DE883800C - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Fasern aus Glas und anderen Mineralstoffen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 20. JULI 1953

A 3867 VIb/32 a

Die Erfindung bezieht sich auf das Erzeugen von Fasern aus Glas und anderen Mineralstoffen durch Ausziehen dünner Ströme der geschmolzenen Masse mittels eines im wesentlichen in der Fließrichtung der Ströme wirkenden gasförmigen Druckmittels.

Bei den bekannten derartigen Verfahren wird das gasförmige Druckmittel gewöhnlich in einem gewissen Abstand unterhalb des Spinnbehälters gegen die Masseströme geblasen. Dabei entsteht oberhalb des Gebläses ein Unterdruck, durch den die umgebende Luft angesaugt wird, welche ihrerseits die aus dem Spinnbehälter austretenden Masseströme mitnimmt. Das Mitnehmen erfolgt also durch einen vom Atmosphärendruck ausgehenden Druckabfall in der Richtung vom Spinnbehälter zum Gebläse.

Bei einem anderen Ziehverfahren wird, anstatt zur Herbeiführung der erforderlichen Geschwindigkeit des Ziehstromes eine vom Atmosphärendruck ausgehende Druckverminderung zu benutzen, von einem über Atmosphärendruck liegenden Druck ausgegangen, indem der Spinnbehälter von einem Druckgas umgeben wird, der sich sowohl oberhalb der Schmelze als auch am Ausfluß des Spinnbehälters auswirkt und die Masseströme mitnimmt, indem es mit ihnen durch eine verengte, in die Außenluft mündende Öffnung strömt.

Bei dem erfindungsgemäßen Ziehverfahren wird die gesamte, dem gasförmigen Druckmittel innewohnende Energie bei der Entspannung des Druckmittels in Ziehgeschwindigkeit umgewandelt, so daß sich Leistungen erzielen lassen, die mit den bisherigen Verfahren nicht erreicht werden konnten. Dieses Verfahren 'bestellt darin, daß das gasförmige Druckmittel an den Ausflußöffnungen des Spinn'behälters vorbei, die Masseströme unmittelbar ίο bei ihrem Austritt erfassend und mitnehmend, durch einen konyergierend-divergierend verlaufenden, sich der idealen Form einer Venturidüse nähernden Blaskanal geleitet wird.

Das Verfahren sieht ebenfalls vor, über der Schmelze der zu zerfasernden Masse einen beliebig regelbaren statischen Druck zu erzeugen, der von dem Blasdruck des Ziehgases unabhängig ist und deshalb beliebig hoch gewählt werden kann. Auf diese Weise ist also eine Erhöhung des Druckes möglich, unter welchem die auszuziehenden Masseströme aus den Öffnungen des Spinnbehälters ausfließen, so daß das Mitnehmen und Ausziehen der Masseströme in dem Kanal des Ziehgebläses wesentlich erleichtert wird. Zufolge der Möglichkeit, den statischen Druck oberhalb des Bades unabhängig 'zu erhöhen, hat man gleichzeitig die Möglichkeit, einen Ziehgasstrom von entsprechend erhöhtem Druck zu benutzen.

Das konvergierend-'divergierende Ziehgebläse zeichnet sich grundsätzlich durch ein fortschreitendes Anwachsen der Geschwindigkeit des Ziehgasstromes nach Passieren der Einschnürung, d. h. in dem divergierenden Teil, aus, indem jegliche Verminderung des Druckes in eine Erhöhung der Geschwindigkeit umgewandelt wird. Das Ziehgebläse ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß das Ziehgas auf Geschwindigkeit kommt, bevor es auf die aus dem Spinnbehälter ausfließenden Masseströme trifft, und dann plötzlich auf eine für das Ziehen erwünschte, noch höhere Geschwindigkeit gebracht wird. Die Zone großer Ziehgeschwindigkeit wird dadurch verlängert, daß man dem divergierenden Teil eine so große Länge gibt, daß die Gefahr von Stoßwellen vermieden wird, eine Erscheinung, die durch einen plötzlichen Geschwindigkeitsabfall hervorgerufen wird, der in dem divergierenden Teil auftreten kann, und zwar um so weiter von der Einschnürung, je höher der Druck stromaufwärts von dem Druck stromabwärts ist. Die zur Ausübung des Verfahrens der Erfindung dienende Vorrichtung, insbesondere zum Ausziehen von Glasfasern mittels Druckluft, umfaßt zweckmäßig zusammen mit einer Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten statischen Überdrucks über der im Spinnbehälter befindlichen Schmelze ein Ziehgebläse, bestehend aus zwei symmetrisch zueinander liegenden, auf entgegengesetzten Seiten der Öffnungen des Spinnbehälters mündenden Druckluftzuführdüsen und einem genau unter diesen Öffnungen gebildeten Durchtrittsschlitz ader -kanal, dessen Wände in ihrem oberen Teil den konvergierenden Teil und in ihrem unteren Teil den divergierenden Teil des Ziehgebläses bilden und nach unten Verlängerungsflächen aufweisen, um eine Ziehzone hoher Geschwindigkeit von gewünsc'hter Länge zu bilden.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Erzeugen von Glasfasern in einem senkrechten Schnitt dargestellt.

Der elektrisch geheizte und von einer hitzebeständigen Bekleidung 2 umgebene Spinnbehälter 1 dient zur Aufnahme des 'zu zerfasernden Glases und besitzt am Boden eine Reihe von Öffnungen I⁰, durch welche das geschmolzene Glas in dünnen Strömen ausfließt. Die von dem oberhalb der Schmeke liegenden Raum gebildete Kammer 3 wird unter einen statischen Überdruck gesetzt, indem von einer geeigneten Quelle kommende Druckluft 'durch eine Leitung 4 in einen in der Kammer 3 mündenden inneren Kanal eingeführt wird. Zufolge dieser Anordnung übt der statische Überdruck, der durch ein Ventil in der Leitung 4 geregelt werden kann, auf das Glas einen sehr gleichmäßigen, nach unten gerichteten Druck aus, während ein dynamischer Überdruck, welcher beispielsweise durch auf die Oberfläche der Schmelze gerichtete Luftströme erzeugt werden könnte, Wirbelungen und Unregelmäßigkeiten in dem nach unten sich bewegenden Glas hervorrufen würde.

Der Spinnbehälter wird mit dem zu schmelzenden Glas, beispielsweise in Form von Kugeln, durch eine mit Schleusenkammern versehene Speisevorrichtung gespeist, welche jede direkte Verbindung zwischen der Kammer 3 und der Außenluft verhindert. Bei der gezeigten Ausführung besitzt der Speiser zwei Schieber 5 und 6, die gestatten, durch Öffnen des oberen Schiebers 5 und Schließen des unteren Schiebers 6 und darauffolgendes Schließen des oberen Schiebers 5 und öffnen des unteren Schiebers 6, das zu schmelzende Glas dem Ofen im gewünschten Takt !zuzuführen, wobei die erforderliche Abdichtung aufrechterhalten bleibt. Es können natürlich auch ähnlich wirkende Speiser, wie beispielsweise eine mit mehreren Kammern versehene Trommel, verwendet werden.

Während der beschriebene Spinnbehälter mit Umkleidung einen auswechselbaren Teil bildet, stellt der im folgenden beschriebene untere Teil der Vorrichtung einen feststehenden Bauteil der no Maschine dar. Die gewissermaßen einen luftdichten Kasten 'bildende ganze Vorrichtung gestattet es, ohne Schwierigkeit den Spinnbehälter mit Umkleidung-ein- und auszubauen.

Das zum feststehenden Teil gehörende Ziehgebläse besitzt zwei symmetrische Düsen 7, mittels welcher Druckluft (oder ein- anderes Gas unter Druck), die von einer geeigneten Quelle durch Leitungen zugeführt wird, mit gleichmäßiger, aber regelbarer Leistung gegen die beiden Seiten der aus dem Spinnbehälter ausfließenden Glasströme geblasen wird, wobei die Druckluft den von den Pfeilen f gezeigten Weg nimmt. Die Düsen 7. sind zweckmäßig von solcher Form, daß sie unten waagerechte, ebene, glatte Wände bilden, welche die Druckluft ohne Wirbelungen in Berührung mit

den auszuziehenden Glasströmen führen und sie auf Geschwindigkeit kommen lassen, bevor sie die Öffnungen des Spinnbehälters erreicht. Dabei wird eine Abkühlung des letzteren vermieden. Senkrecht unterhalb der Öffnungen des Spinnbehälters, in einem sehr kleinen, mit Hilfe von Schrauben oder sonstwie regelbaren Abstand, befindet sidh der Durchtrittsschlitz oder -kanal 8. Der obere Teil 8^a dieses Kanals ist konvergierend und ίο sein unterer Teil divergierend. In diesen Kanal werden die Glasströme hineingeleitet, die von der Druckluft mitgenommen und ausgezogen werden. Der Blaskanal 8 wird von zwei Mundstückteilen gebildet, deren Abstand voneinander durch Schraul >en 9 geregelt werden kann, so daß sich der Kanal entsprechend verbreitern oder verengen läßt. Die Wände des divergierenden Teiles besitzen nach unten Ansatz- oder Verlängerungsflächen 10 von beträchtlicher Länge, die einen trapezartigen engen Raum bilden, aus idem die Fasern nach unten auf ein durchlässiges Förderband oder eine Unterlage gelangen, auf welcher sie sich fortlaufend in Form einer Matte ablegen.

Die Länge des Ansatzes 10 und seine Divergenz sind so bemessen, daß die von ihm gebildete Arbeitszone des Gebläses, die bei Verwendung von Druckluft als Überschallzone bezeichnet werden kann (weil die Geschwindigkeit der Druckluft in dem divergierenden Ansatz die Schallgeschwindigkeit in Luft überschreitet), ein fortschreitendes Anwachsen der Geschwindigkeit, insbesondere durch die große Länge des Ansatzes, herbeiführt. Es lassen sich auf diese Weise Ziehgeschwindigkeiten und dementsprechend beträchtlicheLeistungs-Steigerungen erzielen, die wesentlich höher als die bisher erreichten sind. Diese hohe Ziehgeschwindigkeit läßt sich selbst bei Anwendung bemerkenswert niedriger Drücke, wesentlich unter 0,2 kg/cm², erreichen, was gegenüber den bekannten Verfahren eine beträchtliche Ersparnis darstellt. Durch Anordnung eines Ventilators unter der die Fasern aufnehmenden Unterlage oder sonstwie läßt sich auch die Druckluft, nachdem sie ihre Ziehwirkung ausgeübt hat, wiedergewinnen und die während des Zusammendrückens und des Ziehens in ihr aufgespeicherte Wärmeenergie ausnutzen.

Die Vorrichtung eignet sich besonders zur Herstellung von sehr feiner und verhältnismäßig langer Glasseide, aus der sich durch Abziehen eines Bündels der Fasern, die sich in dünner Schicht auf dem Förderband ablegen, Vorgarne und ähnliche Texti!produkte erzeugen lassen.

An der beschriebenen Ausführung der Vorrichtung können innerhalb des Rahmens der Erfindung gewisse Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden. So könnte das Gebläse mit durchgehendem divergierendem Ansatz durch eine Reihe von Venturidüsen ersetzt werden, von denen je eine zu einer Ausflußöffnung des Spinnbehälters gehört. Um sich dieser Lösung zu nähern, kann bei einem Gebläse mit einem oder mehreren Paaren von konvergierenden Düsen eine Reihe von den divergierenden Teil bildenden Ansätzen vorgesehen werden, die konoidförmige .Seitenwände besitzen, wobei jedes Konoid mehreren aufeinanderfolgenden Ausflußöffnungen zugehört. Die konoidförmigen Seitenflächen können durch Geraden erzeugt sein, die unten auf waagerechten Kreisabschnitten und oben auf einer waagerechten Geraden stehen, die sich parallel der entsprechenden Reihe von Ausflußöffnungen des Spinnbehälters erstreckt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Erzeugen von Fasern aus Glas und anderen Mineralstoffen durch Ausziehen dünner Ströme der geschmolzenen Masse mittels eines im wesentlichen in der Fließrichtung der Ströme winkenden gasförmigen Druckmittels, dadurch «gekennzeichnet, daß die gesamte Energie des Druckmittels als Geschwindigkeit ausgenutzt wird, indem es an den Ausflußöffnungen des Spinnbehälters vorbei, die Masseströme unmittelbar bei ihrem Austritt erfassend und mitnehmend, durch einen kom-ergierend-divergierend verlaufenden Blaskanal geleitet wird., in dem es ohne Stoßwellen eine fortschreitend wachsende Geschwindigkeit erlangt, wobei zweckmäßig oberhalb der Schmelze ein beliebig regelbarer, den Austritt der geschmolzenen Masse aus dem Spinnbehälter unterstützender Überdruck hergestellt wird, der von dem Druck des gasförmigen Ziehmittels unabhängig ist. '
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehgebläse aus zwei symmetrischen, beiderseits der Ausflußöffnungen (i^a) des Spinnbehälters (1) mündenden Ziehgaszuführungsdüsen (7) und einem unterhalb der Ausflußöffnungen (i°) angeordneten Durchtrittsschlitz oder -kanal (8) besteht, dessen Wände mit einstellbarem Abstand oben einen konvergierenden und unten einen divergierenden Teil bilden, welch letzterer nach unten gerichtete Verlängerungsflächen (10) besitzt, und der Raum (3) oberhalb der Schmelze an eine Druckmittelzuführleitung (4) angeschlossen und mit einem eine Verbindung zwischen dem Schmelzraum und der Außenluft verhindernden Speiser (5, 6) für das ,zu schmelzende Material versehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehgaszuführungsdüsen (7) unten waagerechte, ebene, glatte Wände besitzen, an welche sich die konvergierenden Flächen (8^a) des Blaskanals (8) anschließen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehgebläse einen Teil eines feststehenden Gerüstes bildet, in welchem der Spinnbehälter (1) mit seiner hitzebeständigen Umkleidung (2) auswechselbar eingesetzt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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