<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Spinnen von Glas oder andern anorganischen, glasähnlichen Massen aus Stäben und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen von Glas oder andern anorganischen, glasähnlichen
Massen aus Stäben.
Verfahren zur Herstellung von Einzelfäden aus Glas oder andern in der Hitze plastischen Massen, bei denen man eine flüssige, in einem Schmelz-und Vorratsbehälter bereitgehaltene Glasmasse durch im
Boden des Behälters angebrachte feine Düsen drückt, oder die Fäden direkt von der Düse abzieht, sind bekannt. Dieses sogenannte"Düsenverfahren"hat den Vorteil, dass es den fortlaufenden Abzug von Fäden ermöglicht. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es nicht mit Sicherheit zu Fäden in sich und unter sich stets gleicher Stärke führt. Dies zunächst deshalb, weil das im heissen Zustand befindliche und mit hoher Geschwindigkeit abgezogene flüssige Glas nach verhältnismässig kurzer Zeit bereits zu Erweiterungen der Düsenöffnungen führt.
Es ist ausserdem schwierig, über die gesamte mit Düsenöffnungen versehene Fläche eine gleichmässige Temperatur und, falls mit Druck gearbeitet wird, auch einen gleichmässigen Druck zu erzeugen. Da in der Regel die Abzuggeschwindigkeit gegeben ist, führen Düsenerwei- terungen, Temperatur- und Druckschwankungen zu ungleich starken Fäden. Es ist ferner zu bedenken, dass der Düsenboden des Schmelzbehälters aus einem hoch hitzebeständigen Material bestehen muss, wofür praktisch nur das seltene und teure Platin in Frage kommt. Da dieser Boden des Verschleisses wegen häufig ausgewechselt werden muss, ist das Verfahren teuer und umständlich.
Es sind daher verschiedene Verbesserungsvorschläge bekanntgeworden. So wurde z. B. vorgeschlagen, Glasstäbe an den Innenwänden von Glasschmelzbehältern abzuschmelzen, wobei die Glasschmelze aus dem Schmelzbehälter oben herausquellen und eine halbstarre Glasdichtung bilden soll, damit ein nachgeschobener Glasstab als Kolben auf die im Schmelzbehälter befindliche Schmelze wirken kann. Dabei kann eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen für die Schmelze vorgesehen sein. Nach einem weiteren Vorschlag sollten aneinandergereihte, sehr kleine und dünnwandige Schmelzbehälter stark konischer Gestalt zum Abschmelzen von Glasstäben verwendet werden. In diesen Fällen wurden die Glasstäbe jedoch nur zur Speisung des Vorrates an flüssigem Glas verwendet.
Durch diese Verbesserungsvorschläge konnten jedoch die oben angeführten Nachteile nicht vermieden werden, es treten sogar manchmal noch weitere Nachteile auf.
Ferner sind bei der Herstellung von Einzelfäden aus Glas oder andern in der Hitze plastischen Massen Verfahren bekannt, bei denen Stäbe aus dem betreffenden Material an ihren Enden erweicht werden, bis sich ein einen Faden nach sich ziehender Tropfen flüssigen Materials bildet, der je nach Art des daraus herzustellenden Produktes ebenso wie beim"Düsenverfahren", auf bekannte Weise auf die gewünschte Stärke ausgezogen und aufgespult oder sonstwie weiterverarbeitet wird.
Dieses sogenannte"Stabverfahren"hat den Vorteil, dass der angelieferte Rohstoff in Form genau tolerierter Glasstäbe mit grosser Sicherheit auch zu Fäden gleicher Stärke führt. Als Nachteil dieses Verfahrens gilt, dass die mit zunehmendem Abschmelzen sich verkürzenden und automatisch nachgeschobenen Stäbe nach Verbrauch gegen neue Stäbe ausgetauscht werden müssen, wobei nicht nur die Maschine abgestellt werden muss, sondern wobei auch, bedingt durch Einspannlänge und andere bauliche Gegeben-
<Desc/Clms Page number 2>
heiten, ein erheblicher, nicht verwertbarer Stabrest übrig bleibt. Vorrichtungen normaler Bauart verar- beiten mindestens hundert Stäbe gleichzeitig, so dass das Auswechseln eine erhebliche Zeit beansprucht und der zurückbleibende Stababfall einen ins Gewicht fallenden Prozentsatz des verarbeiteten Rohstoffes ausmacht.
Um den Abfall der Stabenden zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, die der Maschine neu zugeführten Stäbe mit denen bereits in der Maschine befindlichen zu verschweissen. Dieser Vorschlag fand keinen Eingang in der Praxis, da die Schweissstellen nicht entspannt werden konnten und die mei- sten Stäbe beim Weitertransport an der Schweissstelle zerbrachen, was zu längerem Produktionsausfall führte.
Es werden daher nach wie vor auch diskontinuierliche Verfahren ausgeübt, wobei z. B. Glasstäbe an schrägen Rinnen aufgeschmolzen werden und von der ablaufenden flüssigen Glasmasse der Faden abgezo- gen wird. Ferner wurde vorgeschlagen, den als festen Stab angelieferten Rohstoff vor dem Abspinnen zu- nächst in eine Zwischenstufe in Form eines Stabes geringeren Durchmessers zu verwandeln. Auch sind verschiedene Halte- und Vorschubeinrichtungen für die fortlaufende Zuführung von Stäben bekanntgewor- den, ohne dass es jedoch möglich gewesen wäre, die oben geschilderten Probleme zu lösen. Auch Vor- schläge, die zugeführten Stäbe an ihren aufeinanderfolgenden Enden zu verschmelzen, hatten keinen
Erfolg, da es nicht gelang eine homogene Vereinigung der Stäbe herbeizuführen. Sobald die unhomogene
Vereinigungsstelle zur Abspinnstelle wurde, riss der Faden.
Es konnte daher kein kontinuierliches Abspin- nen durchgeführt werden.
Die Erfindung überwindet die vorbeschriebenen Nachteile beider Verfahren und vereinigt in sich deren Vorteile. Sie hat demnach ein Verfahren zum Gegenstand, das bei der Möglichkeit genauer Dosie- rung des den einzelnen Faden bildenden Rohstoffes das vollautomatische und kontinuierliche Abspinnen von Glas oder andern in der Hitze plastischen Massen gewährleistet, bei dem Arbeitskraft und Material eingespart wird, und bei dem die zur Erwärmung der Abspinnstelle benötigte Energie vollkommen ausgenutzt wird, da diese nicht wie bisher während des Stillstandes der Einrichtungen ungenützt abstrahlt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen von Glas oder andern anorganischen, glasähnli- chen Massen aus Stäben, bei dem die Stäbe fortlaufend einer Vorratseinrichtung entnommen, zwangs- weise und kontinuierlich lose aufeinanderstehend einer beheizten Lochleiste zugeführt werden, in der das
Stabende in eine nur plastische Glasmasse übergeführt und mit dem jeweils folgenden, lose aufstehenden Stabende homogen verschmolzen wird, und die plastische Glasmasse im weiteren Durchfluss zu den Aus- trittsöffnungen der Löcher weiter erhitzt wird, wobei die stabförmige plastische Glasmasse erst an einer eng begrenzten, unterhalb der Lochleiste liegenden Abspinnstelle (Spinnspitze) die für das Fadenabziehen erforderliche Viskosität erreicht.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird an Stelle der Fäden aus der plastischen Glasmasse ein Vorstab abgezogen, der dann an geeigneter Stelle mittels einer weiteren Heizeinrichtung auf die zum Ausziehen von Fäden erforderliche höhere Temperatur gebracht wird. Ferner kann erfindungsgemäss aus der plastischen Masse unmittelbar nach ihrem Austritt aus den Löchern der Leiste ein Faden abgezogen werden.
Die Lochleiste kann direkt oder indirekt beheizt sein. In die plastische Glasmasse, in die das jeweilige Stabende in der Lochleiste überführt wird und die die Bohrung der Leiste im wesentlichen ausfüllt, taucht das Ende des nachfolgenden Stabes ein, um die angestrebte homogene Verschmelzung zu erzielen.
Die Erfindung betrifft ferner Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
In den anliegenden Zeichnungen sind mögliche zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtungen stark vereinfacht und schematisch dargestellt, und die Erfindung ist an Hand dieser nachfolgend beschrieben. Es stellen dar :
Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung im Seitenschnitt und verkleinertem Massstab, Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in verkleinertem Massstab, Fig. 3 einen Einzelteil der Vorrichtung, etwa im natürlichen Massstab und in perspektivischer Ansicht, Fig. 4 einen Schnitt durch einen Einzelteil des Gegenstandes nach der Erfindung, etwa im natürlichen Massstab und in einer Ebene senkrecht zu der nach den Fig. 1 und 2, Fig. 5 einen Einzelteil im Teilschnitt und etwa natürlichem Massstab.
Mit 1 ist allgemein eine Vorrats- und Beschickungseinrichtung bezeichnet, die bei dem dargestellten Beispiel aus einer die Stäbe 2 aufnehmenden schiefen Ebene 3 besteht. Diese kann, wie durch den Doppelpfeil A angedeutet, beispielsweise mittels eines Exzenters 4, in eine Rüttelbewegung versetzt werden, die zum stetigen Nachschub der Stäbe dient. Der jeweils vorderste Stab 2'kommt gegen einen geeignet ausgebildeten Anschlag 5 zu liegen, der so eingestellt ist, dass der Stab 2'lose auf den unter ihm befindlichen und bereits in der richtigen Vorschublage stehenden Stab 2"aufsteht.
<Desc/Clms Page number 3>
Beim weiteren Nachsinken wird der Stab von einer allgemein mit 6 bezeichneten Vorschubeinrich- tung ergriffen und gegebenenfalls unter leichtem Druck in Richtung des Pfeiles B befördert. Bei dem ge- zeichneten Beispiel besteht die Vorschubeinrichtung aus zwei kontinuierlich angetriebenen Walzen, Rol- len oder Scheiben 7a, 7b.
Der Stab gelangt schliesslich in eine sogenannte Lochleiste 8, die im Gestell der Vorrichtung befe- stigt ist, indem sie z. B. in einer Trägerleiste aus Schamotte od. dgl. 9 ruht.
Der Stab kann vorher, falls erforderlich, durch eine allgemein mit 10 bezeichnete Kühleinrichtung, die z. B. aus einer Führung 11 mit Wasserkanal 12 besteht, geführt werden.
In der Lochleiste 8 werden die vorher nur lose und unverbunden aufeinanderstehenden Stabenden der- art miteinander verschmolzen, dass auf später noch zu beschreibende Weise der nachfolgende Stab in den lediglich im plastischen Zustand befindlichen Rest 13 des vorhergehenden Stabes eingetaucht wird. Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass das in den Bohrungen 14 der Leiste 8 und zum Abziehen eines Fadens oder Vorstabes verwendete Glas 13 stets nur in einem plastischen Zustand gehalten wird.
Hiezu wird erfindungsgemäss die Lochleiste 8 so mit Wärmeenergie versehen, dass über ihren Quer- schnitt die Temperatur vom Locheingang 15 bis zum Ausgang 16 ansteigt.
Eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Die Vorrats-und Beschickungseinrichtung, die die in Vorrat gehaltenen Glasstäbe 2 aufnimmt, besteht hier aus einem intermittierend oder kontinuierlich angetriebenen Transportband 17, das die Stäbe aus einem Trichter od. dgl. 18 entnimmt und sie in horizontaler Lage auf eine geneigte
Gleitbahn 19 bringt, auf der sie vertikal gestellt werden, so dass jeweils ein Stab 2'lose auf dem vorher- gehenden Stab 2"aufsteht.
Die Vorschubeinrichtung, die wie beim Beispiel nach Fig. 1 aus Rollen oder Walzen bestehen kann, die hier aber aus Transportbändern 20, ein-oder beidseitig angeordnet, besteht, bringt den Stab in die für ihn bestimmte Bohrung in der Lochleiste 8, in der der Stab 2" die Verbindung mit dem lediglich in den plastischen Zustand überführen Rest des vorhergehenden Stabes eingeht, aus welcher plastischen
Masse, gefördert durch den leichten Druck des Stabes 2", bei diesem Beispiel ein sogenannter Vorstab 21 geformt wird. Je nach der Stärke des von dem Vorstab abzuziehenden Fadens wird der Durchmesser des Vorstabes gewählt. Sollen besonders feine Fäden abgezogen werden, wird demnach der Durchmesser der
Stäbe entsprechend schwächer gewählt.
Auch bei dieser Ausführungsform ist es wesentlich, dass das in den Bohrungen der Leiste stehende Glas nur in einem plastischen Zustand gehalten wird. Es ist auf verschiedene Weise möglich, hiezu die Lochleiste 8 so mit Wärmeenergie zu speisen, dass über ihren Querschnitt die Temperatur vom Locheingang zum-ausgang ansteigt. So kann z. B. die Lochleiste von einer eng anliegenden Heizspule umgeben sein, die verschiedene, mittels Vorschaltwiderstand regelbare Zweige aufweist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Querschnitt der Lochleiste so zu bemessen, dass sich die gewünschte nach unten zur Abschmelz- oder Abziehstelle hin ansteigende Temperaturverteilung bei gleichmässiger Beheizung von selbst ergibt. Ein Einzelteil, der nach diesem Prinzip gestaltet ist, ist in Fig. 3 als Schnitt eines Blöckchens zur Bildung einer Leiste oder als Schnitt einer Leiste selbst dargestellt. Man sieht, dass der zu beheizende Querschnitt bei 22 grösser als bei 23 ist. In Fig. 3 ist mit 24 der Flansch des Blöckchens und mit 25 sind dessen Bohrungen bezeichnet.
Es ist ferner möglich, im Abstand ein-oder zweckmässig beidseitig der Leiste 8 eine Heizeinrichtung vorzusehen, deren Abstand so geregelt werden kann, dass die die Leiste erfassende Strahlungswärme nach oben zu in gewünschter Weise abnimmt. Diese Ausbildung ist dann zweckmässig, wenn wie beim Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach Fig. 1 die austretende Glasmasse direkt zu einem Faden ausgezogen werden soll. Es ist dann nämlich auf einfache Weise mittels einer einzigen Heizeinrichtung möglich, dass die mit 26 bezeichnete Abschmelzstelle eine so hohe Temperatur hat, dass das Glas die zum Abziehen des Fadens a erforderliche flüssige Beschaffenheit erhält, während der Stabrest 13 in der Bohrung 14 in lediglich plastischem Zustand befindlich sein soll.
Selbstverständlich muss zur Erzielung eines wirkungsgleichen Effektes die Leiste 8 nicht notwendig die in Fig. 3 dargestellte Querschnittsform aufweisen, sondern es lassen sich auch andere Formen, beispielsweise ein nach unten stufenweise abnehmender Querschnitt denken. Der Eingangsdurchmesser 15 der Leiste ist erfindungsgemäss nur geringfügig grösser als der Durchmesser der angelieferten Stäbe 2. Dadurch wird erreicht, dass im Verein mit der vorbeschriebenen allmählichen Temperaturabnahme zum Locheingang hin der nachfolgende Stab nicht abschmilzt, sondern tatsächlich in dem plastischen Glassumpf, der aus dem vorhergehenden Stab gebildet wird, eintaucht.
Es hat sich nämlich herausgestellt, dass unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das in der Öffnung 14 befindliche Glas nicht im flüssigen, sondern
<Desc/Clms Page number 4>
bewusst nur im plastischen Zustand gehalten wird, eine wirkliche homogene Verbindung zwischen dem vorhergehenden und dem nachfolgenden Stab einwandfrei erzielt werden kann, so dass, wenn diese Stel- le durch den Lochleistenausgang passiert, kein Fadenbruch vorkommt.
Die Bohrungen der Lochleiste können, wie in Fig. a dargestellt, eine gering konisch verlaufende
Form besitzen. Sie können jedoch ebensogut zylindrisch ausgebildet sein oder derart, wie in Fig. 1 ge- zeigt, dass ein zylindrischer Teil in einen konischen Teil übergeht.
In Fig. 4 ist in Weiterbildung der Erfindung eine Alternativform einer Lochleiste oder eines Blockes derselben dargestellt. Die Leiste 27 weist hier zylindrische Bohrungen 28 auf, die sich in zwei oder meh- rere zylindrische oder konische Bohrungen 29 fortsetzen. Dies gibt die Möglichkeit, von jeweils einem angelieferten Stab gleichzeitig zwei Fäden abzuziehen, wodurch das erfindungsgemässe kontinuierliche
Spinnverfahren noch ergiebiger gestaltet wird.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Lochleiste, wie sie bei einer Vorrichtung nach Fig. 2 zur Ver- wendung kommt, aus deren Bohrungen zunächst Vorstäbe 21 abgezogen werden, deren Enden dann zu
Fäden a ausgezogen werden. Der linke Teil der Fig. 5 zeigt eine rein konische Bohrung 30, der rechte
Teil eine zylindrische im letzten Drittel in einen konischen Teil übergehende Bohrung 31. Man erkennt, wie das Stabende des Stabes 2" in den plastischen Sumpf 32 des vorhergehenden Stabes eintaucht, aus welchem Sumpf der Vorstab ausgezogen wird.
Für die direkte oder indirekte Beheizung der Lochleiste 8 bzw. des plastischen Glasgutes 13 oder 32 und der Abspinnstelle bzw. Austrittstelle der Vorstäbe lassen sich die verschiedensten Heizeinrichtungen verwenden. In Fig. 1 ist eine in die Trägerleiste 9 eingesetzte Heizeinrichtung aus Stäben 33 und 34 dar- gestellt ; aber ebensogut lassen sich auch andere gleichwirkende Einrichtungen, z. B. Heizwendeln, den- ken. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Lochleiste induktiv erwärmt, wie durch das Drei- phasenstromnetz 35 schematisch veranschaulicht. Der aus den Bohrungen 30 bzw. 31 (Fig. 5) austretende
Vorstab 21 wird dann mittels einer weiteren geeigneten Heizeinrichtung an geeigneter Stelle auf die zum
Ausziehen der Fäden erforderliche höhere Temperatur gebracht.
Hiezu dient beispielsweise ein Gasbren- ner 36, aber selbstverständlich sind für die Durchführung des Verfahrens auch andere Heizeinrichtungen, beispielsweise Heizstäbe nach Fig. 1 od. dgl., brauchbar.
Die Lochleiste kann aus einem einzigen Stück bestehen, und dies wird die direkte Beheizung erleichtern. Sie kann aber auch in mehrere Einzelblöckchen gleicher Grösse unterteilt sein. Diese Ausbildungsform ist insofern vorteilhaft, als sie das Reinigen oder Auswechseln beschädigter Teile erleichtert. Hinzu kommt, dass die Unterteilung in Einzeiblockchen die Einhaltung der genauen Lochteilung begünstigt. Es ist nämlich so, dass die angelieferten Stäbe 2" im kalten Zustand im genauen Seitenabstand voneinander zugeführt werden, während die Lochleister in deren Öffnungen sie eintauchenD sich im heissen Zustand befindet, worauf bei der Herstellung der Lochleiste bezüglich der Anbringung der Bohrungen Bedacht genommen werden muss.
Beträgt also beispielsweise der Seitenabstand der zugeführten Stäbe 10 mm, so müssen die Bohrungen der Lochleiste mit 9, 8 mm Teilung gebohrt werden, damit sie nach Erwärmung der Leiste und Ausdehnung derselben den verlangten Abstand von 10 mm aufweisen. Teilungsfehler, die sowohl bei der Herstellung als auch während des Betriebes, z. B. durch ungleichen Querschnitt des Heizmaterials oder Düsenverstopfungen der Brenner auftreten können, lassen sich bei Einzelblöckchen leichter ausgleichen, während bei einer einzigen durchgehenden Leiste wegen der Summierung der Teilungsfehler Schwierigkeiten auftreten können.
Die Lochleiste kann irgendwie zweckmässig in der Vorrichtung aufgenommen und befestigt sein. Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weist sie Flansche 24 auf, die auf einer aus Schamotte od. dgl. bestehenden, Durchtritte für die Heizeinrichtung und Luft aufweisenden Ummantelung aufliegen.
Durch das Verfahren nach der Erfindung und mit einer Vorrichtung zur Durchführung desselben lassen sich unter anderem folgende Vorteile erzielen :
1) Die kontinuierliche Speisung mit dem aus Stäben bestehenden Rohstoff ermöglicht das kontinuierliche Abspinnen und lässt den Zwang, neue Stäbe gegen alte Stabrest auszutauschen, wegfallen. Dies bedeutet eine erhebliche Einsparung an Arbeitskraft, -zeit und -material.
2) Dort wo die Glasmasse in direkter Berührung mit Teilen der Vorrichtung steht, wird sie nur auf eine Erweichungstemperatur gebracht, die gerade hoch genug ist, um sie aus der Mündungsöffnung austreten zu lassen, die aber anderseits noch die Möglichkeit eröffnet, für die Vorrichtungsteile ein Material zu verwenden, das nicht so hoch hitzebeständig wie das teuere Platin zu sein braucht.
3) Die hohen Temperaturen werden an die Stellen verlegt, wo die Glasmasse nicht in direkter Be-
<Desc/Clms Page number 5>
rührung mit Teilen der Vorrichtung steht und wo die ständige Abfuhr der Wärme durch die umgebende
Luft gewährleistet ist. Wegen der relativ grossen Mündungsöffnungen ist ein Verstopfen derselben nicht zu befürchten.
4) Da die Temperaturen nicht so hoch sind, dass die ganze Glasmasse dauernd in flüssigem Zustand gehalten werden muss, ist der Energieaufwand geringer und das gefährliche Entglasen nicht zu befürchten.
5) Der die erweichte Glasmasse enthaltende Teil kann in eine Vielzahl kleinerer Untereinheiten unterteilt werden, wodurch Kühlung, Reinigung und Austausch erleichtert werden.
6) Das Zuführen von einzelnen Stäben gibt die Möglichkeit, die die Abspinnstellen beliefernde Glas- masse stets genau zu dosieren und damit den Fadendurchmesser genauestens einzuhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Spinnen von Glas oder andern anorganischen, glasähnlichen Massen aus Stäben, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe fortlaufend einer Vorratseinrichtung entnommen, zwangsweise und kontinuierlich lose aufeinanderstehend einer beheizten Lochleiste zugeführt werden, in der das Stabende in eine nur plastische Glasmasse übergeführt und mit dem jeweils folgenden, lose aufstehenden Stabende homogen verschmolzen wird, und die plastische Glasmasse im weiteren Durchfluss zu den Austritts- öffnungen der Löcher weiter erhitzt wird, wobei die stahförmige plastische Glasmasse erst an einer eng begrenzten, unterhalb der Lochleiste liegenden Abspinnstelle (Spinnspitze) die für das Fadenabziehen erforderliche Viskosität erreicht.