專利名稱：用于將不透光的玻璃熔體制成棉的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將不透光(optically dense)的玻璃熔體制成棉(defibrating)，如由玄武巖形成的玻璃熔體通過噴吹法制成棉的裝置，該裝置具有熔體的供料裝置(或“供料器”)及成棉組合元件，該供料裝置具有供料通道和隨后的分配通道，該分配通道帶有多個通向該成棉組合元件的出口，而該熔體可以從表面加熱。本發(fā)明還涉及采用該裝置的相應方法。
人們已從實踐中對上述類型的裝置及方法了解多年了，它們被用來制造礦棉。為了防止流到該成棉組合元件或噴咀(通常它們呈線性排列)的熔體發(fā)生冷卻，需要將該熔體從表面加熱，一般是采用熱氣體實現(xiàn)這一點的。
對于在該熔體流中所產(chǎn)生的溫度分布來說，基本上通過輻射的傳熱對不透光的或差不多不透光的玻璃比透光玻璃所起的作用要小得多。對于包括玄武巖熔體的不透光玻璃，向該供料裝置底部的熱傳遞幾乎僅通過熱傳導而進行。結(jié)果在熔體表面及供料裝置底部之間的熔體中形成了相當大的溫差，該溫差本身取決于該供料裝置，或更確切地說是供料通道的底部絕熱質(zhì)量。因此實踐中流過供料通道的熔體每厘米熔體高度出現(xiàn)達20°的垂直溫度梯度。這種極大的溫度梯度將影響該熔體流的流動性能，這是因為粘度的變化明顯與溫度有關。由此使熔體流形成垂直速度分布，結(jié)果在該供料通道上部的熔體(從上面被加熱)流動速度要高于靠近該供料通道底部的熔體。
此外，流過該供料通道的物料量(通常指玻璃功率glass pow-er)本身也影響著溫度分布。當玻璃功率較高時，即通過該供料通道的玻璃流量較高時，上述溫度梯度較小，這是由于在該供料通道中的停留時間較短。但該垂直溫度梯度沿朝著該供料通道的底部的方向增加。
上述影響的結(jié)果是通常以線性連續(xù)狀布置的成棉組合元件中被供以不同溫度的熔體。該成棉組合元件中熔體的溫度差有時會大到使第一成棉組合元件的操作由于該熔體流的中斷(由于溫度沿朝著底部方向降低)而中斷，而最后一個成棉組合元件則常常由于過熱而在最大流動極限下操作。這樣就會看到玻璃流量會產(chǎn)生高達100％的功率差。這就使得通過連續(xù)成棉組合元件，比如通過噴吹法而制成的棉的質(zhì)量不同，這是不能接受的。
過去，人們曾嘗試通過以不同方式使玻璃流動間斷(也稱為休止法falling asleep)而解決上述第一成棉裝置的操作中斷問題。舉例來說，DE-C29 35 416提出了一種用于均勻加熱供料器中玻璃流的裝置，其中采用在其它位置穿過該熔體流的電加熱裝置來確保該供料器中產(chǎn)生水平溫度平衡。通常使該電能直接通過該熔體，但是，由于溫度不同，熔體的導電性也不同，該導電性隨熔體溫度的增加而增加。這樣原本已經(jīng)較熱的熔體則更進一步地被加熱，而這恰好正是需要加以避免的。這與溫度的均化是矛盾的，即垂直溫度梯度基本上保持不變。
因此，本發(fā)明是基于提供一種裝置和一種方法，用于通過噴吹法或其它方法將不透光的玻璃熔體，如由玄武巖制成的玻璃熔體制成棉，其中在位于該成棉組合元件之前的區(qū)域中對熔體溫度進行均化，從而至少使垂直溫度梯度基本上得以避免，進一步地還提出了相應的方法。
本發(fā)明的裝置通過權利要求1的特征而解決上述問題。該裝置被設計成作為熱障或主動絕熱體(active insulaton)的加熱裝置，至少在靠近該分配通道的區(qū)域中在底部與該供料通道相連，其中術語“加熱裝置”是指以附加的加熱裝置方式既保溫又稍稍加熱(如果有必要)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述問題在于溫度沿朝著底部方向下降。接下來還發(fā)現(xiàn)通過至少將靠近該分配通道的區(qū)域中該供料通道底部加熱，從而使之起到一種主動絕熱的作用，可以從根本上解決該問題。這就是說，通過加熱到某一程度，至少可以基本避免由于熱傳導使供料通道內(nèi)流動的熔體沿朝著底部方向的冷卻。最后還發(fā)現(xiàn)這種主動絕熱可對較冷熔體的流動起著一種熱障的作用，這是因為當在足夠大的供料通道底部面積上避免了冷卻的情況下，由于粘度差而流動較快的熔體從中間或上層流向底部，而較冷的流動較慢的熔體或多或少停留在該加熱區(qū)的開始處，因此就在位于第一成棉組合元件之前的熔體中獲得了垂直均勻的溫度，從而通過在底部區(qū)域避免產(chǎn)生較低的熔體溫度而排除了第一成棉組合元件熔體流的不連續(xù)性。
因此，本發(fā)明的裝置在熔體中產(chǎn)生了一種垂直方向的階梯式滾動效果，從而確保該熔體中較熱的上部溫度層在傳送方向上快速擴展。由于其它粘性底層不能再爬過第一、或者甚至幾個成棉組合元件或噴嘴，而是在第一成棉組合元件之前已經(jīng)由于加熱和液化而早已熱起來，因此在前面引入的術語“熱障”得到證實。
作為本發(fā)明請求保護的加熱裝置最好放置在該供料通道的底部，以便使熔體直接從上面流過。也可將其裝入該供料通道的壁中，從而用壁對其保護，并且不與熔體直接接觸。還可以將該加熱裝置放置在該供料通道下方，優(yōu)選地是直接緊貼在其面壁，該面壁通常由稱為“底石”(“bottom stone”)的陶瓷材料制成。
與常用的上述這類裝置相比，可以將具有該加熱裝置的供料通道區(qū)域作成靠近實際分配通道的常規(guī)供料通道的延伸部分。因此可將一種加熱板插入供料通道和分配通道之間，在該加熱板上熔體由實際的供料通道流向分配通道。
至于該加熱裝置的具體設計，特別有利的是將其制成電加熱裝置的一種簡單結(jié)構設計。更進一步地說，它可以是一種加熱元件，如優(yōu)選地設計成一種電阻加熱元件，該電阻加熱元件可以設計成一種電阻絲、加熱電阻器或管狀加熱元件。特別是當將該加熱裝置放置在該供料通道的底部時，推薦采用一種管狀加熱元件，因為這種元件，由于其實際導熱體的共軸排列，而至少大部分受到外部管和位于其中的陶瓷絕熱體的保護，可以免受外部影響。
為了保證有充分大的加熱路徑，最好在熔體流動方向上設計放置一個或多個加熱元件，使它們的最小加熱能力至少基本上與該供料通道向下的散熱量相對應。換句話說，設置附加加熱裝置形式的加熱裝置的原意不是用來加熱熔體，而是避免向該供料通道或向周圍環(huán)境散熱。因此，可以將該加熱裝置的能力設計成恰好補償向外部的實際散熱量。
對于本發(fā)明的方法來說，上述問題是通過權利要求8中的特征而得到解決的。該供料通道、或該熔體至少在靠近分配通道的區(qū)域中從底部加熱以補償熱損失。在本發(fā)明的框架中還發(fā)現(xiàn)引起上述問題的熱損失可以通過一種“主動絕熱”，即通過對引起熱損失的供料通道的底部另外加熱而得到補償。底部加熱的能力最好設計成恰好至少大部分可避免由該供料通道向下的散熱。
本發(fā)明的教導可以有多種不同可能的有利設計和發(fā)展。一方面，可以參照從屬于權利要求1和8的權利要求，另一方面，可以參照下列借助于附圖
對本發(fā)明實施例的描述。通常借助于附圖并結(jié)合本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述對該教導優(yōu)選的設計及發(fā)展進行解釋。
在該附圖中，唯一的一張圖示意性地且部分地表示了用于通過噴吹法將玄武巖或玻璃熔體制成棉的本發(fā)明裝置一個實施例的縱向截面，圖中僅表示了供料裝置和第一成棉組合元件以及熔體流中的溫度變化。
在該附圖中所示的裝置主要包括供料裝置1和成棉組合元件2或噴咀。供料裝置1本身包括供料通道3和后面的分配通道4，它配有通向成棉組合元件2的出口5。箭頭6表示熔體7可以通過來自表面的氣體加熱。
根據(jù)本發(fā)明，以附加的加熱裝置形式并作為熱障或主動絕熱體的加熱裝置8在靠近分配通道4的區(qū)域中在底部與供料通道3相連。在所選擇的實施例中，附加的加熱裝置8與供料通道3的壁9成為一體或安裝在供料通道3的壁9中。該圖還進一步清楚地表示具有附加加熱裝置8的供料通道3的區(qū)域是以靠近分配通道4的常規(guī)供料通道3的延伸部分10的形式形成的。
所示的附加加熱裝置8被設計成一種電加熱裝置，更確切地說是一種電阻加熱元件，總共兩個電阻加熱元件沿熔體流動方向連續(xù)放置。這樣就獲得了足夠長的加熱路徑，該附加加熱裝置8的能力被設計成至少能大部分地避免供料通道3向下的散熱。
除了特定的結(jié)構設計以外，該附圖還表示出由于快速流動熔體7的粘度差而導致的熔體流11。根據(jù)所示出的熔體流11，快速流動的熔體由中間或上層繞著熔體7較冷的區(qū)域流動至底部，而較冷的緩慢流動的熔體7幾乎停留在加熱表面的開始處或在附加加熱裝置8的區(qū)域中，由此在第一成棉組合元件2之前的區(qū)域內(nèi)在熔體中形成一種溫度平衡，它至少大部分消除了以前的垂直溫度梯度。這樣就有效地避免了在第一成棉組合元件2區(qū)域中熔體7流動的不連續(xù)性，從而排除了在各個成棉組合元件處的功率差。這樣就最終保證了用本發(fā)明的裝置并采用本發(fā)明的方法制成的棉具有充分均勻的質(zhì)量。
最后，應該強調(diào)的是本發(fā)明并不限于通過噴吹法成棉的玻璃熔體，例如對用于通過所謂的TEL法(離心滾筒法)成棉的玻璃熔體也是有利的。
權利要求
1.用于將不透光的玻璃熔體制成棉，如由玄武巖制成的玻璃熔體通過噴吹法制成棉的裝置，它具有熔體供料裝置(1)和成棉組合元件(2)，該供料裝置(1)具有供料通道(3)和后面的分配通道(4)，它帶有通向成棉組合元件(2)的出口(5)，熔體(7)可以從表面加熱，其特征在于，至少在靠近分配通道(4)的區(qū)域中在供料通道(3)的底部設有至少一個作為熱障或主動絕熱體的加熱裝置(8)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于該加熱裝置(8)設置在供料通道(3)的底部。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于該加熱裝置(8)與供料通道(3)的壁(9)組成一體。
4.根據(jù)權利要求1-3中任意一個所述的裝置，其特征在于該加熱裝置是以一種具有相對較小加熱能力的電加熱裝置的形式形成的。
5.根據(jù)權利要求1-4中任意一個所述的裝置，其特征在于具有加熱裝置(8)的供料通道(3)的區(qū)域是以靠近分配通道(4)的常規(guī)供料通道(3)的延伸部分(10)的形式形成的。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的裝置，其特征在于該加熱裝置(8)是以具有一個或多個加熱元件的電加熱裝置的形式形成的，它所具有的最小加熱能力與該供料通道(3)向下的散熱量相對應。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于至少設置了兩個加熱元件，它們被設計成電阻加熱元件并且沿著熔體流動的方向連續(xù)布置。
8.用于將不透光的玻璃熔體制成棉，如由玄武巖制成的玻璃熔體通過噴吹法制成棉的方法，它采用權利要求1-7中任意一個所述的裝置，該玻璃被熔化，熔體(7)通過供料通道(3)和后面的分配通道(4)由出口(5)而送入成棉組合元件(2)中，熔體(7)可以從表面加熱，其特征在于該供料通道(3)，或熔體(7)至少在靠近分配通道(4)的區(qū)域中在底部保持加熱以補償熱損失。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于該底部加熱的能力被設計成至少大部分避免該供料通道(3)向下的散熱。
全文摘要
一種用于將不透光的玻璃熔體制成棉，如由玄武巖制成的玻璃熔體通過噴吹法制成棉的裝置，該裝置配有熔體供料裝置(1)及成棉組合元件(2)，該供料裝置(1)具有供料通道(3)和后面的分配通道(4)，它帶有通向成棉組合元件(2)的出口(5)。為了使在成棉組合元件(2)之前的區(qū)域中的玻璃溫度均化，該供料通道(3)至少在靠近分配通道(4)的區(qū)域中在底部具有一個加熱裝置(8)，該加熱裝置(8)作為熱障或主動絕熱體，并且較好是以一種電阻加熱裝置的形式形成。
文檔編號C03B7/00GK1114505SQ94190670
公開日1996年1月3日 申請日期1994年8月23日 優(yōu)先權日1993年9月10日
發(fā)明者喬基姆·梅勒姆 申請人:伊索福圣戈班公司