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Einrichtung zum Herstellen von Fäden aus einem thermoplastischen
Ausgangsmaterial
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Herstellen von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere von Glasfäden, bei der das geschmolzene Material in Form von Fäden durch Öffnungen getrieben wird, die in mehreren übereinanderliegenden Reihen in einem die Umfangsfläche eines rotierenden Körpers bildenden Band angeordnet sind, und bei der die Fäden von ihrem Austritt aus den Öffnungen an einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit und Temperatur ausgesetzt sind.
Es wurde schon vorgeschlagen, das Schmelzgut im erhitzten Zustande aus Öffnungen der peripherischen, vorzugsweise zylindrischen Wand eines Hohlkörpers austreten zu lassen, wobei die Öffnungen in mehreren übereinanderliegenden Reihen, z. B. 2-20, angeordnet sind, und dabei das austretende Material einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit auszusetzen. Eine bekannte Vorrichtung weist einen allseits geschlossenen, an seinem grössten Umfang mit siebartigen Öffnungen, an der Oberseite mit einer Zufluss- öffnung und einer Heizvorrichtung ausgerüsteten Schleuderbehälter auf, der von einer ringartigen Luftdüse zum Zuführen der Druckluft zweckmässig schräg zur Richtung der austretenden Fäden umgeben ist.
Im besonderen wurde vorgeschlagen, die aus den Öffnungen austretenden Fädchen aus plastischem Material einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit und Temperatur auszusetzen, der aus Entspannungsöffnungen einer ringförmigen Verbrennungskammer austritt, der die Fädchen einer brüsken Richtungsänderung unterwirft und sie durch eine energische Streckung in feine Fäden verwandelt.
In älteren Patentschriften wurde u. a. vorgeschlagen, den zur Streckung verwendeten Gasstrom durch besondere Ausbildung der Vorrichtung zu richten, etwa durch eine besondere Formgebung der Wand, wel-
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pers oder durch Gehäuse, die diesen umgeben. Auch wurden pneumatische Mittel, wie Gasströme, die um oder unterhalb des Drehkörpers verlaufen, vorgeschlagen.
Die Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung derartiger Vorrichtungen und besteht im wesentlichen darin, dass der Erzeuger der Gasströme im Verein mit dem rotierenden Körper, ausgehend von der Blasdüse durch an diese anschliessende Wände eine kanalartige Gasführung bildet, deren Querschnitt zunächst bis in den Bereich der ersten Reihe der Öffnungen zunimmt, so dass sich der Gasstrom den Kanal voll ausfüllend ausbreiten und beruhigen kann, und sodann, begrenzt durch eine zur Umfangsfläche des rotierenden Körpers parallele Wand, mindestens über den Bereich von der ersten bis zur letzten Reihe der Öffnungen, unter Ausbildung eines Ringraumes um die Zone der Öffnungen, in welchem der Gasstrom durchwegs gleichmässige Temperatur und Geschwindigkeit besitzt,
konstant ist und gegebenenfalls um die Umfangsfläche des rotierenden Körpers eine einen hochfrequenten Strom führende Spule vorgesehen ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung gestattet eine verbesserte Regelung des Gasstromes, der auf die Glasfäden einwirkt, vor allem ab dem Punkte, wo er seinen Erzeugungsort verlässt, bis zur letzten Reihe der Austrittsöffnungen, u. zw. in der Weise, dass die Fädchen einer gleichmässigen Gasbehandlung unterworfen sind, und dadurch Abweichungen im Durchmesser und in der Länge derselben weitgehend eingeschränkt sind. Man gelangt dadurch zu Fäden mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere mit hoher Zugfestigkeit. Es wurde festgestellt, dass diese Vorzüge sogar dann auftreten, wenn der Drehkörper an seiner Oberfläche eine sehr grosse Anzahl von Austrittsöffnungen aufweist.
Wie bereits erwähnt, erfüllt der Gasstrom hoher Temperatur und Geschwindigkeit völlig die Führung
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zwischen der Verbrennungskammer und den ersten Reihen der Öffnungen, aus denen das Material austritt, so dass jeder fremde Luftzutritt abgeriegelt ist. Der Druck des Gases verhindert auch, dass Luft durch den Spalt eintritt, der notwendigerweise zwischen dem rotierenden Körper und der Gasführung vorhanden sein muss. Der Gasstrom erfüllt aber auch den ganzen Raum, der ihm im Bereiche der Austrittsöffnungen zur Verfügung steht.
In an sich bekannter Weise können am Ausgang des Ringraumes Kühlvorrichtungen zur Härtung der Fäden vorgesehen sein. Durch diese können kühlende Gasströme oder zerstäubte Flüssigkeiten gegen das heisse Material geschleudert werden. Beispielsweise kann Luft in einen nach dieser Zone nach Art eines Venturirohrs angeordneten Führungskanal eingeführt werden. Am Ausgang des Ringraumes kann zur Verhinderung einer Wiedervereinigung der Fäden in an sich bekannter Weise eine weitere Gasführung vorgesehen sein.
Es wurde festgestellt, dass der Gasstrom hoher Geschwindigkeit, wenn er mit den Fäden in Kontakt kommt, in der Temperatur sehr genau geregelt sein muss, da sonst die mechanischen Eigenschaften der Fäden leiden würden. Zu diesem Zweck kann eine Mischeinrichtung für das Gas, das aus der Verbrennungskammer kommt, mit einem genau bemessenen gekühlten Gas vorgesehen sein, u. zw. oberhalb des Raumes mit den Austrittsöffnungen für das Schmelzgut.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann vorteilhaft mit jenen vereint werden, die bereits Gegenstand älterer Schutzrechte der Inhaberin sind und die die Führung der Gase im Raume gegenüber den Austritts- öffnungen für das Schmelzgut betreffen. Auch kann die erfindungsgemässe Vorrichtung mit jenen bekannten mechanischen oder pneumatischen Einrichtungen kombiniert werden, die das Ziel verfolgen, den die Fäden mitführenden Gasstrom zu leiten, um ein Wiedervereinen der Fäden zu verhindern.
In der Folge wird die Erfindung an Hand der Zeichnung durch einfache Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei in den Fig. 1 - 6 je eine Ausführungsform im Schnitt dargestellt ist.
In den Figuren ist der Drehkörper mit 1 bezeichnet. Er besitzt eine zylindrische Wand 2, die von Öffnungen 3 durchbrochen ist, durch die das Schmelzgut in Form von Fäden durchtritt. Die Wand 2 kann mehrere übereinander angeordnete Reihen von Öffnungen aufweisen, beispielsweise 2 - 20.
Bei den dargestellten Ausführungsformen kommt das erhitzte und eine hohe Geschwindigkeit aufweisende gasförmige Medium aus einer Verbrennungskammer 4. Diese Kammer hat die Form eines hohlen
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der den rotierenden'aus dem das gasförmige Medium austritt.
Gemäss der Ausführungsform nach Fig. 1 enthält der Führungskanal für das gasförmige Medium, der dieses vom Spalt 4a bis mindestens zur letzten Öffnungsreihe leiten soll, einen äusseren geneigten Teil 5a und darauffolgend einen zylindrischen Teil 5b, sowie einen inneren durchwegs geneigten Teil 6. Die Tei- le 5a und 6 bilden einen Kanal 7 der in Richtung des Gasstromes an Querschnitt zunimmt, indes der Teil
5b mit der Wand 2 einen ringförmigen Kanal 8 mit praktisch gleichbleibendem Querschnitt über dem Be- reich der Wand 2 bildet. Der Gasstrom wirkt daher in gleicher Weise auf alle Fäden ein, die aus den Öff- nungen austreten. In dieser Zone gleichen Querschnittes weist der Gasstrom an allen Punkten einigerma- ssen gleiche Temperatur und Geschwindigkeit auf.
Man bemerkt, dass von dem Gasstrom dank seines Druckes, den er am Ausgang der divergierenden
Zone 7 besitzt, ein geringer Anteil durch den notwendigerweise vorhandenen Spalt zwischen dem Rand der Wand 6 und der Wand 2 austreten wird. Unerwünschte Luftzutritte sind daher verhindert. Alle Bautei- le, die den Kanal bilden, können aus geeignetem hitzebeständigem Material gefertigt sein. Vorteilhaft können sie auch mit einer solchen Abdämmung 14 versehen sein.
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entsprechenden Temperatur zu halten und auf diese Weise zur Vergleichmässigung der Temperaturverhält- nisse weiter beizutragen.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 folgt dem divergierenden Teil 7 ein horizontaler Teil 10 mit gleichem Querschnitt, der in den Kanal 8 mündet, der die Wand 2 umgibt. Diese Anordnung bewirkt eine
Steigerung der Gleichmässigkeit hinsichtlich Temperatur und Geschwindigkeit des Gasstromes im Ka- nal 8.
Man kann auch die äussere Kanalbegrenzung durch eine Wand 5c und die innere durch eine dazu par- allele Wand 11 verlängern, so dass ein Kanal 12 entsteht, der den Kanal 8 fortsetzt und den die Fäden mitreissenden Gasstrom und diese selbst leitet. Die Wand 11 kann mit dem Drehkörper 1 fest verbunden i sein.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 fällt der Kanal 10 weg, und am Ausgang der Leitung ist ein
Kanal 13 mit zunehmendem Querschnitt, gebildet aus den Wänden 5c und 11, vorgesehen.
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Am Ausgange der Verbrennungskammer kann man Lufteinlässe 23 vorsehen, um die Temperatur des Verbrennungsgases zu vermindern bzw. zu regeln.
Die Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführungsform, bei welcher das aus der Verbrennungskammer austretende Gas mit bei 15 senkrecht hinzutretender Luft gemischt wird. Dieser Luftzutritt ist regelbar, um die Temperatur des Gases zu verändern. Die Gasführung besteht aus zwei Wänden 16a, 17a, die einen konvergierenden Kanal 18 bilden, und aus zwei Wänden 16b, 17b, die einen divergierenden Kanal 19 bilden. Der Kanal 19 ist von einem im Querschnitt gleichmässigen Kanal 20 gefolgt, der von den Teilen 16c, 17c gebildet ist. Dieser Kanal 20 erstreckt sich über die ganze Breite der Wand 2 und über ein Stück vorher. Schliesslich bilden die Teile 16d und 21 einen Kanal 22 mit vom Kanal 20 an wachsendem Querschnitt.
Bei der Anordnung nach der Fig. 4 erfolgt eine an sich bekannte Härtung mit Hilfe einer zerstäubten Flüssigkeit, die aus Düsen 24,25 austritt, die die Wände 5c und 11 durchqueren.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird die an sich bekannte Härtung mit Luft herbeigeführt, die in einem Zwischenraum 26 zugeführt wird, der zwischen dem Ausgange des Kanals 8 und einem ringförmigen Trichter freigelassen ist. Zum Zuführen von flüssigen oder gasförmigen Medien können auch an sich bekannte Düsenkronen 29,30 vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Herstellen von Fäden aus einem thermoplastischen Ausgangsmaterial, vorzugsweise von Glasfäden, bei der das geschmolzene Material in Form von Fäden durch Öffnungen getrieben wird, die in mehreren übereinanderliegenden Reihen in einem die Umfangsfläche eines rotierenden Körpers bildenden Band angeordnet sind, und bei der die Fäden von ihrem Austritt aus den Öffnungen an einem Gasstrom hoher Geschwindigkeit und Temperatur ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Erzeuger der Gasströme im Verein mit dem rotierenden Körper (1), ausgehend von der Blasdüse durch an diese anschliessende Wände eine kanalartige Gasführung (7,8) bildet, deren Querschnitt zunächst bis in den Bereich der ersten Reihe der Öffnungen zunimmt, so dass sich der Gasstrom, den Kanal voll ausfüllend, ausbreiten und beruhigen kann, und sodann,
begrenzt durch eine zur Umfangsfläche (2) des rotierenden Körpers parallele Wand (5b), mindestens über den Bereich von der ersten bis zur letzten Reihe der Öffnungen, unter Ausbildung eines Ringraumes (8) um die Zone der Öffnungen, in welchem der Gasstrom durchwegs gleichmässige Temperatur und Geschwindigkeit besitzt, konstant ist, und gegebenenfalls um die Umfangsfläche des rotierenden Körpers (1) eine einen hochfrequenten Strom führende Spule (9) vorgesehen ist.