Vynález se týká vaničky s děrovaným dnem pro výrobu skleněných vláken z roztavené skloviny.

Při výrobě skleněných vláken se vanička s dolní deskou, která má 400 až 2000 drobných otvorů, naplní roztavenou sklovinou, která pak protéká dolů otvory, a z ní se vytahují skleněná vlákna. Děrovaná deska se často· deformuje při delší době používání do vydutého tvaru, a to v důsledku tíhy roztavené skloviny ve vaničce, napětí odtahovaných vláken a vysokých pracovních teplot ležících iv rozmezí 1100' až 1300 %I. Tato defoirmace způsobuje rozdíly ve vyzařování tepla rhezi kuželi ze iskloviny, které se tvoří v obvodových částech děrované desky, a kuželi vznikajícími v jejím středu, a mimoto se kužele z obvodu snaží přemísťovat •ke středu zdeformované děrované desky. Tím se snižuje stabilita skleněných kuželů a zvyšuje se trhání vláken; když se sousední kužele z roztavené skloviny spojí nebo slijí, je velmi obtížné je znovu oddělit.

K odstranění této obtíže lze zvětšit vzdálenost mezi jednolivými otvory desky nebo tloušťku děrované desky nebo lze zpevnit desku vyztužovacími žebry. Tato obvyklá řešení jsou však nevýhodná tím, že při zvětšení rozměrů děrované desky se velikost celé vaničky rovněž zvětší. V důsledku toho je obtížné zahřívat, sklovinu stejnoměrně a její vlastnosti při protékání otvorem jsou nestejné, což vede k trhání vláken a ke snížení produktivity výroby. I když se vlákna nepřetrhají, mění se jejich průměr a tím se zmenšuje jejich pevnost. Poněvadž vaničky jsou vyrobeny z platiny, každé zvětšení jejich rozměrů má za následek zvýšení investičních nákladů, a tedy i ceny vyráběných vláken.

Alternativně se řešil tento problém tím, že se používalo poměrně malé vaničky, jejíž ploché dno mělo 4000 až 6000 otvorů s mezerami menšími než 3 mm, a na dolní stranu děrovaná desky se vedl proud vzduchu, který chladil kužele ze skloviny a zvětšoval jejich viskozitu, což zabraňovalo slévání jednotlivých kuželů. Tato technika sice zvyšuje produktivitu výroby, má však tu nevýhodu, že když se hustota otvorů zvětší, děrovaná deska se nutně zeslabí, což podporuje její sklon k deformaci. Tato deformace nebo zakřivení má za následek nestejnoměrný chladicí účinek proudícího vzduchu, takže vlákna se odtrhují nebo mění průměr.

Přes četná a různá dosavadní řešení zůstává tedy deformace děrované desky velkým problémem při průmyslové výrobě.

Účelem vynálezu je odstranit tyto nevý199683 hody a vytvořit vaničku pro roztavenou sklovinu tak, aby nedocházelo k deformaci děrované desky a aby bylo možno zvýšit hustotu otvorů bez zeslabení vaničky a zvětšení jejích rozměrů. Účelem vynálezu je mimoto vytvořit vaničku tak, aby kužele roztaveného skla vytékající z děrované desky byly stejnoměrné a stabilní, a tím zvýšit produktivitu výroby.

Tohoto cíle se dosahuje vaničkou s děrovaným dnem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že děrovaná deska tvořící dno je vypukle zakřivena dovnitř vaničky ke zvýšení odolnosti proti deformaci v důsledku tíhy skloviny ve vaničce a napětí odtahovaných vláken. Děrovaná deska je shora přemostěna alespoň jedním protáhlým vyztužovacím členem, jehož konce jsou připevněny k protilehlým vnitřním stěnám vaničky, a prostředek vyztužovacího členu je připevněn k vrcholu vypuklé děrované desky.

Děrovaná deska může být obdélníková s vyklenutým tvarem nebo kruhová s kopulovitým tvarem, přičemž celá plocha desky má stejný poloměr křivosti a úhel mezi osou nejkrajnějšího otvoru a směrem odtahování vlákna je menší než 15°.

Tato konstrukce vaničky značně zvyšuje její pevnost, tuhost a odolnost proti deformaci, a to i za velmi nepříznivých pracovných podmínek a při dlouhé době provozu. Vyduté zakřivení děrované desky rovněž zvětšuje její efektivní plochu, takže počet a hustotu otvorů lze zvětšit nebo alternativně lze zmenšit rozměr desky a celé vaničky bez zmenšení celkového počtu otvorů.

Když se vyduté děrované desky podle vynálezu použije současně s dmýcháním vzduchu, bylo zjištěno, že chladicí vzduch proudí hladce a stejnoměrně po vyduté ploše desky, takže jeho chladicí účinek na kužele skloviny je mnohem stejnoměrnější a průměr vláken zůstává stejný.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s výkresy, kde obr. 1 ukazuje bokorys zařízení pro výrobu skleněných vláken s vaničkou opatřenou vydutou děrovanou deskou podle vynálezu, obr. 2 je geometrické znázornění, vysvětlující způsob výpučtu poloměru křivosti děrované desky podle vynálezu, a obr. 3 je ve zvětšeném měřítku v řezu bokorys obměněné vaničky podle vynálezu, kde děrovaná deska je vyztužena.

Obr. 1 znázorňuje skleněná vlákna, která se vytahují s vysokou hustotou z vaničky 1, která je opatřena vydutou obdélníkovou děrovanou deskou 2, jež tvoří dno vaničky 1, kolmé k podélné ose vaničky 1 nebo ke směru odtahování skleněných vláken 5. Sklovina ve vaničce 1 vytéká četnými kruhovými otvory 3 v děrované desce 2 a tvoří kužele 4, které jsou vytahovány ve skleněná vlákna 5. Děrovaná deska 2 má tolik otvorů 3, že za obvyklých podmínek by se kužele 4 vznikající na dolní ploše děrované desky 2 slily a spojily a tím znemožnily tvorbu samostatných vláken 5. Podle obr. 1 se na dolní straně děrované desky 2 dmýchá proud chladicího vzduchu dmychadlem 6, čímž se zvyšuje viskozita kuželů 4 a tím zabraňuje jejich nežádoucímu spojování nebo slévání.

Otvory 3 v děrované desce 2 jsou upraveny geometricky souměrně, například jako síto. Když je děrovaná deska 2 rovná jako v běžných vaničkách 1, má sklon prohýbat se nebo deformovat dolů do vypuklého tvaru v důsledku tíhy skloviny a napětí odtahovaných vláken 5. Protože však podle vynálezu je děrovaná deska 2 zakřivena dovnitř nebo do vydutého otvoru, má podstatně vyšší pevnost a odolnost proti takové deformaci. Mimo to je při zakřivení plocha děrované desky 2 zvětšena oproti ploše ploché desky umístěné ve stejné vaničce 1, takže počet otvorů 3 je rovněž větší.

Výhodné rozmezí poloměru křivosti děrované desky 2 se podle dynamických vlastností materiálu a podmínek při výrobě skleněných vláken určuje ze vzdálenosti L mezi vrcholem děrované desky 2 a místem odebírání, skleněných vláken 5, z rozpětí nebo šířky 1 děrované desky 2 a z úhlu a mezi osou krajního otvoru 3 a směrem skleněného vlákna S, odtahovaného od tohoto otvoru 3. Na základě pokusných výsledků bylo zjištěno, že úhel a je s výhodou menší než 15°, takže poloměr křivosti R děrované desky 2 leží v rozmezí od 35 do 200 mm. Tyto rozměrové vztahy jsou znázorněny na obr. 2. Když je poloměr křivosti menší než 35 mm, je velice obtížné obrobit a stejnoměrně zahnout děrovanou desku 2, a mimo to kužely 4 roztavené skloviny vytékající z otvoru 3 mají sklon pohybovat se k vnějším okrajům děrované desky 2 a na nich se spojovat. Když je naopak poloměr křivosti děrované desky 2 větší než 200 mm, její odolnost proti deformaci a průhybu se příliš zmenší a deska se zdeformuje průhybem dolů stejně jako obvyklé ploché desky.

Děrovaná deska 2 se vyrábí vyvrtáním otvorů 3 o předem stanoveném průměru a vzdálenosti do ploché platinové desky a potom ohnutím této desky do zakřiveného stejnoměrného vydutého tvaru lisováním za studená nebo podobným tvářecím postupem, přičemž osy všech otvorů 3 se protínají ve středu křivosti. V důsledku toho jsou úhlové odchylky mezi směry os jednotlivých otvorů 3, a tedy rozdíly mezi napětím vláken 5, menší než u obvyklých rovných desek, a každý kužel 4 má stejnoměrný tvar, který zvyšuje jeho stabilitu při tažení vláken. Vzduch přiváděný k dolní ploše děrované desky 2 proudí hladce a stejnoměrně mezi kuželi 4 v důsledku zakřivení děrované desky 2, což zvyšuje jeho chladicí účinek.

S

Při srovnávacích zkouškách bylo použito běžné vaničky s rovnou děrovanou deskou, v níž bylo vyvrtáno 2000 otvorů s hustotou 70 otvorů/cm², a vaničky se zakřivenou děrovanou deskou, která měla stejný počet a hustotu otvorů. Z obou vaniček bylo současně odtahováno 800 g/min skleněných vláken. Životnost rovné děrované desky byla 52 dnů, zatímco životnost vyduté děrované desky 2 podle vynálezu byla více než 200' dní.

Kolem vaničky 1 je tepelně izolující výplň 8, například z azbestu a podobného materiálu, uložená ve skříni 9 s otvorem pro vaničku 1 a děrovanou desku 2. V místě spojování skleněných vláken 5 je umístěn povlékací váleček 10, kterým se nanáší na vlákna 5 činidlo 11 snižující tření a zabraňující ulpívání vláken 5 na sobě. Místo spojování skleněných vláken 5 je mírně přesazeno od osy vaničky 1, čímž se podporuje stejnoměrné proudění chladicího vzduchu z dmychadla 6.

Obr. 3 znázorňuje oběměněné provedení, kde jedna nebo několik vyztužovacích tyčí 7 je uloženo vzájemně rovnoběžně mezi protilehlými vnitřními stěnami vaničky 1. Oba konce každé tyče 7 jsou upevněny ke stěnám vaničky 1 a jejich střed k horní části děrované desky 2. Vyztužovací tyče 7 mohou být tenké ploché nebo kruhové tyče a slouží ke zvýšení odolnosti děrované desky 2 proti deformaci do té míry, že lze předpokládat životnost až 1 rok. Určitý počet otvorů 3 v horní části děrované desky 2 se sice uzavře, když se k děrované desce 2 přivařují vyztužovací tyče 7, avšak tento počet je velice malý ve srovnání s celkovým počtem otvorů 3 a jejich vliv je tedy zanedbatelný.

Třebaže vynález byl popsán v souvislosti s obdélníkovou, klenutě zakřivenou děrovanou deskou, lze jej aplikovat samozřejmě i na kruhovou děrovanou desku, vyhnutou do vydutého tvaru a tvořící tak kopuli; v tomto případě může být mezi horní část děrované desky a postranní stěny vaničky rovněž upevněn vhodný počet vyztužovacích tyčí.

V důsledku své zpevněné zakřivené konstrukce mohou být děrované desky podíe vynálezu menší a jejich životnost se zvýší čtyř až sedminásobně oproti běžným rovným deskám, aniž se zmenší celkový počet otvorů, které mohou být hustší. Množství platiny pro výrobu vaničky lze tedy zmenšit, což představuje další ekonomickou výhodu.