naapurisuihkus-sa syntyneestä pyörreparista, kun taas todellisuudessa nämä eri pyörteet ovat käytännöllisesti katsoen kosketuksessa keskenään.In Fig. 5, the representation of the different parts of the jet is made schematic for the sake of clarity. For example, in the zone slightly downstream of the vortex origin, the vortex pairs generated in each jet are shown slightly spaced apart from the vortex pair generated in each neighboring jet, whereas in reality these different vortices are virtually in contact with each other.

Virtauksen muodon ansiosta suihkun laminaarivyöhykkeessä ja pyörreparis-sa, varsinkin kunkin ryhmän ylisessä parissa, venytettävää ainesta olevan säikeen, jota sen kuidutuskeskuksen osalta, johon suihkun lähtöauk-ko b kuuluu, on merkitty kirjaimella S, syöttäminen aiheuttaa sen, että säie tempautuu keskivyöhykkeen laminaariin virtaukseen. Tämä kuljettaa säikeen kahden pyörteen välissä sijaitsevaan suurten nopeuksien vyöhykkeeseen, ja tämän johdosta säie joutuu venytetyksi, niin kuin kuviossa 5 on esitetty. Tämä venytys tapahtuu olennaisesti tasoa P vastaavassa vyöhykkeessä. Suihkun pyörreparien vaikutus saattaa venytetyn kuidun piiskausliikkeeseen olennaisesti tason P vyöhykkeessä, niin että venytys ei johda siihen, että muodostumassa olevat kuidut sinkoutuisivat viereisiin suihkuihin.Due to the shape of the flow, feeding a strand of stretchable material in the laminar zone and vortex pair of the jet, especially in the upper pair of each group, denoted by the letter S for the fiberization center to which the jet outlet b belongs, causes the strand to entrain the mid-zone laminar. This transports the filament to the high velocity zone between the two vortices, and as a result, the filament is stretched, as shown in Fig. 5. This stretching takes place in a zone substantially corresponding to the plane P. The effect of the vortex pairs of the jet causes the stretched fiber to whip substantially in the zone of the plane P, so that the stretching does not result in the fibers being formed being ejected into adjacent jets.

Suihku virtaa sitten päävirran 27 ylärajalle saakka, kuljettaen mukanaan 13 6281 5 venymässä olevaa kuitua, ja sen liike-energian tilavuusyksikköä kohti on vielä oltava riittävän suuri sen tunkeutumista varten päävirran sisään.The jet then flows up to the upper limit of the main stream 27, carrying 13 6281 5 stretched fibers, and its kinetic energy per unit volume must still be large enough for it to penetrate into the main stream.

Sitten alkaa kuidutuksen toinen vaihe, joka käy niiden periaatteiden mukaan, jotka on selitetty em. ranskalaisessa patenttijulkaisussa 2 223 318.Then begins the second stage of defibering, which follows the principles described in the aforementioned French Patent 2,223,318.

Sillä alueella, jolla sekundäärisuihkut tunkeutuvat päävirran sisään, jokaisen suihkun virtaus ja nopeus ovat tietenkin vielä riittävästi keskittyneinä keskiviivan läheisyyteen, jotta jokainen suihku pystyy suih-kukohtaisesti kehittämään vuorovaikutusvyöhykkeen päävirran kanssa. Täten kuviossa 5 yksi vastakkaisiin suuntiin pyörivien pyörteiden pari TT kehittyy vuorovaikutusvyöhykkeeseen, mikä kehittää virtoja, jotka ai-heutttavat muodostumassa olevan kuidun lisävenytyksen. Suihkun ja päävirran yhtynyt virtaus kuljettaa sitten tämän kuidun asianmukaiselle vastaanottolaitteelle, esimerkiksi kuvion 1 mukaiselle kuljettimelle 20.In the area where the secondary jets penetrate into the main stream, the flow and velocity of each jet are, of course, still sufficiently concentrated in the vicinity of the centerline for each jet to be able to develop a zone of interaction with the main stream on a jet-by-jet basis. Thus, in Figure 5, one pair of counter-rotating vortices TT develops in the interaction zone, which generates currents that cause further stretching of the fiber being formed. The combined flow of jet and main stream then conveys this fiber to an appropriate receiving device, for example the conveyor 20 of Figure 1.

Kuviossa 5 on ilman induktiota esitetty suihkun virtauksen suuntaisilla nuolilla, ja siitä näkyy, että ilmaa indusoituu laminaariin vyöhykkeeseen lähellä deflektorilaatan reunaa, mutta myös pitkin matkaa suihkun virratessa alavirtaan päin.Figure 5 shows, without induction, arrows in the direction of the jet flow, and shows that air is induced in the laminar zone near the edge of the deflector plate, but also along the distance as the jet flows downstream.

Ne toimintaolosuhteet, joita voidaan käyttää keksinnön mukaisessa menetelmässä edellä selitettyä laitetta käytettäessä, eritellään selityksen jatkuessa, jossa myös määritellään ne alueet, joiden puitteissa nämä olosuhteet saavat vaihdella.The operating conditions which can be used in the method according to the invention when using the device described above will be specified as the description continues, which also defines the areas within which these conditions may vary.

Samoin kuin edellä selitetyssä laitteen ensimmäisessä sovellutuanuodossa, palavaa ja palamista ylläpitävää ainesosaa voidaan syöttää kuvioiden 4, 5 ja 6 esitettyyn järjestelmään eri tavoin, jotka selitetään jäljempänä.As in the first embodiment of the device described above, the combustible and combustion-maintaining component can be fed into the system shown in Figs. 4, 5 and 6 in various ways, which will be explained below.

Tarkasteltakoon ensiksi kuvion 7 mukaista laitetta, jossa on käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 4 näiden yhteisistä osista.Let us first consider the device according to Fig. 7, in which the same reference numerals as in Figs. 4 are used for their common parts.

Kuviossa 7 on esitetty lisäelin palavan ja palamista ylläpitävän ainesosan syöttämistä varten vuorovaikutusvyöhykkeessä. Palavan tai palamista ylläpitävän aineen syöttöputki 35 on yhteydessä sarjaan suihkusuulak-keita 36, jotka matkan päässä toisistaan ovat suunnattuina päävirtaa kohti sillä tavoin, että ne toimittavat väliaineen vuorovaikutusvyöhyk- 14 6281 5 keen Z viereiselle, välittömästi tämän ylävirran puoliselle alueelle. Kuviossa 8 kehittimen 50 kehittämä päävirta lähtee putkesta 51 vyöhykkeellä, jota ylhäältä rajoittaa laatta 52 ja alapuolelta laatta 53, joka kaartuu alaspäin loitontuen päävirran keskitasosta. Haluttaessa tähän alalaattaan voidaan asentaa jäähdytysputkia 53a. Lasinsyöttö-vetolevy 55 on varustettu matkan päässä toisistaan olevilla aukoilla 56, jotka sijaitsevat päävirran leveydellä poikittain sen etenemissuuntaan nähden, niin että ne syöttävät venytettävää ainesta olevat säikeet tähän päävirtaan. Heti lasinsyöttöaukkojen ylävirran puolella ylälaatässä 52 on sarja suihkujen lähtöaukkoja 29, joista jokainen liittyy vastaavaan lasinsyöttöaukkoon sen kanssa ojennuksessa. Aukkoihin 29 syötetään paineväliainetta johtoihin 54a ja 54b yhdistetystä jakoputkesta 54.Figure 7 shows an additional means for feeding the combustible and combustion-maintaining component in the interaction zone. The combustible or combustion-maintaining material supply pipe 35 communicates with a series of spray nozzles 36 spaced apart from the main stream in such a way as to supply the medium to the area immediately adjacent to the interaction zone Z, directly upstream. In Fig. 8, the main current generated by the generator 50 leaves the tube 51 in a zone bounded at the top by a plate 52 and below by a plate 53 which curves downwards from the central plane of the main current of the distancing support. If desired, cooling pipes 53a can be mounted on this base plate. The glass feed drawing plate 55 is provided with spaced apertures 56 located across the width of the main stream transverse to its direction of travel so as to feed strands of stretchable material into this main stream. Immediately upstream of the glass feed openings, the top plate 52 has a series of shower outlets 29, each of which is connected to a corresponding glass feed opening with it in extension. A pressure medium is supplied to the openings 29 from a manifold 54 connected to lines 54a and 54b.

Laattaan 52 kuuluu lisäksi toinen jakoputki 57, johon on yhdistetty sarja vierettäisiä lähtöaukkoja 57a, joka sijaitsee poikittain päävirtaan nähden ja joista aukoista jokainen liittyy yhteen lasin syöttöaukkoon 56 ja vastaavaan suihkun lähtöaukkoon 29 ja on näiden kanssa ojennuksessa.The plate 52 further includes a second manifold 57 connected to a series of adjacent outlets 57a located transverse to the main stream, each of which is connected to and extends with one of the glass inlet 56 and the corresponding jet outlet 29.

Jakoputkeen 57 syötetään polttokaasua johtoa 59 myöten, joka voi olla yhteydessä pääsyöttöjohtoon 60.Fuel gas is supplied to the manifold 57 along line 59, which may communicate with main supply line 60.

Alavirran puolinen laatta 58, joka sijaitsee pitkin päävirran raja-aluetta, muodostaa tämän ylärajan, ja siinä on jäähdytysputki 58a. Eräät tämän laitteen elimet ovat analogisia em. patenttijulkaisun 2 223 3 8 kuviossa 11 esitettyjen kanssa.The downstream plate 58, located along the main current boundary region, forms this upper boundary and has a cooling pipe 58a. Some of the members of this device are analogous to those shown in Fig. 11 of the above-mentioned patent publication 2223 3 8.

Kuvion 8 mukaisessa sovellutusmuodossa polttoainetta syötetään esimerkiksi syöttöaukkojen 57a kautta, kun taas sekundäärisuihkuihin käytettävä ilma saapuu aukkojen 29 kautta, mikä tekee mahdolliseksi saada aikaan polttoaineen ja palamista ylläpitävän aineen sekoittumisen vuorovaiku-tusvyöhykkeessä päävirran kanssa.In the embodiment according to Fig. 8, fuel is supplied, for example, through supply openings 57a, while air used for secondary jets enters through openings 29, which makes it possible to cause the fuel and combustion maintainer to mix in the interaction zone with the main stream.

Lisäksi voidaan syöttää lisäilmaa päävirtaan vuorovaikutusvyöhykkeen ylävirran .puolella, ylistä ja alista syöttökanavaa 61 ja 62 myöten, jotka sijaitsevat sillä alueella, jolla päävirran 50 kehitin on yhdistetty putkeen 51. Kumpikin syöttökanava päättyy rakoon tai joukkoon syöttö-aukkoja, jotka on kaaviollisesti hahmoteltu kohtaan 63. Tämän lisäilman päävirtaan syöttämisen tarkoituksena on saavuttaa tietyt otolliset olosuhteet, esimerkiksi päävirran sopiva lämpötila, jotka olosuhteet liit- 6281 5 15 tyvät energian paikallistamisen tekniikkaan. Itse asiassa, silloin kun polttoaineen polttaminen tapahtuu vuorovaikutusvyöhykkeessä, ei ole tarpeen käyttää päävirtaa, jonka lämpötila on yhtä korkea kuin se, joka vaaditaan ilman tätä paikallista polttoa. Tästä seuraa, että voidaan saavuttaa huomattava energian säästö päävirran kehittämisessä.In addition, additional air may be supplied to the main stream upstream of the interaction zone, upstream and downstream of the supply ducts 61 and 62 located in the area where the main stream 50 generator is connected to the pipe 51. Each supply duct terminates in a slot or set of supply openings schematically 63. The purpose of supplying this additional air to the main stream is to achieve certain favorable conditions, for example a suitable main stream temperature, which conditions are related to the energy localization technique. In fact, when the combustion of the fuel takes place in the interaction zone, it is not necessary to use a main stream with a temperature as high as that required without this local combustion. As a result, significant energy savings can be achieved in mainstream development.

Varsin ilmeistä on, että päävirran kehittämiseksi, jonka lämpötila on verraten alhainen ja nopeus haluttu, on mahdollista, sensijaan että käytettäisiin lisäilman syöttöä, jättää kokonaan pois polttimen käyttö ja korvata se millä tahansa muulla järjestelmällä, johon kuuluu esimerkiksi lämmönvaihtimilla varustettu laite, jossa päävirran kaasu lämmitetään.It is quite obvious that in order to generate a main flow with a relatively low temperature and the desired speed, it is possible, instead of using an additional air supply, to completely eliminate the use of a burner and replace it with any other system, such as a heat exchanger. .

Ennen kuin tarkastellaan muita polttoaineen ja palamisen ylläpitoaineen syöttökeinoja, viitataan kuvioihin 9a ja 9b, joita nyt verrataan toisiinsa keksinnön mukaisen energian paikallistamisprosessin ja sen ansiosta saavutettavan energian eli polttoaineen säästön analysoimiseksi.Before considering other means of supplying fuel and combustion preservative, reference is made to Figures 9a and 9b, which are now compared with each other in order to analyze the energy localization process according to the invention and the energy to be achieved as a result, i.e. fuel savings.

Kuvio 9a esittää niitä olosuhteita, joissa venytys tapahtuu suihkun ja päävirran kesken kehittyneessä vuorovaikutusvyöhykkeessä ilman energian paikallistamistekniikkaa. Lähtöputki 64 kehittää päävirran, jonka leveys, so. ulottuvuus kuvion tasoon nähden kohtisuorassa suunnassa mieluimmin on suuri, niin että päävirtaan voidaan liittää useita pareja lasin syöttö- (65) ja suihkun lähtö- (66) elimiä, niin että voidaan valmistaa suuri lukumäärä kuituja. Lasisäiettä ja sekundäärisuihkua on merkitty viitteillä S ja vastaavasti J, ja suihkun ja päävirran välistä vuorovaikutus vyöhykettä viitteellä Z. Tällaista järjestelmää ja tavanomaista lasiseosta käytettäessä suihkun lämpötila voi olla joko 800°C (niin kuin patenttijulkaisussa 2 223 318 on selitetty)., tai paljon alempi eli lähellä huoneen lämpötilaa . Näissä molemmissa tapauksissa päävirran lämpötila vaihtelee 1500°C ja 1750°C välillä riippuen suihkun lämpötilasta, niin, että vuorovaikutusvyöhykkeeseen saadaan lasisäikeen venyttämiseen haluttu lämpötila. Kuvioon 9a on merkitty 1700°C lämpötila päävirran läh-töputken suun kohdalle, päävirran, jonka sydän C ulottuu sen suihkun kanssa muodostamaan vuorovaikutusvyöhykkeeseen saakka, joskin se vyöhyke, jossa venytys todellisuudessa tapahtuu itse asiassa on päävirran lämpötilan ja suihkun lämpötilan välisessä lämpötilassa. Vuorovaikutusvyöhyk-keen alavirran puolella perättäiset isotermikävrät edustavat lämpötilan vähittäistä alenemista, esimerkiksi 1600°C, 1400^0 ja 1200°C.Figure 9a shows the conditions under which stretching occurs between the jet and the main stream in the developed interaction zone without the energy localization technique. The outlet pipe 64 generates a main current with a width, i.e. the dimension in the direction perpendicular to the plane of the figure is preferably large, so that several pairs of glass supply (65) and jet outlet (66) members can be connected to the main stream, so that a large number of fibers can be produced. The glass fiber and the secondary jet are denoted S and J, respectively, and the interaction between the jet and the main stream is denoted by the zone Z. When using such a system and a conventional glass mixture, the jet temperature can be either 800 ° C (as described in 2,223,318) or much lower. that is, near room temperature. In both cases, the temperature of the main stream varies between 1500 ° C and 1750 ° C depending on the temperature of the jet, so that the desired temperature for stretching the glass fiber is obtained in the interaction zone. Figure 9a shows the temperature of 1700 ° C at the mouth of the main flow outlet pipe, the main stream whose core C extends to the zone of interaction with its jet, although the zone where the stretching actually takes place is in fact between the main stream temperature and the jet temperature. On the downstream side of the interaction zone, successive isothermal curves represent a gradual decrease in temperature, for example 1600 ° C, 1400 ° C and 1200 ° C.

16 6281 516 6281 5

Kuvio 9b esittää kaaviollisesti samoja laitteen elimiä kuin kuvion 9a, mutta olosuhteissa, jotka vallitsivat silloin, kun käytetään esillä olevan keksinnön mukaista energian paikallistamistekniikkaa. Tätä tarkoitusta varten suihkun lähetyslaitteeseen 65 voidaan syöttää paineenalais-ta seosta, joka sisältää polttokaasua, kun taas lisäilmaa tai happea voidaan syöttää putken 64 kautta, josta lähtee päävirta, jonka sisältämät kaasut lähtöhetkellään ovat paljon alemmassa lämpötilassa kuin silloin kun toimitaan kuvion 9a olosuhteissa. Päävirran lämpötila voi olla esimerkiksi suuruusluokkaa 600°C sen lähtiessä putkesta, niin kuin iso-terraikäyrät osoitta/at, ja suuren osan kaasuista lämpötila alenee sitten, saavuttaen esimerkiksi arvot noin 400°, 300° ja 200°C lähtöputkes-ta alavirtaan päin olevissa vyöhykkeissä jotka vastaavat kuvion 9a iso-termikäyriä 1600°, 1400° ja 1200°C.Fig. 9b schematically shows the same members of the device as in Fig. 9a, but under the conditions that prevailed when using the energy localization technique of the present invention. For this purpose, a pressurized mixture containing fuel gas can be fed to the jet transmitter 65, while additional air or oxygen can be fed through a pipe 64 from which the main stream leaves a much lower temperature at the time of departure than when operating under the conditions of Figure 9a. The temperature of the main stream may be, for example, on the order of 600 ° C as it leaves the tube, as indicated by the iso-terra curves, and the temperature of most of the gases then decreases, reaching, for example, about 400 °, 300 ° and 200 ° C downstream of the tube. corresponding to the iso-thermal curves of 1600 °, 1400 ° and 1200 ° C in Figure 9a.

Joskin on mahdollista syöttää polttoaine päävirran mukana, parempana pidetään, että polttoaine muodostaa osan sekundäärisuihkusta, so. että se syötetään sekundäärisuihkun kaasuihin niin kuin edellä on selitetty.Although it is possible to feed the fuel with the main stream, it is preferred that the fuel forms part of the secondary jet, i. that it is fed to the gases of the secondary jet as described above.

Näin ollen suihkun J tehtävänä ei ole pelkästään muodostaa se vuorovai-kutusvyöhyke, johon lasisäie S kuljetetaan, vaan lisäksi se tuo tähän polttoaine-ainesosan, joka sekoittuu perusteellisesti palamista ylläpitävään aineeseen, tarkemmin sanottuna ilmaylimäärään, jonka päävirta tuo vuorovaikutusvyöhykkeeseen. Vuorovaikutusvyöhykkeessä esiintyvien pyör-revirtojen ansiosta on mahdollista saada aikaan se erittäin perusteellinen sekoitus, johon pyritään.Thus, the function of the jet J is not only to form the interaction zone into which the glass fiber S is conveyed, but also to supply to this a fuel component which is thoroughly mixed with the combustion-maintaining agent, in particular the excess air supplied by the main stream to the interaction zone. Thanks to the eddy currents present in the interaction zone, it is possible to achieve the very thorough mixing that is sought.

Mitä tulee polttoaineen ja palamista ylläpitävän aineen suhteisiin huomattakoon heti aluksi, että on parempi käyttää stökiömetrisiä suhteita.Regarding the ratio of fuel to combustion maintainer It should be noted at the outset that it is better to use stoichiometric ratios.

Palava seos voidaan kuitenkin saada sellaisissakin suhteissa, jotka poikkeavat stökiömetriästä. Niinpä luonnonkaasuun sekoitettuna ilman määrä voi vaihdella noin 0,8- ja noin 1,7- kertaisen stökiömetristä suhdetta vastaavan ilmamäärän välillä. Nämä asianmukaiset määrät polttoainetta ja palamista ylläpitävää ainetta muodostavat vuorovaikutusvyöhykkeessä palavan seoksen, jonka syttymispiste on alhaisempi kuin niiden sulien lasiseosten lämpötilat, joita tavallisesti käytetään kuidutukseen, niin että lasisäie, joka on tuot» syötettäväksi vuorovaikutusvyöhykkeeseen, pystyy sytyttämään siihen muodostuneen palavan seoksen. Tämän johdosta haluttu lämpötila, esimerkiksi 1700°C, pystytään saavuttamaan vuorovaikutusvyöhykkeessä Z ja siten mahdollistamaan ainessäikeen venytys ja sen muuntaminen kuiduksi, huolimatta siitä että päävirran lämpötila sekä mainitun vyöhykkeen, ylävirran että alavirran puolella on paljon tä 17 62 81 5 tä arvoa alempi. Lisäksi huomattakoon, että jokaisen suihkun kanssa muodostunut vuorovaikutusvyöhyke ei voi käsittää enempää kuin pienen osan päävirran kokonaistilavuudesta. Siis, koska vain tämän osan tarvitsee välttämättä saavuttaa venytyksen vaatima korkeampi lämpötila, näin saavutetaan erittäin suuri energian säästö keksinnön mukaisella menetelmällä, verrattuna järjestelmiin, joissa päävirran koko tilavuus lämmitetään venytyslämpötilaan.However, a combustible mixture can also be obtained in ratios other than stoichiometry. Thus, when mixed with natural gas, the amount of air can vary between about 0.8 and about 1.7 times the amount of air corresponding to the stoichiometric ratio. These appropriate amounts of fuel and combustion maintainer form a combustible mixture in the interaction zone having a flash point lower than the temperatures of the molten glass alloys normally used for defibering so that the glass fiber produced to be fed to the interaction zone can ignite the combustible mixture formed therein. As a result, the desired temperature, for example 1700 ° C, can be reached in the interaction zone Z and thus allow the material thread to be stretched and converted into fiber, despite the fact that the main stream temperature on both said zone, upstream and downstream is much lower than 17 62 81 5. In addition, it should be noted that the interaction zone formed with each jet cannot comprise more than a small fraction of the total volume of the main stream. Thus, since only this part necessarily needs to reach the higher temperature required for stretching, a very high energy saving is achieved with the method according to the invention, compared to systems in which the entire volume of the main stream is heated to the stretching temperature.

Tärkeätä on myös huomata, että vuorovaikutusvyöhykeessä suoritettavan venytyksen tekniikka soveltuu erityisen hyvin lämpöenergian paikallistamiseen sen pienpaineisen ja pieninopeuksisen alueen ansiosta, joka muodostuu jokaisen lasisäikeen välittömään läheisyyteen ja ympäröi sitä yleisesti, ilman että on välttämätöntä sovittaa väliin mitään muuta aineellista elintä.It is also important to note that the technique of stretching in the interaction zone is particularly well suited for locating thermal energy due to the low pressure and low velocity region formed in the immediate vicinity of each glass fiber and surrounding it in general, without the need for any other material member.

Polttoainetta tai palamista ylläpitävää ainetta voidaan näin ollen ruiskuttaa vuorovaikutusvyöhykkeeseen palavan seoksen muodostamiseksi, kun taas kuuman lasin läsnäolo mahdollistaa tämän seoksen sytytyksen. Vuo-rovaikutusvyöhykkeelle tunnusomaisia suurinopeuksisia pyörteisiä virtojc eli pyörteitä käytetään energian paikallistekniikassa hyväksi polttoaineen ja palamista ylläpitävän aineen perusteellisen sekoituksen aikaansaamiseen niin kuin jo on selitetty. Toisaalta koska nämä pyörteiset virrat siirtyvät milloin virtauksen suuntaan, milloin vastavirtaan, vuo· rovaikutusvyöhykkeessä esiintyy pakostakin alueita, joissa virtausnopeus on suhteellisen pieni verrattuna päävirran nopeuteen. Näiden pienen virtausnopeuden alueiden olemassaolo onkin yhtenä ehtona sille, että palavan seoksen sytytys tapahtuu ja että stabiilia palamista voidaan ylläpitää. Painotettakoon tämän tunnusmerkin tärkeyttä palauttamalla mieleen, että luonnonkaasun ja ilman seosta käytettäessä liekin etenemisnopeus on suuruusluokkaa 0,3:sta muutamaan metriin sekunnissa 20°C:ssa. Joskin tämä liekin etenemisnopeus suurenee lämpötilan, kohotessa, se pysyy kuitenkin aina perin alhaisena päävirran nopeuteen verrattuna. Kuitenkin, koska vuorovaikutusvyöhykkeelle tunnusmerkillistä on myös se, että sen tietyillä alueilla esiintyy virtaus, jonka nopeus on pienempi kuin liekin etenemisnopeus, on mahdollista sytyttää polttoaineseos ja ylläpitää stabiilia palamista. Edellä esitetyt syyt näyttävät voivan selittää sytytyksen ja palamisen stabiliteetin ilmiöt vuorovaikutusvyöhykeessä, mutta todennäköisesti on mahdollista löytää muitakin selityksiä näille ilmiöille.Thus, a fuel or combustion maintainer can be injected into the interaction zone to form a combustible mixture, while the presence of hot glass allows this mixture to be ignited. The high-velocity vortex currents characteristic of the flow-zone are used in local energy technology to provide a thorough mixing of the fuel and the combustion-maintaining agent, as already described. On the other hand, since these eddy currents sometimes move in the direction of flow, sometimes upstream, there are inevitably areas in the interaction zone where the flow rate is relatively low compared to the main current rate. The existence of these low flow rate ranges is therefore one of the conditions for the ignition of the combustible mixture to take place and for stable combustion to be maintained. The importance of this feature should be emphasized by recalling that when a mixture of natural gas and air is used, the rate of flame propagation is of the order of 0.3 to a few meters per second at 20 ° C. Although this rate of flame propagation increases as the temperature rises, it always remains inherently low compared to the main current rate. However, since the interaction zone is also characterized by the presence in its certain regions of a flow at a rate lower than the rate of propagation of the flame, it is possible to ignite the fuel mixture and maintain a stable combustion. The above reasons seem to be able to explain the phenomena of ignition and combustion stability in the interaction zone, but it is probably possible to find other explanations for these phenomena.

18 6281 518 6281 5

Lisäksi kuvion 9b yhteydessä selitetyssä järjestelmässä liekkirintamalla on taipumus pysyä tarttuneena sytytyksen lähteeseen, so. lasisäikeeseen itseensä eli siihen ainessäikeeseen, jonka lämpötila on tarkoitus korottaa asianmukaiseen lämpötilaan tai pysyttää siinä. Itse asiassa tämä liekin tartunta pystytään saamaan aikaan toisaalta sen johdosta, että lasin lämpötila on paljon korkeampi kuin seoksen syttymislämpötila, ja voi nousta jopa kaksinkertaiseksi ähän nähden, ja toiselta puolen siksi, että kosketukseen lasisäikeen pinnan kanssa muodostuu rajakerros polttoaineseosta, jonka lasista siirtyvä lämpö saattaa syttymisolosuh-teisiin. Tästä seuraa siis, että lasin ympärillä on palava kerros joka laukaisee naapurikerroksispa ja vuorovaikutusvyöhykkeessä paikallisen ja stabiilin palamisen, joka pysyy tarttuneena venytettävänä olevaan lasisäikeeseen .In addition, in the system described in connection with Fig. 9b, the flame front tends to remain adhered to the ignition source, i. the glass fiber itself, that is to say, the fiber whose substance is intended to be raised or maintained at the appropriate temperature. In fact, this flame infection is able to provide the other hand, as a result, the temperature of the glass is much higher than the ignition temperature of the mixture, and may be increased up to two-fold Ahan with respect to, and on the other side because of contact with the glass filaments with a surface of a boundary layer of the fuel mixture in the glass of heat transferred may syttymisolosuh -teisiin. It therefore follows that there is a combustible layer around the glass which triggers a local and stable combustion in the neighboring layer spas and in the interaction zone, which remains adhered to the glass fiber to be stretched.

Koska suuri osa lämmön vaihdosta lasisäikeen kanssa tapahtuu kuumien kaasujen kosketuksen kautta sen pinnan kanssa, esillä olevan keksinnön mukainen tekniikka varmistaa·tehokkalla tavalla sen lämmön siirtymisen, joka on tarpeen lasisäikeen pysyttämiseksi venytettävässä tilassa, koska se vyöhyke, jossa lämpö voimakkaasti vapautuu, on juuri mainittua säiettä välittömästi ympäröivä vyöhyke.Since much of the heat exchange with the glass fiber occurs through contact of hot gases with its surface, the technique of the present invention effectively ensures · the transfer of heat necessary to maintain the glass fiber in a stretchable state, since the zone of strong heat release is just said fiber. immediately surrounding zone.

Eräs keksinnön mukaisen menetelmän toinen etu on se, että monilukuisilla lasiseoksilla niistä valmistettujen kuitujen lujuus paranee kun kuidun lämpötila alennetaan nopeasti venytyksen päätyttyä. Edulliset olosuhteet toteutuvat siis tässä, niin kuin kuvion 9b isotermit selvästi osoittavat .Another advantage of the method according to the invention is that the strength of the fibers made from them with numerous glass alloys is improved when the temperature of the fiber is rapidly reduced after the stretching is completed. Thus, the preferred conditions occur here, as the isotherms of Figure 9b clearly show.

Kuvioissa 1, 2 ja 3 esitetyssä laitteessa kaasusuihkupari a,a voi näin ollen sisältää polttoaine-ainesosa, joka on tarpeen halutun tuloksen saavuttamiseen, ja sen johdosta sen tehtävänä on, paitsi kuljettaa lasi vuorovaikutusvyöhykkeeseen päävirran kanssa, myös syöttää polttoaine siihen, jolloin ilma voidaan tuoda järjestelmään päävirran 10 avulla, niin kuin kuviossa 9b. Tällä tavoin ja valitsemalla suihkun ja päävirran lämpötilat sellaisiksi kuin edellä on tämän kuvion yhteydessä mainittu, voidaan saavuttaa haluttu energian paikallistus ja polttoaineen säästö.In the device shown in Figures 1, 2 and 3, the gas jet pair a, a can thus contain the fuel component necessary to achieve the desired result, and consequently not only conveys the glass to the interaction zone with the main stream, but also feeds fuel to it. to the system by the main current 10, as in Figure 9b. In this way, and by selecting the jet and main stream temperatures as mentioned above in connection with this figure, the desired energy localization and fuel savings can be achieved.

Samoin kuvioiden 4, 5 ja 6 mukaisessa sovellutusmuodossa on mahdollista haluttaessa syöttää polttoaine-ainesosa kokonaisuudessaan kaasusuihkun mukana, jolloin ilma voidaan syöttää yhtä aikaa päävirran kanssa, mieluimmin samalla alentaen viimeksimainitun lämpötila sellaisiin arvoihin 19 6281 5 kuin edellä on ehdotettu kuvion 9b yhteydessä, mahdollisimman suuren energian säästön saavuttamiseksi.Similarly, in the embodiment of Figures 4, 5 and 6, it is possible, if desired, to supply the fuel component entirely with the gas jet, allowing air to be supplied simultaneously with the main stream, preferably reducing the temperature of the latter to 19 6281 5, as proposed above in Figure 9b. to achieve savings.

Kuvioiden 7 ja 8 esittämissä varianteissa polttoaine voidaan syöttää suihkusta riippumattomasti, so. erikseen, niin kuin jo on selitetty.In the variants shown in Figures 7 and 8, the fuel can be fed independently of the jet, i. separately, as already explained.

Mitä palamista ylläpitävään aineeseen, erityisesti ilmaan tulee, se voidaan syöttää joko itse suihkun mukana tai päävirran mukana, tai molempien mukana.As for the combustion maintainer, especially the air, it can be fed either with the shower itself or with the main stream, or with both.

Kuvio 8 esittää sovellutusmuotoa laitteesta, jota käytetään ilman syöttämiseen päävirran mukana ja jossa ilma lisätään tähän virtaan ennen lähtöputkea 51. Tällä keinoin voidaan saada tarpeellinen kaasun kokonaistilavuus ja haluttu lämpötila polttamalla esimerkiksi vain pieni määrä päävirran muodostukseen tarkoitetuista kaasuista, jolloin keksinnön mukainen paikallistettu polttoprosessi sitten tapahtuu niissä vuorovaikutus vyöhykkeissä, jotka ympäröivät ainessäikeitä, venytyksen vaatiman lämpötilan korotuksen aikaansaamiseksi paikallisesti, niin kuin kuvion 9b yhteydessä on selitetty.Fig. 8 shows an embodiment of an apparatus used to supply air with the main stream and in which air is added to this stream before the outlet pipe 51. By this means the required total gas volume and desired temperature can be obtained by burning only a small amount of main stream gases, whereby the localized combustion process interacting in the zones surrounding the filaments to provide the local increase in temperature required for stretching, as described in connection with Figure 9b.

Keksinnön mukainen enrgian paikallistamisprosessi tarjoaa myös erityisiä etuja tiettyjen luokkien venytyksessä, kuten tietyntyyppisten kivien ym luonnollisten tai synteettisten mineraalisainesten venytyksessä, joiden osalta venytyslämpötilan vaihtelualue on erikoisen ahdas. Kuvion 10 diagrammassa on esitetty viskositeetin η muuttuminen funktiona lämpötilasta t kahdella eri tyyppisellä venytettävällä aineksella, joista yksi, 10a, on lasia, jota käytetään yleisesti kuidutukseen, kun taas toinen, 10b, tarkoittaa luonnon kiveä, jolla se lämpötila-alue, joka johtaa venytykseen kelvollisiin viskositeetteihln, on hyvin rajoitettu. Todetaan tästä diagrammasta, että arvojen A ja B välillä oleva viskosi-teettialue, joka sallii venytyksen, vastaa lasilla paljon laajempaa lämpötila-aluetta (ta-t^) kuin kivellä (lämpötila-alue t^-t'^).The energy localization process according to the invention also offers special advantages in the stretching of certain categories, such as the stretching of certain types of stones and other natural or synthetic minerals, for which the range of stretching temperature is particularly narrow. The diagram in Figure 10 shows the change in viscosity η as a function of temperature t for two different types of stretchable materials, one of which, 10a, is glass commonly used for defibering, while the other, 10b, refers to natural stone in which the temperature range leading to stretching viscosity, is very limited. It is noted from this diagram that the viscosity range between A and B, which allows stretching, corresponds to a much wider temperature range (ta-t ^) on glass than on stone (temperature range t ^ -t '^).

Syöttämällä polttoainetta asianmukaisin määrin päävirran vuorovaikutus-vyöhykkeeseen, sitä vyöhykettä, jossa vallitsee kiven tai minkä tahansa sen kaltaisen aineksen venytykseen sopiva lämpötila, voidaan laajentaa alavirtaan päin, siten helpottaen halutun viskositeetin ylläpitämistä kauemmin.By feeding an appropriate amount of fuel to the mainstream interaction zone, the zone where the temperature suitable for stretching the rock or any similar material is can be expanded downstream, thus facilitating the maintenance of the desired viscosity for a longer period of time.

Mitä tulee niihin venytyslaitteisiin tai -prosesseihin, joita kuviot 1-3, 4-6 ja 7 esittävät ja joissa venytettävää ainesta oleva säie saate- , · ·. . i 20 6281 5 taan alttiiksi suihkun vaikutukselle ennen tämän tunkeutumista päävir-ran sisään, on huomattava, että vaikka sekä polttoaine että palamista ylläpitävä aine molemmat ovat läsnä virtauksessa siinä kohdassa, jossa venytettävää ainesta oleva säie syötetään virtaukseen, sytytys ei välttämättä tapahdu tässä kohdassa. Se saattaa jopa, riippuen valituista eri toimintaolosuhteista kuten esimerkiksi suihkun lämmpötilasta tai sen nopeudesta, jäädä tapahtumatta kunnes suihku on saavuttanut päävir-ran tai tunkeutunut siihen.With respect to the stretching devices or processes shown in Figures 1-3, 4-6 and 7, in which a strand of stretchable material accompanies the stretching material. . i 20 6281 5 exposed to the jet before it enters the mainstream, it should be noted that although both the fuel and the combustion maintainer are both present in the stream at the point where the strand of stretchable material is fed into the stream, ignition does not necessarily occur at this point. It may even, depending on the different operating conditions selected, such as the temperature or speed of the jet, not occur until the jet has reached or penetrated the main stream.

Tässä selityksessä seuraavassa esitettävät eri parametrien arvot vastaavat niitä toimintaolosuhteita, joita voidaan käyttää keksinnön mukaan ja havainnollistavat sitä, mutta eivät ole millään tavoin keksintöä rajoittavia. Nimenomaan, vaikka esimerkkinä esitetty polttoaine on luon-nonkaasu, se kuitenkin voi koostua synteesikaasusta tai jostakin seoksesta, ja tiettyjä polttonesteitäkin voidaan käyttää, sumutettuina tai höyrystettyinä.In this specification, the values of the various parameters set forth below correspond to and illustrate the operating conditions that may be used in accordance with the invention, but are not intended to limit the invention in any way. Specifically, although the exemplified fuel is a natural gas, it may still consist of synthesis gas or a mixture, and certain fuels may also be used, atomized or vaporized.

Kuvioiden 1-3 mukaista kuidutuskeskusta käytettäessä päävirta 10 kehitetään lämmitetystä, paineenalaisesta ilmasta, ja sen lämpötila on noin 600°C, sen nopeus on noin 300 m/sek ja sen paine noin 0,18 baria. Kahden sekundäärisuihkun keskiviivat muodostuvat 60°C kulman. Yksi näistä suihkuista on seosta, jossa on yksi tilavuusosa luonnonkaasua ja 3 osaa ilmaa, ja toinen suihku koostuu 4 tilavuusosasta ilmaa. Suihkujen lämpötila on noin 20°C, ja muuten niiden nopeus on noin 330 m/sek ja paine noin 2,5 baria. Lasisäie syötetään noin 1300°C lämpötilassa.When using the defibering center of Figures 1-3, the main stream 10 is generated from heated, pressurized air and has a temperature of about 600 ° C, a speed of about 300 m / sec and a pressure of about 0.18 bar. The center lines of the two secondary jets form an angle of 60 ° C. One of these showers is a mixture of one volume of natural gas and 3 parts of air, and the other shower consists of 4 parts by volume of air. The temperature of the jets is about 20 ° C, and otherwise their speed is about 330 m / sec and the pressure is about 2.5 bar. The glass fiber is fed at a temperature of about 1300 ° C.

Kuvion 7 yhteydessä selitettyä kuidutuskeskusta käytettäessä voidaan käyttää samoja olosuhteita kuin edellä on mainittu, päävirtaan 27 nähden. Suihku koostuu 20°C lämpöisestä ilmasta, jonka nopeus on 330 m/sek ja paine 2,5 baria. Tässä tapauksessa luonnonkaasun syöttö tapahtuu lähetyslaitteen 36 kautta noin 0,5 barin paineessa ja 200 m/sek nopeudella. Lasi lähtee syöttönipasta 34 noin 1300°C lämpötilassa.When using the defibering center described in connection with Fig. 7, the same conditions as mentioned above can be used with respect to the main stream 27. The shower consists of air with a temperature of 20 ° C, a speed of 330 m / sec and a pressure of 2.5 bar. In this case, the natural gas is supplied via the transmission device 36 at a pressure of about 0.5 bar and a speed of 200 m / sec. The glass leaves the feed nozzle 34 at a temperature of about 1300 ° C.

Claims

21 6281 5

A method of making fibers from a thermoplastic mineral material, comprising generating a main gas stream and at least one secondary gas jet having a cross section perpendicular to the main gas stream less than the main gas stream and having a kinetic energy per unit volume greater than the main gas stream and the jet is penetrates it to form an interaction zone containing eddy currents, according to which a strand of stretchable material is fed to said zone, characterized in that a fuel component and a combustion-maintaining component are fed to the gas streams in such a proportion and so that the combustible mixture interacts, the mixture ignites in the interaction zone.

A method according to claim 1, characterized in that the fuel component and the combustion-maintaining component are in an approximately stoichiometric ratio in the interaction zone.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that one of said components fed to the interaction zone forms at least a part of the jet or the main stream.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that one of the components fed to the interaction zone forms at least part of the jet and the other of the components fed to this zone forms at least part of the main stream.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel fed to the interaction zone forms part of the jet and the combustion-maintaining component at least part of the main stream.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion maintenance agent introduced into the interaction zone forms part of the secondary jet or main stream and that the fuel component is introduced into said zone generating a pressurized flue gas jet directed towards the main stream and entering the interaction zone. 22 6281 5

A method according to claim 6, characterized in that the fuel jet directed towards the main stream enters it from a point located upstream of the secondary jet.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel component is introduced into the interaction zone by generating a pressurized flue gas jet directed towards and entering the main stream upstream of the secondary jet and the combustion maintainer being introduced into the main stream in the form of air. fed to it under pressure on the upstream side of said flue gas jet.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the main stream in the region located upstream of the interaction zone is lower than the temperature of the strand of stretchable material fed to said zone.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the strand of stretchable material is fed into the interaction zone at a temperature at least equal to the ignition temperature of the mixture of fuel and combustion-maintaining component.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of jets are used, a filament of thermoplastic material is fed to each interaction zone, each of the secondary jets and the main stream, to form a combustible mixture of fuel and combustion maintainer in each interaction zone and this mixture in each zone.

An apparatus for making fibers from a thermoplastic mineral material, the apparatus comprising: a main current (27) generator (26, 50). at least one secondary gas jet transmitting member (28, 54) having outlet openings (29) having a dimension, i.e. a width transverse to the main stream, smaller than the main stream outlet port directed to intersect and penetrate the main stream 6281 5 23 interaction zone (Z), and a supply source (32, 56) from which a filament of molten material is fed to said interaction zone (Z), characterized in that it comprises an independent means (35, 57) for supplying fuel to the interaction zone (Z).

Device according to Claim 12, characterized in that the fuel supply element (57) has a supply opening (57a) located at the boundary of the main stream (27).

Device according to Claim 12, characterized in that the fuel supply element (35) comprises a transmission device (36), the outlet opening of which is located at a distance from the boundary of the main current (27).

Device according to claim 12, characterized in that the fuel supply member (35, 57) is located so as to take the fuel into the main stream (27) upstream of the zone where the secondary jet penetrates into the main stream.