DE713702C - Behaelter zur Aufnahme von geschmolzenem Glas - Google Patents

Description

Zum Schmelzen von Glas und anderen in der Hitze plastischen Stoffen ist ein stehender Ofen bekannt, der von einem Mantel umgeben ist, in den am unteren Ende beispielsweise mittels eines Ventilators Verbrennungsluft eingeführt wird, die sich an den Ofenwänden erwärmt und am oberen Ende in den Schmelzraum überführt wird.

Gemäß der Erfindung wird ein derartiger Ofen für ein Verfahren zum Erzeugen von Fasern oder Fäden aus- und umgestaltet, bei welchem dünne, nach unten ausfließende Ströme der geschmolzenen Masse unmittelbar nach Verlassen des Behälters von im wesentlichen in der Fließrichtung der Masseströme geleiteten gasförmigen Druckmittelströmen erfaßt und zu Fasern oder Fäden ausgezogen werden. Zu diesem Zweck ist der Schmelzbehälter mit einer ihn umschließenden gasdichten, das Druckmittel (Dampf, Druckluft) aufnehmenden Kammer versehen, in deren unteren Teil die Ausflüsse des Schmelzbehälters münden und die unterhalb dieser Öffnungen einen Ausströmschlitz für die Bildung der Druckmittelströme und für den Durchtritt der von diesen ausgezogenen Masseströme besitzt. Dabei kann das Innere des Schmelzbehälters durch seine Füllöffnung mit der Druckmittelkammer in druckausgleichender Verbindung stehen. Zweckmäßig ist der Ausströmschlitz der Druckmittelkammer' in seinem Querschnitt veränderlich.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung hat folgende Vorteile. Das Druckmittel bestreicht unmittelbar die Ausfluß düsen, so daß die ausfließenden Masseströme sofort vom Druckmittel erfaßt und ausgezogen werden. Es findet also eine vollkommene Aus-' nutzung des Druckmittels statt. Außerdem wird auch die Strahlungswärme des Ofens

zur Erwärmung des Druckmittels ausgenutzt. Infolge der Druckgleichheit im Ofen und in der Druckmittelkammer kann die geschmolzene Masse durch ihr Eigengewicht ausfließen. Durch die Veränderlichkeit des Querschnitte^;

des'Ausströmschlitzes derDruckmittelkammli^-p^ilildet, welche verschiebbar auf dem Boden

lassen sich Menge und Geschwindigkeit des ausströmenden Druckmittels in wünschenswerter Weise regeln.

ο In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung" dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι einen senkrechten Schnitt durch die A^orrichtung,

) Abb. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. i,

Abb. 3 eine Einzeldarstellung der den Ausströmschlitz der Druckmittelkammer bildenden Bodenplatten besonderer Ausführung und Abb. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. 3.

Die Vorrichtung umfaßt einen Schmelzofen, der einen elektrisch geheizten, im Querschnitt ungefähr V-förmigen Behälter 11 aus Platin oder einem ähnlichen hochschmelzenden Metall oder einer Metallegierung aufweist. Der Behälter besitzt im Boden eine Anzahl von Ausflußöffnungen 13 und ist mit einem feuerfesten Mantel 12 aus Sillimanit oder ähnlichem Material umkleidet, aus welchem die Düsen 13 nach unten etwas vorstehen. Der Behälter 11 ist durch einen feuerfesten Deckel 14 abgeschlossen, welcher mit einer Füllöffnung 15 versehen ist. Der Behälter nebst Deckel ist von einem Isolierkörper 16 eingeschlossen, der in einen geeigneten Metallrahmen 17 eingefaßt ist, welcher mittels Stangen 18 an einem Gestell aufgehängt ist.

Der gesamte Schmelzofen ist von einer gasdichten Kammer umgeben, in welche Dampf, Druckluft oder ein sonstiges Gas unter Druck eingeleitet wird und die unterhalb der Ausflußöffnungen des Schmelzbehälters mit einem Ausströmschlitz versehen ist. Gemäß der gezeigten Ausführung besteht die Kammer aus einem Metallgehäuse 19 mit einem abnehmbaren Deckel 20, welcher durch eine Dichtung 21 das Gehäuse 19 gasdicht abschließt. Die Tragstangen 18 gehen durch auf dem Deckel 20 festgeschweißte Stopfbüchsen 22. Oberhalb der Füllöffnung 15 ist gasdicht durch den Deckel 20 hindurch ein Füllstutzen 23 geführt, der mit dichtschließenden Schiebern 24 versehen ist, welche es ermöglichen, daß Scherben oder sonstiges Rohmaterial von Zeit zu Zeit ohne Druckverluste in den Schmelzbehälter eingeführt werden. An den Stellen, an welchen die elektrischen Anschlüsse für den Schmelzbehälter 11 durch die Druckmittelkammer 19 hindurchgehen, sind ebenfalls Dichtungen 25 vorgesehen. Das in die Kammer 19 eingeleitete Druckmittel kann also nur durch den unterhalb der Ausflußöffnungen vorgesehenen Ausströmschlitz aus Kammer austreten. Dieser Ausströmz wird beispielsweise von zwei Platten 27

^ff3er Kammer 19 angeordnet und gegeneinander sowie zu den Öffnungen 13 mittels Schrauben 29 einstellbar sind. Diese Schrauben 7< > gehen durch die Wände der Kammer 19 hindurch und greifen mit Flachköpfen 30 in auf den Platten 27 vorgesehene Nuten 31 ein. Die Platten 27 besitzen an den einander gegenüberliegenden Innenkanten nach unten abgebogene Flanschen 32, die zwischen sich einen länglichen Schlitz bilden, welcher nach unten durch eine Öffnung 33 des Bodens 28 hindurchgeht. Die Einstellung der Platten 27 kann durch ein in einer Wand der Kammer 19 vorgesehenes Fenster 34 beobachtet werden. Bei der Ausführung des Ausströmschlitzes gemäß den Abb. 3 und 4 besitzen die Flanschen 37 größere Abmessungen als die Flanschen 32 der Ausführung nach Abb. 1 und 2. Die Plattenflanschen 37 bilden zwischeneinander einen Schlitz oder Kanal, dessen Breite durch Abstandhalter 36 bestimmt wird. Die letzteren bilden seitliche Abschlüsse des Schlitzes oder Kanals. Sie sind mit ihren 9" oberen Enderi an einem der Flanschen 37 drehbar befestigt, so daß sie verstellt werden können und der Querschnitt des Schlitzes von oben nach unten geändert werden kann. Die Abstandhalter werden durch geeignete Klemmvorrichtungen (nicht gezeigt) in ihrer jeweiligen Lage gesichert.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende. Druckluft, Dampf oder ein sonstiges Gas unter Druck wird der Kam- mn mer 19 über eine mit einem Regeh^rentil versehene Leitung 38 von einem Kompressor, Dampferzeuger o. dgl. zugeführt. Den Druck in der Kammer 19 wählt man in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher das »05 Schmelzen des Materials im Ofen 11 vor sich geht, und von dem Durchmesser, den die zu erzeugenden Fasern erhalten sollen. Bei der Herstellung von Glasfasern genügt beispielsweise unter Benutzung von Druckluft als Druckmittel ein Druck von etwa 0,210 kg/cm² bis 0,350 kg/cm², um Glasfasern mit einem Durchmesser von 6 bis 12 Mikron so schnell herzustellen, wie der Schmelzofen schmelzflüssiges Glas hergeben kann. Dieses sind gewohnlich 2 bis 2¹/., kg pro Stunde.

Das in die Kammer 19 eingeführte Druckmittel geht um den Ofen herum und tritt als Strahl mit hoher Geschwindigkeit durch den Schlitz im Boden der Kammer aus. Da sowohl die Füllöffnung 15 des Ofens als auch die Ausflußdüsen 13 innerhalb der Kammer 19

' ' liegen, herrscht sowohl ober- wie unterhalb der geschmolzenen Masse im Ofen der gleiche statische Druck, so daß geschmolzene Masse lediglich durch das Eigengewicht durch die öffnungen 13 ausfließt. Der Boden 28 mit den Platten 27 liegt so nahe an der Unterseite des Ofens, daß nur ein schmaler Raum zwischen den Ausflüssen 13 und dem inneren Ende des Ausströmschlitzes 32 besteht. Die to elektrischen Anschlüsse 26, die Sillimanitbekleidung 12 und der Isolierkörper 16 behindern den Zutritt des Druckmittels zu den Enden des Schmelzbehälters, so daß das Druckmittel im wesentlichen von entgegengesetzten Seiten durch den engen Raum zwischen dem Düsenboden des Schmelzbehälters und der Bodenplatte der Kammer 19 strömt and dabei an den Öffnungen 13 vorbeistreicht und das aus den letzteren kommende flüssige Glas mitnimmt. Das Druckmittel kühlt die geschmolzenen Glasströme, zieht sie aber gleichzeitig zufolge der bei seinem Durchgang durch den Schlitz 32 eintretenden Geschwindigkeitsbeschleunigung zu Fasern äußerst feinen Durchmessers aus, bevor diese erstarren. Da das die Fasern berührende und sie umgebende Druckmittel sich in dem Ausströmschlitz überall mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt, ist die Ziehwirkung des Druckmittels auf die Fasern nur noch durch das Gleiten beeinträchtigt, welches zwischen dem Druckmittel und der Oberfläche der Fasern eintreten kann, welches aber ver- - hältnismäßig gering ist. Aus den mittels der Vorrichtung hergestellten Gewichtsmengen an Fasern und deren Durchschnittsdurchmesser ließ sich feststellen, daß die Ziehgeschwindigkeit jeder Faser annähernd 8o°/₀ der Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels beträgt.

Da die mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den Ausströmschlitz austretende Druckluft- oder Dampfmenge 'unmittelbar ■ proportional dem Querschnitt des Schlitzes ist, läßt sich die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung noch dadurch erhöhen, daß man den Querschnitt des Ausströmschlitzes auf ein Minimum einstellt. Dieses kann durch die beiden bereits beschriebenen Mittel erreicht werden. Das eine und wichtigere dieser Mittel besteht in der Einstellbarkeit der Bodenplatten 27, welche den Schlitz bilden. Beim Ingangsetzen der Vorrichtung müssen diese Platten genügend weit auseinanderstehen, um den Durchgang- der verhältnismäßig großen Kügelchen oder Schrotteilchen geschmolzenen Materials zu ermöglichen, welche sich zunächst an den Düsen 13 bilden und von diesen abfallen, wenn dieViscosität des geschmolzenen Materials sich verringert. Sind die Düsen jedoch von diesen Teilchen- frei geworden und wird die austretende Masse fortlaufend ausgezogen, so können die Platten 27 dichter zusammengeschoben werden, so daß sich eine entsprechende Verringerung des Schlitzes und damit der verbrauchten Menge an Dampf, Druckluft o. dgl. ergibt. Wenn der Druck in der Kammer 19 gleichgehalten wird, bleibt auch bei verringertem Schlitzquerschnitt die Ziehgeschwindigkeit gleich. Falls sich im Laufe des weiteren Arbeitens wieder Schrotteilchen bilden sollten, so kann man vorübergehend den Schlitz weiter stellen, bis die Düsen wieder sauber sind.

Der Querschnitt des Ausströmschlitzes läßt sich noch weiter durch das in den Abb. 3 und 4 gezeigte Mittel verringern. Da die Länge des Schlitzes oben im wesentlichen mit der Länge des Schmelzbehälters bzw. der Düsenreihe übereinstimmen muß, kann an dieser Stelle nur eine Verringerung des Querschnittes durch die beschränkte Annäherung der Platten bewirkt werden. Wenn man jedoch, wie in Abb. 3 und 4 gezeigt, die Flanschen 37 der Platten verlängert und zusammen mit ihnen einstellbare Abstandhalter 36 benutzt, so ergibt sich ein länglicher Kanal, dessen Querschnitt man durch entsprechende Einstellung der Abstandhalter vom oberen zum unteren Ende allmählich verringern kann, so daß die Öffnung am unteren Ende des Kanals nur einen Teil der Öffnung am oberen Ende beträgt. Es ist also auf diese Weise eine weitere Verringerung des Querschnittes des Schlitzes möglich. Da eine solche Vorrichtung im wesentlichen fortlaufende Fäden erzeugt und oft mehrere Stunden ohne Unterbrechung arbeiten kann, braucht die Geschwindigkeit des Druckmittels beim Vorbeigang an den Ausflußdüsen nur so groß zu sein, daß es sich etwa ansetzendes Material mitnimmt, während die Hauptziehwirkung, durch welche die Fasern aus den Masseströmen erzeugt werden, auch in einem größeren Abstand von den Ausfluß düsen erfolgen kann. Die hier beschriebene Verringerung des Düsenquerschnittes richtet sich nach den Arbeitsverhältnissen, sie kann jedoch im allgemeinen derart sein, daß die öffnung des Schlitzkanals am unteren Ende ein Viertel bis ein Halb der öffnung am oberen Ende beträgt.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Behälter zur Aufnahme von geschmolzenem Glas und anderen in der Hitze plastischen Stoffen für ein Verfahren zum Erzeugen von Fasern oder Fäden, bei welchem dünne, nach unten ausfließende Ströme der geschmolzenen Masse unmittelbar nach Verlassen des Behälters von im wesentlichen in der Fließrichtung der

   Masseströme geleiteten gasförmigen Druckmittelströmen erfaßt und zu Fasern oder Fäden ausgezogen werden, gekennzeichnet durch eine das Druckmittel s (Dampf, Druckluft) aufnehmende, den Schmelzbehälter (iibisiS) umschließende gasdichte Kammer (19), in deren unteren Teil die Ausflußöffnungen(i3) des Schmelzbehälters münden und die unterhalb dieser Öffnungen (13) einen Ausströmschlitz (32) für die Bildung der Druckmittelströme und für den Durchtritt der von diesen ausgezogenen Masseströme besitzt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Schmelzbehälters (11 bis 18) durch seine Füllöffnung (15) mit der Druckmittelkammer (19) in druckausgleichender Verbindung steht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmschlitz (32) der Druckmittelkammer (19) in seinem Querschnitt veränderlich ist.
   
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmschlitz (32) von den Innenkanten zweier über einer Öffnung (33) des Bodens (28) der Druckmittelkammer (19) gegeneinander und zu den Ausflußöffnungen (13) des Schmelzbehälters (11) verstellbarer Platten (27) gebildet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der verstellbaren Bodenplatten (27) zu in der Fließrichtung der Ma'sseströme und des Druckmittels gerichteten Flanschen (32, 37) umgebogen sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flanschen (37) an den seitlichen Enden Abstandhalter (36) vorgesehen sind, die derart verstellt werden können, daß der Durchgang zwischen den Flanschen sich nach unten hin mehr oder weniger verjüngt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des Schmelzbehälters (11 bis 18) einerseits und den Seitenwänden und dem Boden der ihn umgebenden Druckmittelkammer (19) andererseits derart gestaltet ist, daß das in die Kammer eingeführte Druckmittel in dem genannten Zwischenraum gleichmäßig von entgegengesetzten Seiten zu den Ausflußdüsen und an diesen vorbeistreichend zum Ausströmschlitz (32) des Kammerbodens strömen kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   (ίΕηΠΓΠΚΤ IX I)FR