熔化物質流位置的確定的製作方法

2023-05-10 23:12:56

專利名稱：熔化物質流位置的確定的製作方法
技術領域：
本發明涉及生產礦物纖維的方法，其中熔化的物質落到一個具有似近水平軸線的轉盤的周邊，該轉盤將熔化的物質分配給其它的轉盤，這些轉盤通過離心作用將熔化的物質形成纖維。本發明特別涉及按照專利申請EP-A-0167508或EP-A-0059152中專門描述的方法，用玻璃組分、或鼓風爐渣或玄武巖形成礦棉的方法。
在這些方法中，重要的是控制熔化的物質流衝擊到第一轉盤的衝擊點的位置，不僅要控制在轉盤切線方向的位置，還要控制軸向位置，在轉盤切線方向的位置影響所有對後面轉盤的衝擊。實際上兩種情況都依賴於軸向位置。在穩定狀態，轉盤的軸向溫度是不均勻的，熔化的物質大大地加熱了衝擊區，而與其相鄰的區域依舊較冷，因此，上述區域的不受控制的移動冷卻了在每個轉盤上的熔化物質，從而明顯地迅速改變了拔絲操作條件;至關重要的是這種類型的移動要在機器操作員的控制下進行。但是，定期移動接觸熔化材料的區域具有一定益處，因為這樣做可使轉盤表面的磨損均攤在軸向的整個長度上。在這些條件下，關鍵是要精確知道熔化的材料在空間中的位置。這是控制這個位置的必要條件。
對落向拔絲機的熔化的物質流進行光學測量的方法是公知的。其中的某些方法涉及通過直接噴吹熔化的物料來確定和穩定生產纖維所用的熔化物流的位置。所提出的這種方法要求能在軸向觀測到所說的物流，按照所說的方法進行這種觀測是可能的，因為物流在爐子產生纖維的準確時刻突然產生明顯的偏轉，甚至消失(爐子的軸與物流垂直)。
在其它的方法中，用CCD攝像機在拔絲機上觀測熔化的物流，其目的是要知道垂直流的寬度，並且使用輻射探測器測量物流的速度。進行這兩種測量的目的是計算物流的流率。
本領域的技術人員還知道使用CCD攝像機來確定目標位置，甚至於使用機械的、電的信息系統控制其相對位置或相對移動。光電觀測系統實際上是為此目的專門設計開發的。
本發明的目的是提供確定熔化的物流相對於拔絲機的相對位置的一種方法，該方法準確、可靠、並且和生產中的擾動無關。
按本發明的測量方法和設備還能控制熔化的物流相對於拔絲機的相對位置，或者保持該相對位置恆定不變，或者按可控的方式改變該相對位置。
文件DD-B-292439建議穩定自由下落的矽酸鹽基的熔化物流和拔絲機的相對位置，該拔絲機主要包括一個噴咀，該噴咀在水平方向起作用，即在垂直於物流起始方向的方向上起作用。因此在噴咀的下遊方向，沿水平方向輸送所有的熔化的物質，從而可能從下到上對物流的端部進行光學觀測。因此在該文件描述的系統中，通過移動拔絲機的機械裝置的作用，能夠保持熔化物流的像相對於一個探測器固定不動，該像是由觀測系統成在連接到拔絲機的這個探測器上的。
包括確定熔化物流的位置和穩定物流相對於拔絲機的相對位置的裝置在內的DD-B-292439中的系統對所說的拔絲方法來說是非常特殊的。該系統不能推廣到熔化的物質接連落向幾個轉盤的拔絲機上，這些轉盤的水平軸線近似相互平行。
在例如歐洲專利申請EP-A-479676中描述了在物流落向拔絲機期間估算物質流的光學方法，該方法主要用來測量流速。使用具有水平測量方向並稱之為CCD(電荷耦合器件)的線性攝像機觀測熔化的物質流，設置兩個輻射探測器，一個在另一個的上方，其間的距離是精確已知的。所進行的測量一方面是物流的寬度，另一方面是在連續的通路中在兩個探測器中的每一個探測器的前方有區別特徵的時間。後一種測量能給出速度，第一種測量能給出這個斷面部分的指示值，兩個部件結合起來能提供正在降落的物質流的流量。
本發明提出了一種由高熔點的熱塑性物質製取礦物纖維的方法，它包括將所說的物料熔化並將該熔化狀態的物料以一股物流的方式分配在拔絲機的一個轉盤上，該拔絲機可能有幾個轉盤，其中或者通過對物流本身進行光學測量從而確定衝擊第一轉盤的衝擊點位置，或者通過直接測量在一個轉盤周邊上的所說熔化狀態物質的位置，一方面在近似垂直於物流的豎直平面的方向，另一方面在近似平行於物流的豎直平面的水平方向確定物流相對於轉盤的位置。物流在近似垂直於物流豎直平面的方向上的位置最好是通過對物流本身的光學測量來確定。另一方面，在近似平行於物流的豎直平面的水平方向上通過對物流本身的光學測量來確定物流在第一轉盤上的衝擊點的位置，這種確定是通過計算光學測量結果和熔化流的已知起始點的位置得到的。
當用於本發明方法的拔絲機包括幾個轉盤並進行熔化狀態物料的位置測量時，最好在第一或第二轉盤上進行這種測量，並且最好用光學測量，光學測量用CCD攝像機進行。
按照本發明，利用所確定的結果控制物流在第一轉盤上的衝擊點位置，並且利用物流在一個方向上的相對位置的確定結果來控制物流的相對移動和拔絲機的相對移動，進而應用在轉盤周邊的光學觀測結果來確定熔化的物料在這裡的寬度。
類似地，本發明還涉及一種用熔化的熱塑性物質製取礦物纖維的設備，它包括一個熔爐、一個用於分配熔化的物質流的裝置、以及用於分配熔化的物質和/或離心出纖維的轉盤，特別是該設備還包括一個光學觀測部件，該部件幾乎掃描一個轉盤的母線，並且還包括另一個光學觀測部件，在第一個光學觀測部件掃描該轉盤的母線和熔化物流的同時，該另一個光學觀測部件掃描一個幾乎垂直的豎直部分。
光學觀測裝置形成CCD攝像機的一部分，並且或者是熔化物流的分配部件配備移動裝置，或者拔絲機配備移動裝置，在這兩種情況下，這些裝置的作用方向都近似平行於光學觀測部件的掃描方向。再者，用一個電的和/或電子的系統按照光學觀測部件提供的指示值的變化來控制這種移動裝置。
附圖及其說明將使公眾理解本發明。


圖1表示具有本發明第一種變型的拔絲設備;
圖2是另一種變型;
圖3表示保護在安裝設備中的攝像機;
圖4是本發明設備的一個示意圖，展示拔絲機的移動;以及圖5和圖6類似，圖5表示在沒有進行位置調節情況下物流位置的測量記錄值;圖6表示在進行了位置調節情況下物流位置的測量記錄值。
在圖1所示的設備中，將諸如巖石、礦渣之類的熔化的礦物質2的液流1傾注在一組鋼轉盤3、4、5、6中的一個鋼轉盤的外表面上，這組鋼轉盤均以2000-10000r/min的速度圍繞大致垂直於液流方向的軸旋轉。
每個盤3、4、5、6的直徑約為10到50cm，厚度約為5到15cm。
熔化物流1的溫度在1000℃和1900℃之間，傾注在轉盤3、4、5、6的熔化物料的流量為0.5-10t/h左右。一般說來，第一個盤3較其它的盤小，主要用來將稠密的液流轉變成次級加速液流。
藉助於水的循環(圖中未示出)使挨近熔化物質處的轉盤外表面溫度保持在低於800℃。
抵達轉盤上的熔化物流分成兩個部分，一部分依然附著在轉盤上，另一部分被拋出。在盤4、5、6上，粘著的熔化物質變成細滴，在離心力作用下以纖維的形式被抽出。
圖1中，熔化的礦物質2是由滑槽7輸送的，由圖中未示出的熔化設備(例如沖天爐)的出口供料。按本發明的一種變型，最好為滑槽7提供移動裝置，該移動裝置可在平行於轉盤軸線的方向和垂直於第一方向並且一般來說像第一方向那樣是水平方向的另一方向上移動。這些移動裝置(例如電的隨動裝置)在圖1中沒有表示出來。可以不使用滑槽7，有時可以使用稱之為穩定裝置的中間儲存罐，例如歐洲專利申請EP-A-495723中所述;這種罐的主要作用是調節熔化礦物2的液流1的溫度和流量。如果使用穩定裝置，最好也要設置類似於滑槽7設置的用來實施本發明方案的移動裝置，按本發明的方案，不僅需要用該移動裝置獲得熔化礦物流1的位置，而且也需要相對於固定的拔絲機控制該位置。
圖1中有一個掃描直線區域9的第一攝像機8，圖1中的物流1和攝像機8位於同一個垂直平面內，在這種情況下攝像機8可以跟蹤熔化物流1沿垂直於該平面的水平方向的移動。
圖1中，攝像機8的觀測軸線10平行於轉盤的軸線。測量方向與機器的移動方向相同有實際的益處。但是由於攝像機8安裝在拔絲機周圍的極其密集的環境中，因此攝像機8的軸線10的方向可能略微偏離這個位置。即使軸10不垂直於測量方向9，用攝像機8提供的測量數據也能很容易地推導出物流1沿方向9的準確位置。
進一步參照圖1，其中還有一個第二攝像機40，攝像機40在水平方向41觀測物流1，它幾乎包含在物流1的垂直平面內。
在某些設備上可能發生的特殊的情況是，物流1永遠是完全垂直的。在這種情況下必須遵守的唯一原則是使測量方向9和41最好是水平的並且大致相互垂直。但物流1的速度在其起始部分一般都有一個水平分量，其原因或者是使用了如圖1所示的滑槽7，或者是因為設置了穩定裝置，穩定裝置在垂直平面內轉動，也使物流1出口的軸線在確定物流1的垂直平面內轉動。
在這種情況下，將攝像機8和軸線10近似地定位在同一平面內，並將攝像機40的測量方向41也定位在所說的這個平面內。
對於機器操作員至關重要的是要知道、並且如果可能還要控制物流1在第一轉盤3上的衝擊點42。在使用攝像機8的情況下，如果知道了物流1在測量區9上的位置，就足以知道點42在切線方向上的位置。但在平行於轉盤軸線的另一方向，除了在點42附近進行這種測量(這是很困難的)外，合適的作法是進行校正，以便從軌跡41上的點43和物流1的起始點44(該點是已知的)的位置得到所要尋找的位置42。要應用的校正工作本領域技術人員完全有能力擔任，或者使用經驗方法，通過改變點44處速度的水平分量，例如通過改變流量的方法進行校正，或者首先假定軌跡形狀為拋物線通過計算進行校正。
為了確定物流1沿平行於轉盤軸線方向的位置，按本發明的第二種變型，設置如圖2所示的第二攝像機11，使其能夠觀測到圖2中的一個轉盤(在圖2中是轉盤4)的周邊。為此，將攝像機11和它的觀測軸線12都定位在和物流1的平面垂直的一個平面內，該平面在圖2中靠近所說轉盤的對稱平面，使其不在轉盤拋出的非纖維顆粒的軌道上。
對物流1不進行直接觀測有重大好處;這樣做實際上避開了對測量結果引入校正值。
使用攝像機(如攝像機11)進行光學觀測僅是實施本發明的第二種變型的一種方法。使用輻射探測器(如在文件EP-A-479676中的輻射探測器)可獲得同樣的結果，特別是在要使熔化的材料總處於轉盤的同一區域的情況下更具如此。
顯然，由於物流1的總的軸向移動包含到達各個轉盤3、4、5和6的連續流的完全相同的移動，因此觀測它們中的哪一個並不重要。
圖3中示出保護每個攝像機的外罩。圖中所示的攝像機8包括它的鏡頭13和它的觀測軸線10。外罩14包括一個盒15，盒15的一端16是開通的。在盒15的上部有一個開口17，可由此引入氣流，此氣流與纖維、塵埃、蒸氣等的進入方向相反，從而可對攝像機8的鏡頭進行保護。
攝像機8和攝像機9類似，都是電荷耦合器(CCD)型的攝像機。試驗期間，使用購自ControleVisionIndustrie公司的、配有1728個象素的小型湯姆遜杆的攝像機。將每個攝像機的流量信號發送到一個微處理器上，微處理器從所接收的信號得到如下信息
物流1是否存在;
物流1相對於參考系統的位置。對於攝像機8，該參考系統沿測量方向9定位固定;對於攝像機40，參考系統沿測量方向41定位固定;對於攝像機11，參考系統沿測量方向18定位固定。
本領域的技術人員的習慣作法是一方面分析由攝像機8提供的信號並且另一方面分析由攝像機40或11提供的信號，由此即可確定熔化物料的位置。
圖4表示的是控制物流1相對於拔絲機轉盤的位置的第二種變型系統。在這種情況下，物流1是直接從配有流量控制系統的沖天爐30的出口31引出的，因此物流1是固定的。藉助於例如滑軌系統移動整個拔絲機33，就可實現對物流1衝擊轉盤3上的衝擊點32的控制。
這種移動最好在兩個相互垂直的水平方向上進行，第一方向34平行於轉盤軸線，第二方向35垂直於該轉盤軸線。
在圖4所示的情況下，攝像機8和11最好與拔絲機33機械相連。
圖5表示的是由軸向的攝像機11所記錄的物流1的位置隨時間變化的軌跡19，其中對物流1的位置沒有進行調節。橫坐標20表示時間，單位是1/4小時;縱坐標21表示熔化物料的軌跡位置，單位是mm。由圖5可見，在一個小時內物流1移動了約20mm。除開曲線中間部位的突然下降外，該軌跡位置是緩慢漂移的。
熔化物流衝向第一轉盤的軸向位置的這種變化，以及隨後的熔化物流衝向所有轉盤的位置的這種變化，都對拔絲操作產生有害的影響。當熔化的物料到達轉盤較冷的區域時，熔化物料附著到轉盤上的數量較少，因此就不太容易進行拔絲操作，拋向下一個轉盤的物料比例增大，使機器的運行不穩定。
不僅本發明的設備(在兩個實施例中的設備)可以跟蹤熔化礦物流這種偏移，尤其是在轉盤軸向上的偏移，而且通過例如設在穩定裝置的滑槽7附近的適當裝置的作用，利用收集到的信息可以迅速校正這種偏移。因此，對於圖1或圖2中的滑槽7，電的隨動裝置(圖中未示出)可使其在兩個相互垂直的方向上偏移，一是在滑槽的軸向(即約在攝像機40和11的掃描方向41和18)二是在平行於攝像機8的掃描方向9。分別由攝像機8和攝像機40或11開始的每個測量序列結束時收集到的指示值可以立即作用在兩個電隨動裝置中的每一個上，從而可返回到物流1在轉盤3上的同一個參考點，即從整體看，物流1衝擊轉盤3的衝擊點是同一個點。
圖4中的系統顯然能產生相同的結果，只是在圖4的系統中物流1和拔絲機33之間的相對移動是通過移動拔絲機33獲得的。
與圖5相比較，圖6表示的是本發明的方法是如何使物流1穩定住的。在這種情況下，要啟動調節系統，即如果探測到位置偏移，要啟動相應的電隨動裝置以便對這種偏移進行補償。要得到圖6所示的結果，就要採用本領域技術人員公知的比例調節方法。其結果如圖6所示，獲得了大約幾個毫米的穩定性，只是在軌跡的中部有一可以看見的波動，這一波動和沿流1的長度方向的明顯的「蠕動」相對應，這種蠕動是產生偏移的原因所在。
然而，可以以一種受控的方式移動熔化物料衝擊在第一轉盤上的衝擊點。例如可在轉盤3、4、5、6整個使用期間沿其圓盤母線逐漸移動這個衝擊點，使得在兩次更換轉盤之間的整個生產期間轉盤的整個有效工作表面受到均勻的磨損。
按本發明的方法還允許把攝像機11的指示值用於其它的目的。在確定所考察區域下方的區域的寬度(即，被熔化物料覆蓋的區域的寬度)時，可獲得有關該方法的進一步的有用信息，特別是有關遭受逃離轉盤的熔化物料(打擊)的危險性的有用信息(即使物料降落的位置受到控制也有危險存在)，從區域的寬度可獲得有關溫度和/或粘度、物料在轉盤上的「附著性」方面的信息，並且因此得到有關拔絲操作特性的信息。
和以前的方法相對照，按本發明的方法得到的結果更加可靠。因此測量結果可用來控制拔絲過程，如果沒有這種可靠性，就不可能進行這種控制。
對礦物流進行直接測量，即使在進行校正的情況下，也存在著另一個缺點。物流1不總是圓柱形的，並且可能發生無規則性，尤其是「蠕動」時，此時液滴從滑槽7的邊緣或出口31逸出並沿物流1滑下。當直接測量物流1時，這些不規則性幹擾了測量結果。如果攝像機11直接觀測物流1，則不能避免這種無規則性。在攝像機11觀測轉盤4的測量區18附近，對物流1可能存在的不規則性進行了補償，將不規則性「平滑掉」，特別是能使「蠕動」完全不會干擾測量結果。
由此可以看出，本發明的方法對提出的問題提供了一個精巧的解決方案。
權利要求
1.一種由高熔點的熱塑性物料獲得礦物纖維的方法，包括熔化所說的物料，並且以物流(1)的形式向可能包括幾個轉盤的拔絲機的一個轉盤(3)分配處於熔化狀態的該物料，其特徵在於，或者通過對物流(1)本身進行光學測量從而確定物流(1)在第一轉盤(3)上的衝擊點位置，或者通過直接測量在一個轉盤的周邊所說熔化狀態物料的位置，一方面直接在近似垂直於物流(1)的豎直平面的方向(9)，另一方面在基本上平行於物流(1)的豎直平面的水平方向(41，18)上確定物流(1)相對於轉盤的位置。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，物流(1)在近似垂直於物流(1)的豎直平面的方向(9)上的位置是通過對物流(1)本身的光學觀測確定的。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，通過在近似平行於物流(1)的垂直平面的水平方向(41)上對物流(1)本身進行光學測量確定物流(1)在第一轉盤(3)上的衝擊點(42)的位置是一方面通過計算光學測量的結果，另一方面根據該礦物流的起始點(44)的已知位置來完成的。
4.如權利要求1至3中任何一項所述的方法，其特徵在於，拔絲機包括幾個轉盤，對熔化狀態物料位置的測量是在第一或第二拔絲轉盤上進行的。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，對在轉盤周邊物料位置的測量是通過光學觀測完成的。
6.如權利要求2至4中的任何一項所述的方法，其特徵在於，光學觀測是通過CCD攝像機完成的。
7.如前述權利要求中任何一項所述的方法，其特徵在於，使用物流相對位置的測量結果來控制物流在第一轉盤上的衝擊點的位置。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，應用在一個方向上物流的相對位置的測量結果來控制物流和拔絲機幾乎在同一方向上的相對移動。
9.如權利要求4至8中任何一項所述的方法，其特徵在於，對轉盤周邊進行的光學觀測確定了這裡熔化物料的寬度。
10.如權利要求7至9中任何一項所述的方法，其特徵在於，在兩次更換轉盤的生產期間，熔流在第一轉盤上的衝擊點沿圓盤母線移動，即沿圓盤的有效寬度移動。
11.一種用熔化的熱塑性物料製取礦物纖維的設備，包括一個熔爐、用於分配熔化物流的裝置、以及用於分配熔化的物質和/或離心出纖維的轉盤，其特徵在於，該設備還特別地包括一個光學觀測部件，該部件大致沿轉盤的母線掃描。
12.如權利要求11所述的設備，其特徵在於，該設備還包括另一個光學觀測部件，該另一個光學觀測部件在第一光學觀測部件掃描該轉盤的母線和熔化物流的同時，掃描一個幾乎垂直的豎直部分。
13.如權利要求11或12所述的設備，其特徵在於，這兩個光學觀測部件形成CCD攝像機的一部分。
14.如權利要求12或13所述的設備，其特徵在於，用於分配熔化物料的部件裝有移動裝置，該移動裝置可在近似平行於光學觀測部件掃描方向的方向移動。
15.如權利要求12或13所述的設備，其特徵在於，用於分配熔化物料和/或離心出纖維的轉盤是拔絲機的一部分，拔絲機裝有移動裝置，移動裝置可在近似平行於光學觀測部件掃描方向的方向移動。
16.如權利要求14或15所述的設備，其特徵在於，電的和/或電子系統按照光學觀測部件測得的指示值控制移動裝置。
全文摘要
本發明涉及在具有水平軸線的轉盤(3，4，5，6)上用離心法由熔化物流(1)生產礦物纖維的方法。提供光學方法來確定熔化物流(1)相對於第一轉盤(3)的相對位置，並對該位置進行控制。該方法使用了CCD攝像機(8，11，40)。在優選的實施例中，攝像機(11)觀測拔絲機(4)的周邊。
文檔編號D01D5/00GK1093345SQ9410497
公開日1994年10月12日 申請日期1994年4月22日 優先權日1993年4月29日
發明者A·梅利南德, L·阿里艾爾 申請人:伊索福聖戈班公司