AT234298B

AT234298B - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere Glasfäden

Info

Publication number: AT234298B
Application number: AT46260A
Authority: AT
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 1959-01-27
Filing date: 1960-01-22
Publication date: 1964-06-25
Also published as: GB947861A; DK108057C; NL247258A; NL147012B; NL247732A; AT231092B; FR1229753A; AT223333B; DE1275721B; GB948050A; BE586897A; FI42866B; NL247575A; FR1228095A; DK97151C; DK97840C; CH361883A; GB947051A; CH362172A; US3084525A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere Glasfäden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere Glasfäden, bei dem das Schmelzgut aus im peripheren Streifen eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden hohlen Drehkörpers in mehreren Reihen angeordneten Öffnungen in einen heissen Gasstrom ausgeschleudert wird, der parallel zu dem peripheren'Streifen und in unmittelbarer Berührung i mit denselben an diesem vorbeistreicht und das Ausziehen der Fäden bewirkt.

Bei der Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere von Glasfäden, wurde schon früher erkannt, dass die Temperaturführung des Ziehgasstromes, in den die Fäden, sobald sie den Schleuderkörper verlassen haben, eintreten, um darin ausgezogen zu werden, für die Qualität der entstandenen Fäden von Bedeutung ist. So wurde bereits vorgeschlagen, Flammen gegen den peripheren Streifen des Drehkörpers zu richten, durch welche die Fäden hindurchgeschleudert werden, ohne dass diese Flammen auf die Fäden eine streckende Wirkung ausüben. Nach einem weiteren Vorschlag wird der periphere Streifen beheizt, die Fäden werden durch einen Flammenvorhang hindurchgeschleudert und anschliessend von einem relativ schnellen kühlen Ziehgasstrom aus der Schleuderrichtung abgelenkt und ausgezogen.

Nach einem weiteren Vorschlag wird ein heisser Ziehgasstrom verwendet, der in einigem Abstand vom Drehkörper geführt ist. Dieser heisse Gasstrom wird durch verschiedene Massnahmen eingegrenzt, wodurch seine Reduktionswirkung gesteigert werden soll. Zur Verminderung der Wärmeverluste im Ziehgasstrom soll dieser nach seiner Vermischung mit der Umgebungsluft von Strömen entflammbarer Gase begleitet werden, die entweder aus einem brennbaren Gas oder aus einem Verbrennungsgemisch bestehen, das sich gegebenenfalls erst an dem heissen Ziehgasstrom entzündet und diesen vermittels seiner Verbrennungswärme wieder aufheizt.

Es wurde gefunden, dass sich bessere Resultate erzielen lassen, wenn einer Abkühlung des Ziehgasstromes durch die Umgebungsluft von Haus aus entgegengewirkt wird und es besteht das erfindungsgemä- sse Verfahren im wesentlichen darin, dass der heisse Ziehgasstrom als ein Gemisch von Verbrennungsgasen aus einer Verbrennungskammer mit einem Brennstoff gebildet wird und dass die bei der anschliessenden Berührung bzw. Vermischung des Ziehgasstromes mit der umgebenden Luft entstehende Abkühlung desselben durch die Wärme aus der Oxydation des Brennstoffes mit dem Luftsauerstoff ausgeglichen wird.

Es wird also bei der Herstellung der Fäden mit andern Worten im wesentlichen so gearbeitet ; dass dem aus einer Mischung eines Brennstoffes und eines oxydierenden Mediums bestehenden Brenngemisch bzw. dem in einer Verbrennungskammer für das Brenngemisch gebildeten Gasstrom zusätzlich Brennstoff derart zugegeben wird, dass dieser Brennstoff mangels eines Überschusses eines oxydierenden Gases in der Verbrennungskammer unentzündbar bzw. zumindest teilweise unverbrannt im heissen Gasstrom bzw. in dessen Nähe enthalten ist, bevor bzw. wenn letzterer mit der umgebenden Atmosphäre in Berührung kommt bzw. eine Vermischung mit den kalten Umgebungsgasen eintreten kann, und sich erst entzündet, sobald eine Vermischung des heissen Gasstromes mit den kalten Gasen einzutreten beginnt, wobei die durch die Mischung entstandene Abkühlung durch die bei der Zündung bzw.

Verbrennung des zusätzlichen Brennstoffes auftretende bzw. frei werdende Wärme kompensiert wird.

Durch diese Arbeitsweise wird vermieden, dass sich die heissen Ziehgase bei der Vermischung mit

der von ihnen mitgerissenen Umgebungsluft rasch abkühlen. Durch den Erfindungsgedanken werden
Möglichkeiten eröffnet, durch eine zweckdienliche Regelung der Zusammensetzung, der Temperatur und der Geschwindigkeit des Ziehstromes eine solche als ungünstig erkannte Abkühlung der Gase infolge eines
Mitreissens kalter Aussenluft durch entsprechende Mengen an Verbrennungswärme auszugleichen.

Neben ; andern Vorteilen ergibt sich daraus auch die Möglichkeit, den peripheren Streifen des Drehkörpers gegen- über vorbekannten Vorrichtungen dieser Art erheblich zu verbreitern bzw. die Anzahl der Reihen der
Schleuderöffnungen beträchtlich zu vermehren und damit den Durchsatz an Schmelzgut pro Einheit er- heblich zu vergrössern.

DiesevorteilhaftenErgebnissekönnenvielleichtwie folgt erklärt werden : Wenn ein Gasstrom an dem Umfangsteil entlang strömt, behält er über dessen ganze Länge eine ausreichend gleichmässige Geschwin- digkeit bei, wohingegen seine Temperatur zufolge der Vermengung mit benachbarten kühlen Gasen sehr rasch abnimmt. Daraus folgt, dass in gewissen Zonen der Schleuderöffnungen die für das ordentliche Ab- ziehen der Fäden erforderliche Temperatur nicht erreicht wird. Wenn man aber gemäss der Erfindung ein brennbares Medium in den Gasstrom einführt, so kommt dieser Zusatz an einer Stelle zur Entzündung, die in den abgelegeneren Teilen des peripheren Streifens liegt, weil sich erst dort mit der Umgebungsluft ein entzündliches Gemisch gebildet hat.

Dort wird sodann jene Wärmemenge frei, die erforderlich ist, um den Gasstrom auf der notwendigen Temperatur zu halten.

Im Gegensatz zur Vermutung ist es nicht möglich, dieses Ergebnis durch die Verwendung von Zieh- gasen zu erhalten, die lediglich auf Grund einer entsprechenden Einstellung des Brennstoff-Luft-Verhält- nisses des einem üblichen Brenner zugeführten Brennstoffgemisches unverbrannte Anteile enthalten. Wenn man auf diese Weise vorginge, würden sich erhebliche Unzukömmlichkeiten einstellen. Vor allem würde sich der periphere Streifen des Drehkörpers im reduzierend wirkenden Teil der Gase befinden und dadurch rasch zerstört werden. Weiters würden dadurch die Gastemperaturen übermässig gesteigert werden, so dass man insbesondere im oberen Teil des Drehkörpers mit überhöhten Temperaturen arbeiten würde.

Um diese Schwierigkeiten sicher zu vermeiden, ist es notwendig, mit einem entsprechenden Luftüber- schuss zu arbeiten, um im Bereiche des peripheren Streifens eine oxydierende Atmosphäre zu besitzen.
Das Ziehgas enthält also bereits im Augenblick, in dem es die Verbrennungskammer verlässt, überschüs- sigen Sauerstoff, der anschliessend für sich oder zusammen mit weiterem Sauerstoff, der aus der Umge- bungsluft stammt, zur Verbrennung der zusätzlichen im Ziehgasstrom vorhandenen verbrennlichen Sub- stanzen verbraucht wird. Dabei ist ständig ein Sauerstoffüberschuss vorhanden, so dass die oxydierende
Atmosphäre im gesamten Bereich des peripheren Streifens aufrecht erhalten bleibt.

Insoweit als ein Sauerstoffüberschuss neben einem Gehalt an verbrennlicher Substanz für kurze Zeit-
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des erfindungsgemässen Verfahrensstromes dafür gesorgt werden, dass die Verbrennungsreaktion erst im Bereich des peripheren Streifens vor sich geht.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird das brennbare Medium in festem Zustand, beispiels- weise in Form von festen, gegebenenfalls nur teilweise verbrannten Teilchen in die Verbrennungskammer, die den Gasstrom erzeugt, eingebracht, wobei dieser Gasstrom die Teilchen mit sich reisst.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann der'Brennstoff im oxydierend wirkenden Ziehgasstrom aus unverbrannten Teilchen aus der Verbrennungskammer gebildet werden, die dadurch entstehen, dass zunächst eine Verbrennung mit unterschüssiger Luft erfolgt, und sodann ein Sauerstoffüberschuss zugesetzt wird, wobei der Verbrennungsvorgang wegen der grossen Geschwindigkeit des Ziehgasstromes erst im Bereich des peripheren Streifens vor sich geht.

Nach einer ändern Ausführungsform der Erfindung besteht die brennbare Substanz aus einem dosierten Gasstrom, der in die Verbrennungskammer eingeführt wird und von dem dort erzeugten brennenden Gasstrom durch die Brennerdüsen gerissen wird.

Mit besonderem Vorteil aber wird das zusätzliche Verbrennungsgas dem aus der Verbrennungskammer ausströmenden Gasstrom zugesetzt.

Nachfolgend werden nun an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben, die jedoch nicht als Einschränkung des Erfindungsgedankens auf diese bestimmten Ausführungsformen aufzufassen sind.

Gemäss Fig. 1 ist der Verbrennungskammer 1 eine Mischkammer 2 für den Brennstoff und das Oxydationsmittel (Luft) zugeordnet, wobei die beiden Kammern über ein Gitter 3 verbunden sind. Die Verbrennungskammer ist ringförmig und ihr Brenner 4. der aus einem Schlitz oder mehreren aneinander ge-

reihten Einzelöffnungen bestehen kann, ist in an sich bekannter Weise so angeordnet, dass der heisse Gas- strom 6 entlang dem peripheren Streifen 5 des Drehkörpers abwärts strömt.

Gemäss der Erfindung ist nahe dem Gitter 3 eine Hilfsvorrichtung 7 zur zusätzlichen Zufuhr von ver- brennlichen Substanzen vorgesehen. Vorzugsweise dient als verbrennliche Substanz ein Gas mit sehr hohem
Heizwert auf Kohlenwasserstoffbasis, beispielsweise Propan, Äthan, Butan od. dgl. Dieser Brennstoffzusatz ergibt in der Verbrennungskammer ein heterogenes Gemisch von Brenngas und Oxydationsmittel. Wegen der Verbrennungstemperatur in der Kammer wird das Gas gespalten und es entstehen Kohlenstoffpartikel, die dann noch unverbrannt durch die Düse 4 mitgerissen werden. Diese Teilchen verbrennen im Vorbei- strömen vor dem peripheren Streifen 5 und besonders in dessen unterem Bereich.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Zufuhr 8 von zusätzlichem Brennstoff nahe dem Austritt der Verbrennungskammer 1 angeordnet. Wegen des kurzen Weges innerhalb der Brennkammer kann der zusätzliche Brennstoff nicht gleich verbrennen. Er wird dies vielmehr erst im Bereich des peripheren Strei- fens tun.

Gemäss der Fig. 3 ist der Brennkammer keine Mischkammer vorgeordnet. Der Brennstoff kommt durch eine Düse 9 an und die Verbrennungsluft durch einen die Düse umgebenden Ringkanal 10. Zwischen dieser
Düsenanordnung und der Öffnung der Verbrennungskammer 1 ist ein Spalt 11 vorgesehen, durch den Se- kundärluft 11 zuströmen kann. Die Mischung des Brennstoffes mit der Primärluft erfolgt sehr rasch. Die
Sekundärluft 11 hingegen mischt sich nur fortschreitend bei. Vor der Düse ergeben sich in der Verbren- nungskammer unverbrannte bzw. nur teilweise verbrannte Bestandteile, die aus der Düse 4 mit dem Gas- strom und der Luft austreten.

Die Fig. 4 zeigt um die Düse 4 der Brennkammer eine ringförmige Kammer 12, die einen der Düse
4 nahen Ringschlitz 13 oder nebeneinanderliegende Öffnungen aufweist. Durch diese Kammer 12 führt man brennbares Gas zu, das entweder im der Öffnung 4 entströmenden Gasstrom 6 oder durch Berührung mit demselben entzündet wird.

Der Schlitz 13 kann gerade wegstehend oder geneigt ausgebildet sein, so dass sich der aus ihm kom- mende Gasstrom langsam mit dem Strom 6 vermischt oder ihn durchdringt.

Es ist vorteilhaft, wie in den Zeichnungen zu sehen ist, Kühlrippen oder Kühlkanäle am Brenner vor- zusehen.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere Glasfäden, bei dem das Schmelzgut aus im peripheren Streifen eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden hohlen Drehkörpers in mehreren Reihen angeordneten Öffnungen in einen heissen Gasstrom ausgeschleudert wird, der parallel zu dem peripheren Streifen und in unmittelbarer Berührung mit demselben an diesem vorbeistreicht und das Ausziehen der Fäden bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass den Gasen, die die Fäden ausziehen, vor oder vor und während dem Vorbeistreichen an dem peripheren Streifen des Drehkörpers Brennstoffe zugesetzt werden, deren beim Vorbeistreichen an dem peripheren Streifen aus ihrer Verbrennung mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft freiwerdende Verbrennungswärme ausreicht,

die Temperatur des Ziehgasstromes im gesamten Bereich des peripheren Streifens auf gleicher Höhe zu halten.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff dem heissen Gasstrom zugegeben wird, ehe er den Verbrennungsraum verlässt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff dem heissen Gasstrom in dem Augenblick zugegeben wird, in dem er die Verbrennungskammer verlässt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff dem heissen Gasstrom zugegeben wird, nachdem er die Verbrennungskammer verlassen hat, jedoch bevor er mit der Umgebungluft in Berührung kommt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmiger Brennstoff verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein fester Brennstoff verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff aus unverbrannten Teilchen aus der Verbrennungskammer gebildet wird.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Drehkörper mit in seinem peripheren Streifen in mehreren Reihen vorgesehenen Öffnungen (5) für den Austritt des Schmelzgutes, eine dem peripheren Streifen gegenüberliegende und ihn umgebende Verbrennungskammer (1) mit einer die heissen Gase über die ganze Höhe des peripheren Streifens <Desc/Clms Page number 4> leitenden Öffnung (4) und durch Vorrichtungen (7, 8,10, 13) zum Einführen des Brennstoffes in die Verbrennungsgase, ehe sie in die Atmosphäre eintreten, um ihre Temperatur zu regeln.

9. Einrichtung nach Anspruch 8 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine in die Verbrennungskammer (1) mündende Zuführungsleitung (7) für den Brennstoff.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine nahe der Öffnung (4) der Verbrennungskammer mündende Zuführungsleitung (8) für den Brennstoff.

11. Einrichtung nach Anspruch 8 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ringkammer (12) zur Zuführung des Brennstoffes, die ihn den heissen Gasen (6) indem Augen- blick zuführt, in dem sie in die Atmosphäre eintreten, wobei die Ringkammer den heissen Gasstrom zur Gänze umgibt und nur durch einen vom Brennstoffstrom gebildeten Vorhang den Eintritt der Aussenluft in den heissen Gasstrom zulässt.

12. Einrichtung nach Anspruch 8 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch konzentrische Zuführungen (9, 10) zur unmittelbaren Einführung brennbaren Gases mit einer Luftmenge in die Verbrennungskammer (1) und durch einen freien Raum (11) zwischen diesen Zuführungen und der Wand der Verbrennungskammer, der den Zutritt der Aussenluft zur Verbrennungskammer gestattet, wobei die Gesamtluftmenge aber nicht zur gänzlichen Verbrennung des brennbaren Gases in der Verbrennungkammer ausreicht (Fig. 3).