专利名称：用于将不透光的玻璃熔体制成棉的装置及方法
技术领域：
本发明涉及用于将不透光(optically dense)的玻璃熔体制成棉(defibrating)，如由玄武岩形成的玻璃熔体通过喷吹法制成棉的装置，该装置具有熔体的供料装置(或“供料器”)及成棉组合元件，该供料装置具有供料通道和随后的分配通道，该分配通道带有多个通向该成棉组合元件的出口，而该熔体可以从表面加热。本发明还涉及采用该装置的相应方法。
人们已从实践中对上述类型的装置及方法了解多年了，它们被用来制造矿棉。为了防止流到该成棉组合元件或喷咀(通常它们呈线性排列)的熔体发生冷却，需要将该熔体从表面加热，一般是采用热气体实现这一点的。
对于在该熔体流中所产生的温度分布来说，基本上通过辐射的传热对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。对于包括玄武岩熔体的不透光玻璃，向该供料装置底部的热传递几乎仅通过热传导而进行。结果在熔体表面及供料装置底部之间的熔体中形成了相当大的温差，该温差本身取决于该供料装置，或更确切地说是供料通道的底部绝热质量。因此实践中流过供料通道的熔体每厘米熔体高度出现达20°的垂直温度梯度。这种极大的温度梯度将影响该熔体流的流动性能，这是因为粘度的变化明显与温度有关。由此使熔体流形成垂直速度分布，结果在该供料通道上部的熔体(从上面被加热)流动速度要高于靠近该供料通道底部的熔体。
此外，流过该供料通道的物料量(通常指玻璃功率glass pow-er)本身也影响着温度分布。当玻璃功率较高时，即通过该供料通道的玻璃流量较高时，上述温度梯度较小，这是由于在该供料通道中的停留时间较短。但该垂直温度梯度沿朝着该供料通道的底部的方向增加。
上述影响的结果是通常以线性连续状布置的成棉组合元件中被供以不同温度的熔体。该成棉组合元件中熔体的温度差有时会大到使第一成棉组合元件的操作由于该熔体流的中断(由于温度沿朝着底部方向降低)而中断，而最后一个成棉组合元件则常常由于过热而在最大流动极限下操作。这样就会看到玻璃流量会产生高达100％的功率差。这就使得通过连续成棉组合元件，比如通过喷吹法而制成的棉的质量不同，这是不能接受的。
过去，人们曾尝试通过以不同方式使玻璃流动间断(也称为休止法falling asleep)而解决上述第一成棉装置的操作中断问题。举例来说，DE-C29 35 416提出了一种用于均匀加热供料器中玻璃流的装置，其中采用在其它位置穿过该熔体流的电加热装置来确保该供料器中产生水平温度平衡。通常使该电能直接通过该熔体，但是，由于温度不同，熔体的导电性也不同，该导电性随熔体温度的增加而增加。这样原本已经较热的熔体则更进一步地被加热，而这恰好正是需要加以避免的。这与温度的均化是矛盾的，即垂直温度梯度基本上保持不变。
因此，本发明是基于提供一种装置和一种方法，用于通过喷吹法或其它方法将不透光的玻璃熔体，如由玄武岩制成的玻璃熔体制成棉，其中在位于该成棉组合元件之前的区域中对熔体温度进行均化，从而至少使垂直温度梯度基本上得以避免，进一步地还提出了相应的方法。
本发明的装置通过权利要求1的特征而解决上述问题。该装置被设计成作为热障或主动绝热体(active insulaton)的加热装置，至少在靠近该分配通道的区域中在底部与该供料通道相连，其中术语“加热装置”是指以附加的加热装置方式既保温又稍稍加热(如果有必要)的装置。
根据本发明，已经发现上述问题在于温度沿朝着底部方向下降。接下来还发现通过至少将靠近该分配通道的区域中该供料通道底部加热，从而使之起到一种主动绝热的作用，可以从根本上解决该问题。这就是说，通过加热到某一程度，至少可以基本避免由于热传导使供料通道内流动的熔体沿朝着底部方向的冷却。最后还发现这种主动绝热可对较冷熔体的流动起着一种热障的作用，这是因为当在足够大的供料通道底部面积上避免了冷却的情况下，由于粘度差而流动较快的熔体从中间或上层流向底部，而较冷的流动较慢的熔体或多或少停留在该加热区的开始处，因此就在位于第一成棉组合元件之前的熔体中获得了垂直均匀的温度，从而通过在底部区域避免产生较低的熔体温度而排除了第一成棉组合元件熔体流的不连续性。
因此，本发明的装置在熔体中产生了一种垂直方向的阶梯式滚动效果，从而确保该熔体中较热的上部温度层在传送方向上快速扩展。由于其它粘性底层不能再爬过第一、或者甚至几个成棉组合元件或喷嘴，而是在第一成棉组合元件之前已经由于加热和液化而早已热起来，因此在前面引入的术语“热障”得到证实。
作为本发明请求保护的加热装置最好放置在该供料通道的底部，以便使熔体直接从上面流过。也可将其装入该供料通道的壁中，从而用壁对其保护，并且不与熔体直接接触。还可以将该加热装置放置在该供料通道下方，优选地是直接紧贴在其面壁，该面壁通常由称为“底石”(“bottom stone”)的陶瓷材料制成。
与常用的上述这类装置相比，可以将具有该加热装置的供料通道区域作成靠近实际分配通道的常规供料通道的延伸部分。因此可将一种加热板插入供料通道和分配通道之间，在该加热板上熔体由实际的供料通道流向分配通道。
至于该加热装置的具体设计，特别有利的是将其制成电加热装置的一种简单结构设计。更进一步地说，它可以是一种加热元件，如优选地设计成一种电阻加热元件，该电阻加热元件可以设计成一种电阻丝、加热电阻器或管状加热元件。特别是当将该加热装置放置在该供料通道的底部时，推荐采用一种管状加热元件，因为这种元件，由于其实际导热体的共轴排列，而至少大部分受到外部管和位于其中的陶瓷绝热体的保护，可以免受外部影响。
为了保证有充分大的加热路径，最好在熔体流动方向上设计放置一个或多个加热元件，使它们的最小加热能力至少基本上与该供料通道向下的散热量相对应。换句话说，设置附加加热装置形式的加热装置的原意不是用来加热熔体，而是避免向该供料通道或向周围环境散热。因此，可以将该加热装置的能力设计成恰好补偿向外部的实际散热量。
对于本发明的方法来说，上述问题是通过权利要求8中的特征而得到解决的。该供料通道、或该熔体至少在靠近分配通道的区域中从底部加热以补偿热损失。在本发明的框架中还发现引起上述问题的热损失可以通过一种“主动绝热”，即通过对引起热损失的供料通道的底部另外加热而得到补偿。底部加热的能力最好设计成恰好至少大部分可避免由该供料通道向下的散热。
本发明的教导可以有多种不同可能的有利设计和发展。一方面，可以参照从属于权利要求1和8的权利要求，另一方面，可以参照下列借助于附图
对本发明实施例的描述。通常借助于附图并结合本发明优选实施例的描述对该教导优选的设计及发展进行解释。
在该附图中，唯一的一张图示意性地且部分地表示了用于通过喷吹法将玄武岩或玻璃熔体制成棉的本发明装置一个实施例的纵向截面，图中仅表示了供料装置和第一成棉组合元件以及熔体流中的温度变化。
在该附图中所示的装置主要包括供料装置1和成棉组合元件2或喷咀。供料装置1本身包括供料通道3和后面的分配通道4，它配有通向成棉组合元件2的出口5。箭头6表示熔体7可以通过来自表面的气体加热。
根据本发明，以附加的加热装置形式并作为热障或主动绝热体的加热装置8在靠近分配通道4的区域中在底部与供料通道3相连。在所选择的实施例中，附加的加热装置8与供料通道3的壁9成为一体或安装在供料通道3的壁9中。该图还进一步清楚地表示具有附加加热装置8的供料通道3的区域是以靠近分配通道4的常规供料通道3的延伸部分10的形式形成的。
所示的附加加热装置8被设计成一种电加热装置，更确切地说是一种电阻加热元件，总共两个电阻加热元件沿熔体流动方向连续放置。这样就获得了足够长的加热路径，该附加加热装置8的能力被设计成至少能大部分地避免供料通道3向下的散热。
除了特定的结构设计以外，该附图还表示出由于快速流动熔体7的粘度差而导致的熔体流11。根据所示出的熔体流11，快速流动的熔体由中间或上层绕着熔体7较冷的区域流动至底部，而较冷的缓慢流动的熔体7几乎停留在加热表面的开始处或在附加加热装置8的区域中，由此在第一成棉组合元件2之前的区域内在熔体中形成一种温度平衡，它至少大部分消除了以前的垂直温度梯度。这样就有效地避免了在第一成棉组合元件2区域中熔体7流动的不连续性，从而排除了在各个成棉组合元件处的功率差。这样就最终保证了用本发明的装置并采用本发明的方法制成的棉具有充分均匀的质量。
最后，应该强调的是本发明并不限于通过喷吹法成棉的玻璃熔体，例如对用于通过所谓的TEL法(离心滚筒法)成棉的玻璃熔体也是有利的。
权利要求
1.用于将不透光的玻璃熔体制成棉，如由玄武岩制成的玻璃熔体通过喷吹法制成棉的装置，它具有熔体供料装置(1)和成棉组合元件(2)，该供料装置(1)具有供料通道(3)和后面的分配通道(4)，它带有通向成棉组合元件(2)的出口(5)，熔体(7)可以从表面加热，其特征在于，至少在靠近分配通道(4)的区域中在供料通道(3)的底部设有至少一个作为热障或主动绝热体的加热装置(8)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该加热装置(8)设置在供料通道(3)的底部。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该加热装置(8)与供料通道(3)的壁(9)组成一体。
4.根据权利要求1-3中任意一个所述的装置，其特征在于该加热装置是以一种具有相对较小加热能力的电加热装置的形式形成的。
5.根据权利要求1-4中任意一个所述的装置，其特征在于具有加热装置(8)的供料通道(3)的区域是以靠近分配通道(4)的常规供料通道(3)的延伸部分(10)的形式形成的。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于该加热装置(8)是以具有一个或多个加热元件的电加热装置的形式形成的，它所具有的最小加热能力与该供料通道(3)向下的散热量相对应。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于至少设置了两个加热元件，它们被设计成电阻加热元件并且沿着熔体流动的方向连续布置。
8.用于将不透光的玻璃熔体制成棉，如由玄武岩制成的玻璃熔体通过喷吹法制成棉的方法，它采用权利要求1-7中任意一个所述的装置，该玻璃被熔化，熔体(7)通过供料通道(3)和后面的分配通道(4)由出口(5)而送入成棉组合元件(2)中，熔体(7)可以从表面加热，其特征在于该供料通道(3)，或熔体(7)至少在靠近分配通道(4)的区域中在底部保持加热以补偿热损失。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于该底部加热的能力被设计成至少大部分避免该供料通道(3)向下的散热。
全文摘要
一种用于将不透光的玻璃熔体制成棉，如由玄武岩制成的玻璃熔体通过喷吹法制成棉的装置，该装置配有熔体供料装置(1)及成棉组合元件(2)，该供料装置(1)具有供料通道(3)和后面的分配通道(4)，它带有通向成棉组合元件(2)的出口(5)。为了使在成棉组合元件(2)之前的区域中的玻璃温度均化，该供料通道(3)至少在靠近分配通道(4)的区域中在底部具有一个加热装置(8)，该加热装置(8)作为热障或主动绝热体，并且较好是以一种电阻加热装置的形式形成。
文档编号C03B7/00GK1114505SQ94190670
公开日1996年1月3日 申请日期1994年8月23日 优先权日1993年9月10日
发明者乔基姆·梅勒姆 申请人:伊索福圣戈班公司