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Verfahren zur Herstellung von Glasfasern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, bei dem geschmolzenes Glas einer Spinnvorrichtung zugeführt wird, die um eine Achse rotiert und von der das Glas infolge der Zentrifugalkraft durch Öffnungen am Umfang der Spinnvorrichtung in Form von radial nach auswärts bewegten Gasströmen mit einem ringförmigen, axial gerichteten, gasförmigen Blasstrom in Berührung gebracht wird, der die Ströme in Fasern auszieht.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,dass Wärme sowohl dem Umfang der Spinn- vorrichtung von einer ringförmigen Wärmequelle, welche unabhängige Regeleinrichtungen aufweist um die Temperatur dieser Ströme beim Austritt aus der Spinnvorrichtung zu regeln, zugeführt, als auch von einer getrennten, unabhängig geregelten Wärmequelle der den Umfang der Spinnvorrichtung umgebenden Ausziehzone zugeleitet wird, in der der gasförmige Blasstrom diese Ströme berührt, um die Temperatur in dieser Zone und das Ausziehen dieser Ströme in Fasern zu regeln.
Es wurde bereits vorgeschlagen, bei einer Spinnvorrichtung mit einer glatten Schleuderscheibe, oberhalb und unterhalb der Schleuderscheibe, getrennt regelbare Zuführungskanäle für heisse und kalte Luft anzuordnen, um eine Regelung des Spinnstromes zu bewirken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer derartigen Einrichtung nur schwer und ungenau auf die Feinheit der Fäden Einfluss genommen werden kann. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine überaus feinstufige Regelbarkeit möglich, weil die zugeführte Wärme unmittelbar auf die aus den Düsen austretenden Fäden einwirkt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem erfindungsgemässen Verfahren die erste der obengenannten Wärmequellen, insbesondere eine Flamme, Wärme in Form von Strahlungsenergie abgibt.
Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 im senkrechten schematischen Schnitt eine bekannte Vorrichtung zum Ausziehen feiner Fasern aus Strömen geschmolzenen Glases unter Steuerung der Geschwindigkeit des
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senkrechten Teilschnitt durch einen Teil einer Vorrichtung des Erfindungsgegenstandes zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer weiteren Ab- änderung der erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer vierten Abänderung, Fig. 5 eine den Fig. 2,3 und 4 entsprechende Ansicht einer weiteren Abänderung der erfindungsgemässen Vorrichtung und Fig. 6 eine den vorhergehenden Figuren ähnliche Darstellung einer weiteren Abänderung des Erfindungsgegenstandes.
Die in Fig. 1 dargestellte übliche Vorrichtung besitzt einen Glasschmelztank 10, in dem sich ein Schmelzglasvorrat 11 befindet. Der Behälter 10 weist eine einzige Öffnungsbüchse 12 auf, durch die ein Strom geschmolzenen Glases 13 austritt. Eine rohrförmige Spindel 14 dreht sich um eine vertikale Achse mit einer Geschwindigkeit von 3000 Umdr/min oder mehr. Der Antrieb erfolgt durch Riemen 15, die durch einen nicht gezeichneten Antriebsmotor angetrieben werden. Am unteren Ende der Spindel 14 befindet sich eine bei 16 allgemein angedeutete Zentrifuge mit einem Ringbereich 17 und einer Rücklauf - lippe 18. Im Ringbereich 17 der Zentrifuge 16 befindet sich eine Vielzahl von strombildenden Öffnungen 19. In der Mitte der Zentrifuge 16 befindet sich ein Glasverteiler 20.
Der Verteiler 20 weist eine zy- lindrische Wandung 21 auf, in der sich eine Anzahl von grossen Öffnungen 22 befindet, durch die grobe Verteilungsströme23 aus Glas durch die Zentrifugalkräfte abgeschleudert werden. Die groben Verteilungs-
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ströme 23 fliessen von dem Verteiler 20 ab und treffen auf dieinnenfläche der Wandungen 17 und der Lippe 18 der Zentrifuge 16 auf, wo sie einen ringförmigenGlaskörper 24 bilden. Das Glas des Körpers 24 wird durch die strombildenden Öffnungen. 19 durch die Zentrifugalkraft nach aussen gedruckt und tritt aus der Zentrifuge 16 in Form von Strömen 25 aus.
Oberhalb der Zentrifuge 16 ist ein ringförmiger Brenner 26 vorgesehen, der über die Leitung 28 mit Brenngas versorgt wird und einen keramischen Flammenschirm 29 aufweist. Die vom Brenner austretenden Flammen treffen auf die obere Abschlttsswandung 27 der Zentrifuge und auf die austretenden Glasfasern 30 und verzögern so die Abkühlung der Ströme 25 und der Fasern 30. Die Ausziehkraft wird durch ein ringförmiges Gebläse 31 geliefert, dessen Ringöffnung 32 nach unten gerichtet ist. Der aus dieser Öffnung 32 austretende Dampfstrahl 33 lenkt die aus der Zentrifuge ausgeschleuderten Fasern 30 nach unten um, so dass sich ein rohrförmiges Faservlies 34 bildet. Der Blasstrahl 33 wird durch einen Schirm 35 zusammengehalten.
Das Faservlies 34 wird während seiner Abwärtsbewegung durch einen rohrförmigen Schirm 36 leicht zusammengefasst, welcher das Vlies 34 nach unten und auf das Obertrum eines gelochten Förderers 37 führt, der sich unter dem Vlies 34 wegbewegt. Bei der Querbewegung des Förderers 37 sammelt sieh a' ! f ihm eine Fasermasse, die allgemein bei 38 angedeutet ist und alsRohformling aus dem Schirm 36 abläuft.
Gegebenenfalls kann unter dem Obertrum des Förderers 37 ein Saugkasten 39 vorgesehen sein, der das Austreten der Abgase unterstützt und dabei gleichzeitig die Sammlung des Rohformlings 38 begünstigt.
Fig. 2 zeigt die Regelung der Geschwindigkeit des Wärmeverluste an den Strömen 40, die durch die Öffnungen 41 in einer Zentrifuge 42 austreten und zu Fasern 43 ausgezogen werden. Bei dieser Ausfahrungsform des Erfindungsgegenstandes sind ein Paar konzentrischer Brenner 44 und 45 mit Einzelsteuerungen 46 bzw. 47 vorgesehen, so dass die Temperaturen ihrer Flammen verschieden sein können. Die Flamme des Inneren Brenners 44 streicht über den Rand der Zentrifuge 42, während der äussere Brenner 45 so angeordnet ist, dass sich seine Flamme nach unten in den Bereich ausserhalb des inneren Brenners 44 erstreckt. Die Konstruktion weist nach unten gerichtete Öffnungen 50 auf, aus denen unter Druck stehendes Gas im Gebläse 48 austritt und einen Blasstrom 51 bildet.
DieAusführungsform desErfindungsgegenstandes. die in Fig. 2 dargestellt ist, liefert somiteineSteu- erung der Geschwindigkeit des Wärmeverluste des Glases 52 innerhalb der Zentrifuge 42 und des Glases in den Öffnungen sowie in den Strömen 40, welche getrennt von der Steuerung der Wärmeverluste in den Fasern 43 amEnde der Ausziehperiode ist. Die Verwendung zweier getrennt gesteuerter Brenner 44 und 45 erstreckt deshalb die Ausziehperiode oder Länge der Fasern 43 noch weiter und liefert eine bessere Kontrolle und ein stärkeres Ausziehen der Ströme 40. Die Kraft des Blasstromes 51 ist völlig unabhängig von der Wärmemenge, die auf das Glas zur Verzögerung der Wärmeverluste aufgebracht wird.
Die Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, wie sie. in Fig. 3 dargestellt ist, ist der nach Fig. 2
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nungen 56 in einer vertikalen Wandung'57 der Zentrifuge 54 austreten, Verwendung findet. Die durch die Strahlungsbrenner 53 gelieferte Wärmemenge zur Aufbringung auf die Ströme 55 und die daraus ausgezogenen Fasern 58 zur Verzögerung der Wärmeverluste der Ströme 55 und der Fasern 58 wird durch ein Ventil 59 gesteuert, welches unabhängig von der durch das Ventil 61 erfolgenden Steuerung der Brenngaszu- führung zum Flammenbrenner 60 ist.
Der Flammenbrenner. 60, ähnlich dem äusseren Brenner 45 nach Fig. 2, erstreckt die Ausziehperiode der Ströme 55 und Fasern 58 weiter, um derartdas Ausziehen feinerer Faserudurch einen nach unten gerichteten Ausziehblasstrom 62 aus dem Ringgebläse 63 zu ermöglichen.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes verwendet elektromagnetische Energie zur Verzögerung der Wärmeverluste des Glases innerhalb einer Zentrifuge und in den daraus ausgezogenen Glasströmen 65. Die elektromagnetische Energie wird in einer Induktionsspule 66 erzeugt. welche den Randteil der Zentrifuge 64 umgibt und über ihm liegt. Bei dieser Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes findet ein Strahlungsbrenner 67 mit einer unabhängig gesteuerten Brenngasquelle 68 Verwendung, um Strahlungsenergie nach unten auf die Fasern 69 zu richten, die durch ein nach unten gerichtetes Ringgebläse 70 aus den Strömen 65 ausgezogen werden.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 5 findet ein allgemein bei 77 angedeuteter Strahlungsbrenner zur Aufbringung von Strahlungsenergie auf den Rand einer Zentrifuge 78 und auf die daraus austretenden Ströme 79 Verwendung. Bei dieser Darstellung ist angenommen, dass der Strahlungsbrenner 77 durch brennende Gase aus einer steuerbaren, allgemein bei 80 angedeuteten Quelle erwärmt wird und wegen der erforderlichen Wärme eine wesentliche Flamme erzeugt, die im allgemeinen in ihren Umrissen angedeutet ist. Gemäss derErfindung ist es wünschenswert, eine genaue Steuerung der der Zentrifuge 78, den Strömen 79
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und den daraus abgezogenen Fasern 81 zugeführten Wärmemenge zu haben. Dies erfolgt dadurch, dass man die Menge der Brennstoffzuführung zu den Strahlungsbrennem 77 regelt.
Wird eine grosse Menge Brennstoff den Brennern 77 zugeführt und derart eine grosse Menge Strahlungswärmeenergie erzeugt, so werden die Wärmeverluste an den Strömen und Fasern 81 weitgehend verhindert. Dies führt jedoch zu einer Flamme, die mit der Zentrifuge 78, den Strömen 79 und den Fasern 81 in Berührung kommt und dadurch möglicherweise eine genaue und sorgfältige Steuerung der Wärmeverluste an diesen Elementen stört. Damit der Strahlungsbrenner 77 lediglich Strahlungswärmeenergie erzeugt, wird die Flamme des Brenners 77 seitwärts durch einen ringförmigen Luftstrahl abgelenkt, der bei 82 teilweise angedeutet ist und eine eigene unabhängige Druckluftzuführung besitzt. Diese Ablenkung der Flamme stört keineswegs den Übertrag der Strahlungswärmeenergie auf die Zentrifuge, die Ströme 79 und die Fasern 81.
Wie bei den früher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet auch die Anordnung nachFig. 5 einen Sekundärbrenner 83 mit eigener unabhängiger gesteuerter Brenngaszuführung 84, dessen Flamme nach unten auf denAusziehbsreich gerichtet ist, um derart eine weitere Steuerung der Geschwindigkeit der Wärmeverluste an den Fasern 81 zu erzielen. Das Ausziehen in der Vorrichtung nach Fig. 5
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und 72 dazu Verwendung, um erstens Strahlungswärmeenergie aufzubringen und derart die Geschwindigkeit der Wärmeverluste an den Randteilen der Zentrifuge 73 und an den aus ihr austretenden Gasströmen zu steuern und um zweitens die Geschwindigkeit der Wärmeverluste an den feinen Glasfasern 75 zu regeln, die aus den Strömen 74 durch ein Ringgebläse 76 ausgezogen werden.
Durch die Erfindung wird also eine unabhängige Kontrolle der Wärmezufithrungsvorrichtungen zur Steuerung und Verzögerung der Geschwindigkeit der Wärmeverluste der Ströme und der daraus ausgezogenen Fasern und damit der Ausziehkräfte hervorgerufen, wobei die Steuerung dadurch verbessert wird, dass man zwei getrennt gesteuerte Wärmeerzeugungsvorrichtungen verwendet. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit der Wärmeverluste an den Strömen und Fasern nicht nur verzögert, sondern die Verzögerung kann sogar in verschiedener Weise, abhängig von den besonderen Bereichen der Fasern und Ströme, gesteuert werden.
Bei allenAusführungsformen desErfindungsgegenstandes sind die durch nach unten oder aussen und unten gerichtete Dampfblasströme erzeugten Ausziehkräfte vollständig unabhängig sowohl in Temperatur als auch in der Wirkung von den Vorrichtungen zur Zuführung der Wärme zur Verzögerung der Wärmeverluste an den Fasern während des Ausziehvorganges. Alle Ausführungsformen der Erfindung trennen somit die Wärmezufuhr von der Ausziehkraft und sorgen somit für eine Verlängerung der Ausdehnzeit oder der Ausziehlänge der Fasern, ohne dass die Ausziehkräfte selbst beeinflusst werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, bei dem geschmolzenesGlas einer Spinnvorrichtung zugeführt wird, die um eine Achse rotiert und von der das Glas infolge der Zentrifugalkraft durch Öffnungen amUmfang der Spinnvorrichtung inForm von radial nach auswärts bewegten Glasströmen mit einem ringförmigen, axialgerichteten, gasförmigen Blasstrom in Berührung gebracht wird, der die Ströme in Fasern auszieh, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme sowohl dem Umfang der Spinnvorrichtung von einer ringförmigen Wärmequelle, welche'unabhängige Regeleinrichtungen aufweist, um die Temperatur dieser Ströme beim Austritt aus der Spinnvorrichtung zu regeln, zugeführt, als auch von einer getrennten,
unabhängig geregelten Wärmequelle der den Umfang der Spinnvorrichtung umgebenden Ausziehzone zugeleitet wird, in der der gasförmige Blasstrom diese Ströme berührt, um die Temperatur in dieser Zone und das Ausziehen dieser Ströme in Fasern zu regeln.