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Heizvorrichtung zum Schmelzen der Enden von Stäben oder Rohren aus Glas od. dgl.
Die Erfindung befasst sich mit der Erzeugung von Fäden aus Glas oder andern in der Hitze plastischen Massen, die durch Abschmelzen von Stäben oder Rohren gewonnen werden. Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Schmelzen der Enden der Stäbe oder Rohre, damit ein einen Faden hinter sich ziehender Tropfen gebildet wird, der durch bekannte mechanische Einrichtungen, z. B. schnell umlaufende Trommeln oder Transportbänder, ausgezogen wird, wobei besonders bekannte Einrichtungen den sich anfänglich bildenden Tropfen vom Faden trennen.
Bei bekannten Verfahren zum Abziehen von Fäden von senkrecht gelagerten bzw. eingespannten Glasstäben oder Rohren verwendet man elektrisch beheizte Öfen, in denen zwei parallellaufende Heizwendeln oder -spiralen einen einzigen durchgehenden Heizschacht schaffen, durch den eine Reihe nebeneinanderliegender Glasstäbe oder -rohre durchgeführt und zu Glasfäden mechanisch abgezogen wird.
Es ist insbesondere ein Ofen bekannt, bei dem zu beiden Seiten der Enden einer senkrecht stehenden Stabreihe je eine Heizspirale vorgesehen ist, die in einem annähernd halbkreisförmigen Ausschnitt im Ofenfutter ruht, wobei der Brennraum, sich in der Einschubrichtung erweiternd, stark ausbauchend abgeschrägt ist.
Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass auf die Länge des Ofens nur eine bestimmte Menge von Glasstäben oder -rohren eingeführt werden kann, da der sich stets von neuem bildende Glastropfen einen bestimmten Abstand der einzelnen nebeneinanderliegenden Glasstäbe erfordert, der, um einen einwandfreien und störungslosenAblauf des Arbeitsprozesses zu gewährleisten, nach den Erfahrungen der Praxis mindestens 7mm betragen soll. Dies führt zu einer Beschränkung der Stundenleistung derartiger Öfen, die beispielsweise bei einem etwa 1 m breiten elektrischen Ofen heutzutage auf das gleichzeitige Abschmelzen von etwa 100 Stäben begrenzt ist.
Die Nebeneinanderreihung mehrerer der vorbeschriebenen bekannten Einheiten würde wegen der Lagerung und Anordnung der Heizspiralen in stark ausgebauchten herzfönnigenBrennräumen zu einem praktisch viel zu breiten Aggregat führen und wäre überdies unwirtschaftlich, da die Heizspiralen den grössten Teil ihrer Strahlungswärme an das Ofenfutter abgeben und nicht zum Schmelzen mehrerer Glasstabreihen gleichzeitig herangezogen werden können.
Bekannte Vorschläge bei Vorrichtungen zur Erzeugung von Glasfäden aus Stäben, die nicht in einer Reihe nebeneinander, sondern teilweise auch hintereinander und gegebenenfalls gestaffelt vorgesehen sind, dienten nicht der Vergrösserung der Anzahl der gleichzeitig verarbeiteten Stäbe, sondern hatten die möglichst gedrungene und kompakte Änderung verhältnismässig weniger Stäbe zum Ziel, um z. B. für die Erzeugung von Glasseide eine schlanke, sogenannte Fadenharfe zu erhalten, d. h. den Winkel zwischen Stabende und der Stelle, an der die Einzelfäden zum Fadenbündel zusammengefasst werden, gering zu halten.
Alle bisherigen Bemühungen unter Beibehaltung einer Stabzahl von über 100 in einer Reihe, die Anzahl der Reihen selbst zu vervielfachen, scheiterten daran, dass es nicht gelang, einerseits mit möglichst wenigen Heizelementen auszukommen und anderseits diese auf ihrer ganzen Länge einwandfrei und verbindungsfrei zu lagern. Dies aber ist Grundbedingung für das einwandfreie Funktionieren, denn nur dadurch,
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dass alle Heizelemente den gleichen und vorbestimmten Abstand von den abzuschmelzenden Enden der Stab- oder Rohrreihen haben und behalten, ist die Gewähr fur eine gleichmässige Beheizung und damit kontinuierliche Fadenerzeugung gegeben.
Die Heizvorrichtung nach der Erfindung ermöglicht unter Überwindung der vorbeschriebenen Nachteile das gleichzeitige Abschmelzen mehrerer parallel angeordneter Stab-oder Rohrreihen und macht damit eine wesentlich grössere Fadenausbeute als bisher möglich. Die Vorrichtung erlaubt ferner eine wesentlich bessere Ausnutzung der durch die Heizelemente erzeugten Wärmestrahlung, da ein Teil derselben ihre Strahlungswärme gleichzeitig an zwei benachbarte Stabreihen abzugeben fähig ist, was eine Verringerung des spezifischen Wärmeaufwandes zur Folge hat.
Ausserdem schafft die Vorrichtung nach der Erfindung den grossen Vorteil, dass trotz Vervielfachung der Fadenerzeugung das Bedienungspersonal nicht erhöht zu werden braucht, und überdies zeichnet sie sich durch ihre einfache und damit billige und betriebssichere Konstruktion aus.
Die Erfindungbetrifft demnach eine Heizvorrichtung zum Schmelzen der Enden von Stäben oder Roh-
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element mehr als abzuschmelzende Stabreihen so angeordnet ist, dass die inneren Elemente gleichzeitig an zwei benachbarte Stabreihen Strahlungswärme abgeben, wobei diese Elemente unter Bildung von par- allelen Heizschächten auf im Futter oder in Schlitzen der Stimwandsteine eingesetzten Trägerstücken ruhen und von oben durch gleichzeitig als Führung für die einzelnen Stäbe dienende Führungssteine ge- halten sind.
In der anliegenden Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise für einenDrei-Reihen-Brenner sche- matisch vereinfacht dargestellt und an Hand dieser nachfolgend beschrieben. Es zeigen ; Fig. 1 einen Sei- tenschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung in etwa natürlichem Massstab, Fig. 2 einen Längs- schnitt längs der S chnittlinie II-H durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 eine Aufsicht in Pfeilrichtung
III nach Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach Fig. 1, Fig. 5 ein vereinfachtes Beispiel eines Schaltschema für die Vorrichtung nach der Erfindung.
In einem wärmeisolierenden keramischen Futter 1 sind zur Abstützung der äusseren Heizelemente 2 Tragerstückes eingesetzt. Zwischen diesen ruhen ein oder mehrere, im Beispiel nach Fig. 1 zwei, innere
Heizelemente 2a auf entsprechend geformten Tr gerstücken 3a. Die äusseren und inneren Heizelemente, deren Gesamtzahl stets um eins grösser ist als abzuschmelzende Stab- oder Rohrreihen vorhanden sind, sind von oben gehalten und fixiert durch einen gleichzeitig der Führung der Glasstäbe oder -rohre 4 dienenden
FUbrungsstein 5, der sich, wie aus Fig. 1 deutlich zu erkennen, zweckmässig mit seitlichen Flanschen auf das Futter 1 abstützt.
Neben der Fixierung der Heizelemente hat der Führungsstein 5 die Aufgabe, den ge- nauen Abstand der Glasstäbe oder -rohre von den Heizelementen sicherzustellen, um ein Festkleben der- selben an den Heizelementen zu verhindern.
Der genaue Seitenabstand der Glasstäbe oder-rohre 4 im Verhältnis zu den Trägersttleken 3 und Sa und dem Fuhiungsstuck 5 und damit zu den Heizelementen 2 und 2a wird ferner durch sogenannte Stirn- wandsteine 6 (Fig. 4) aufrechterhalten, die in genau eingearbeiteten Schlitzen 7 bzw. Ausnehmungen 8, deren Breite der Breite der Trägerstücke 3 und 3a entspricht, aufgenommen sind.
Zweckmässig bestehen die Heizelemente aus einem Material hohen elektrischen Widerstandes, wie z. B. Chrom-Nickel-Legierungen, in Form von Heizspiralen oder Heizstäben. Diese können von gleicher
Leistung sein, um durch einen Sammeltransformator leicht reguliert werden zu können ; sie können aber auch so ausgelegt sein, dass die äusseren Heizelemente 2 entsprechend ihrem geringeren Wänneaufwand kleiner dimensioniert sind.
Selbstverständlich können an Stelle von elektrischen Heizelementen auch Gasbrenner od. dgl. ver- wendet werden, solange eine sich über die Breite erstreckende gleichmässige Heizzone erreicht wird.
Die Trägerstucke, Heizelemente und Führungssteine bilden Schächte 9, durch die die an den Enden abgeschmolzenen und kontinuierlich nachgeführten Glasstäbe oder -rohre hindurchtreten können und in denen die erzeugte Strahlungswärme auf die Stabenden wirkt.
Man erkennt deutlich die gute Ausnutzung der erzeugten Strahlungswärme, da erfindungsgemäss die inneren Heizelemente 2a gleichzeitig zum Abschmelzen der zu ihren beiden Seiten vorbeigeführten Glas- stabreihen dienen.
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Die Erfindung schliesst auch eine abgewandelte Ausführungsform ein, bei der ein oder mehrere Heizelemente durch reflektierende Strahlungskörper, z. B. Reflektoren, ersetzt sind. Es können z. B. bei einer Ausführungsform nach Fig. 1 die beiden äusseren Elemente durch je einen nach innen offenen Reflektor ersetzt werden. Falls man nur mit zwei Stab- oder Rohrreihen arbeiten will, so kann man das mittlere Heizelement durch einen Doppelreflektor ersetzen, der nach beiden Seiten die von den äusseren Heizelementen abgegebene Wärme zurückstrahlt. Mit einer solchen Ausführungsform kann man erheblich an Heizenergie einsparen und ausserdem können die elektrisch betriebenen Heizspiralen oder-stäbe tiber einen Transformator geschaltet werden.
Auch in diesem Falle können selbstverständlich die äusseren Heizelemente gasbeheizt sein.
Die inneren Trägerstücke 3. können aus einem StUck bestehen oder durch Führungsstäbe 10 von innen getragen werden. Ebenso kann man, um ein Ausbrechen der Heizspiralen zu verhindern, auch diese durch Führungsstäbe 11 aus hitzebeständigen Stoffen, z. B < Quarzglas oder Crystolon, die durch die Heizwendel eingezogen werden, und diesen eine gute Halterung und Ausrichtung geben, halten.
Um der Schwierigkeit der Herstellung langer Trägerstucke zu begegnen und um deren Verdrehung und Durchbiegung zu verhindern, können diese auch, nach einem weiteren Erfindungsgedanken, aus Einzelstücken zusammengesetzt sein, deren Stirnseiten abgestuft ausgeführt sind und Bohrungen aufweisen.
Die abgestufte Ausführung der Stirnseiten verhindert die Verdrehung, und in die Bohrungen werden Führungsstifte aus hitzebeständigem Material eingesetzt, die den Führungsstäbe 10 entsprechen, die Einzelstücke zusammenhalten und die Durchbiegung verhindern. Darüber hinaus kennen die Trägerstucke mit einem feuerfesten Kleber an den Stirnseiten verklebt werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, können die Stäbe oder Rohre der einen Reihe zu denen der andern Reihe versetzt angeordnet sein. Hiedurch lässt sich eine gute Ausnutzung der Heizspiralen über deren gesamte Länge erzielen.
Das Ganze wird zweckmässig durch einen Blechrahmen 12 zusammengehalten. Um die parallele Führung der Trägerstücke 3 und 3a und die genaue Einhaltung der Breite der Heizschächte 9 zu gewährleisten, können einoder mehrere Abstandsbleche 13 (Fig. 1 und 3) aus hitzebeständigem Material vorgesehen sein.
Die einfachste Möglichkeit der elektrischen Schaltung der Heizspiralen, -wendeln oder -stäbe ist, sie alle in Reihe. an einen Sammeltransformator anzuschliessen. Der unter Umständen verschiedene Wärmeverbrauch der einzelnen Stabreihen kann in diesem Fall, wie bereits dargelegt, durch entsprechende Dimensionierung der verschiedenen Heizelemente berücksichtigt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, jedes Heizelement an einen gesonderten Transformator anzuschliessen oder gemäss Fig. 5 die Elemente paarweise durch einen regelbaren Transformator 14 zu speisen, um so den einzelnen Heizräumen 9 die gewünschte Temperatur zu geben.
Insbesondere die Führungsstücke 5, aber für den Fall, dass die Trägerstücke durch Führungsstäbe gehalten sind, auch letztere, können zur Berücksichtigung eventueller Wärmedehnung über die Länge der Vorrichtung unter Bildung von Ausdehnungsfugen unterteilt sein, wie sie beispielsweise für das obere Früh- rungsstück 5 bei 15 in Fig. 3 dargestellt sind.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung ist folgende : Die nebeneinander in mehreren Reihen angeordneten Glasstäbe oder-röhre werden von einem nicht dargestellten Magazin oder von Vorschubwalzen ergriffen und in PfeilrichtungA kontinuierlich und gleichmässig vorgeschoben und in die Vor- richtungeingefübrt, u. zw. je eine Stabreihe in den für sie bestimmten Heizraum 9. Die in dem Heizraum befindlichen Stabenden 4a werden dann durch die Strahlungswärme der Heizelemente erhitzt und in den plastischen Zustand versetzt.
Bei genügender Temperatur, je nach der Glassorte, bilden sich Glastropfen, die durch ihr Eigengewicht einen Glasfaden 4b nach sich ziehen, welch letzterer dann durch bekannte mechanische Einrichtungen, z. B. schnell umlaufende Trommeln oder Transportbänder, zu Glasfäden ausgezogen werden. Bekannte Einrichtungen trennen den sich zunächst bildenden Tropfen von den Fäden, so dass diese zu einem einwandfreien Produkt, z. B. Faserband oder Glasfaservlies, verarbeitet werden können.
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