DE1010244B

DE1010244B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern

Info

Publication number: DE1010244B
Application number: DEO2998A
Authority: DE
Inventors: Robert G Russell
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1952-06-12
Filing date: 1953-06-09
Publication date: 1957-06-13
Also published as: BE520639A; FR1080888A; NL85174C; NL81541C; CH318748A; GB725225A; US2780890A

Description

DEUTSCHES

kl. 32 a 25

INTERNAT. KL. C 03 L·

PATENTAMT

ANMELDETAG:

O 2998 IVc/32 a 9. JUNI 1953

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 13. JUNI 1957

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern aus in einem Behälter enthaltenem geschmolzenem Glas, welches aus dem Behälter über eine Speisekammer einer Mehrzahl von Auslaßöffnungen zufließt, aus denen das Glas zu Fasern ausgezogen wird. Damit die aus den Düsenöffnungen der Speisekammer austretenden Ströme geschmolzenen Glases im wesentlichen die gleiche Temperatur und Zusammensetzung aufweisen sowie frei von Blasen und Schlieren sind, wird das geschmolzene Glas zweckmäßig vor seinem Austritt aus den Düsenöffnungen beim Übergang vom Behälter zur Speisekammer gerührt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Rühren nicht ausreicht, um zu verhindern, daß Schnüre oder Schlieren inhomogenen Glases entlang der Innenwandung der Speisekammer oder entlang der Rührerwelle kriechen, ohne mit der Hauptmasse des Glases vermischt zu werden. Solche Inhomogenitäten des Glases führen zu Temperaturschwankungen aus den Düsenöffnungen und damit zu Schwankungen des Durchmessers der fertigen Fasern. Wird das Glas zu schnell oder zu langsam abgekühlt, dann besteht die Gefahr, daß einige Fasern durch die Ziehkraft abgerissen werden, wenn sämtliche zu einer Lunte zu vereinigenden Fasern mit der gleichen Geschwindigkeit ausgezogen werden.

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, mit dem sich Inhomogenitäten der Glaszusammensetzung grundsätzlich vermeiden lassen, ohne daß es notwendig ist, die bisher bei alleiniger Anwendung des Rührens besonders zu beobachtenden Vorsichtsmaßnahmen treffen zu müssen.

Ferner richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, mit der es möglich ist, die Durchflußgeschwindigkeit des Glases durch die Düsenöffnungen, unabhängig von der an sich durch Temperatur und Viskosität des Glases bestimmten Fließgeschwindigkeit, zu beeinflussen.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß neben dem an sich bekannten Rühren des geschmolzenen Glases vor seinem Austritt aus den öffnungen beim Übergang vom Behälter zur Speisekammer das Glas auf seinem Wege zu-den Austrittsöffnungen über einen labyrinthartigen Weg geführt wird.

Mit dieser Maßnahme ist es möglich, auf die bisher unumgänglich notwendigen, recht komplizierten Vorsichtsmaßnahmen beim Rühren zu verzichten und damit den Aufbau der zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmten Vorrichtung wesentlich zu vereinfachen.

Vorzugsweise setzt man das geschmolzene Glas auf seinem Weg durch die labyrinthartige Bahn einer vorzugsweise von den Begrenzungswänden dieser Verfahren und Vorrichtung
zur Herstellung von Glasfasern

Anmelder:

Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E, Betzier, Patentanwälte,

Herne (Westf.), Schaeferstr. 60

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Juni 1952

Robert G. Russell, Granville, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Bahn ausgehenden Wärmeeinwirkung aus, um dadurch die Ausbildung von Blasen und Schlieren noch stärker zu erschweren und beim Austritt des Glases aus den Düsenöffnungen überall gleiche Temperatur- und Viskositätsverhältnisse zu schaffen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in an sich bekannter Weise aus einem das geschmolzene Glas enthaltenden Behälter, aus dem das Glas über eine Speisekammer einer Mehrzahl von Austrittsöffnungen zugeführt wird, wobei gemäß der Erfindung unter Verwendung einer an sich bekannten Rührvorrichtung zwischen Behälter und Speisekammer Behälter und Speisekammer über einen im Querschnitt gegenüber der Behälterfläche verkleinerten Durchlaß in Verbindung stehen, der die Rührvorrichtung aufnimmt, und eine Ablenkvorrichtung über den Düsenöffnungen zur Bildung einer labyrinthartigen Bahn für das geschmolzene Glas vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll im folgenden, zusammen mit weiteren vorteilhaften Ausbildungen und Abänderungen, an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig. 1 eine verkleinerte Seitenansicht einer Anlage zur Herstellung von Glasfasern gemäß der Erfindung und Vereinigung einer großen Anzahl kontinuierlicher Fasern zu einer Lunte,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teiles der Anlage nach Fig. 1,

709 548/188

Fig. 4 einen waagerechten Schnitt im wesentlichen längs der Linie 3-3 der Fig. 3 und

Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Speisekammer für die erfmdungsgemäße Vorrichtung.

Nach Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem aus Metallblech bestehenden oder auch durch einen Gußkörper gebildeten Gehäuse 20 untergebracht. Das Gehäuse 20 weist ein Paar Zuführungsleitungen 21 für das Ausgangsmaterial, Glasbruch oder -gemenge, mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit und Menge entweder unmittelbar oder über zwischengeschaltete Bemessungs- und Regelvorrichtungen auf.

Am Boden des Gehäuses befindet sich eine Speisekammer 22, die eine Mehrzahl von Düsenöffnungen 23 aufweist, durch die jeweils ein zu einer Faser auszuziehender Glasstrom austritt. Die Fasern 24 laufen zu einer Sammelöse 25 und werden dort zu einer Lunte 26 gesammelt, die auf eine Spule 27 aufgewikkelt wird. Selbstverständlich kann das Sammeln der Faserlunte auch in anderer Weise, je nach ihrem späteren Verwendungszweck, erfolgen.

Aus Fig. 2 erkennt man Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Gehäuse 20 besteht aus einem Deckel 29 und einem Unterteil 30. Das Innere des Gehäuses 20 ist durch Formblöcke 31, 32, 33, 34 ausgekleidet, welche von schwächeren Formkörpern 35, 36, 37 und 38 abgedeckt sind. Die äußeren Blöcke 31 bis 34 bestehen vorzugsweise aus keramischem, wärmeisolierendem Material, während die inneren Blöcke 35 bis 38 vorzugsweise aus einem dichteren, gegenüber geschmolzenem Glas widerstandsfähigen Werkstoff hergestellt sind. Der Block 35 bildet den Boden, die Blöcke 36 und 37 bilden die Seitenwandungen, und der Block 38 schließt die mit 39 bezeichnete, im allgemeinen quaderförmige Glasschmelzkammer als Kopfteil ab.

In der Schmelzkammer 39 sitzt ein dünnes, sich horizontal quer über die Kammer erstreckendes Heizelement 41, das nach unten durchhängt, wobei seine Achse in Längsrichtung der Kammer 39 verläuft. Dieses Heizelement wird mit elektrischem Strom hoher Stromstärke und niedriger Spannung erhitzt und liegt derart in der Schmelzkammer 39, daß es wenigstens teilweise in das geschmolzene Glas eintaucht. Das Heizelement 41 ist, wie bei 42 angedeutet, mit Durchbrechungen versehen, so daß das ungeschmolzene Ausgangsgut zurückgehalten wird, während das geschmolzene Glas nach unten absinken kann.

Der Bodenblock 35 der Schmelzkammer 39 weist eine zentrale Öffnung auf, in die ein Rohr 46 eingesteckt ist, das an seinem unteren Ende einen Flansch 47 aufweist, der die Kanten der öffnung 48 im Gehäuseteil 30 überlappt. Der Flansch 47 ist gegen den Gehäuseteil 30 durch einen Isolierkörper 49 elektrisch isoliert.

Die Bodenwandung des Gehäuseteils 30 weist rund um die Durchbruchsöffnung eine Rille 51 auf, in die ein Kühlrohr 50 eingebettet ist. Koaxial zum Rohr 46 ist ein Rohr 53 vorgesehen, dessen Flansch 52 im Abstand und parallel zum Flansch 47 angeordnet ist. Der dadurch entstehende Ringraum 54 mündet in die Rohre 46 bis 53 aus. Durch das das Rohr 50 durchfließende Kühlmittel wird das in den Spalt 54 eintretende Glas abgeschreckt und damit eine Abdichtung geschaffen.

Wie man insbesondere aus Fig. 3 erkennt, ist der untere Rand des Rohres 53 mit der flachen Kopfplatte 55 einer Speisekammer 56 verschweißt oder in anderer Weise verbunden. Die Speisekammer 56 ist in Fig. A in Draufsicht dargestellt und weist im allgemeinen rechtwinklige Formen auf. Die Kopfplatte 55 endet in nach unten geneigten Lippen 57, die mit einer ähnliehen nach oben geneigten Lippe 58 der Bodenplatte 59 verbunden sind. Die Bodenplatte 59 weist eine Vielzahl von nach unten vorstehenden Ansätzen 60 auf, welche die Düsenöffnungen 23 enthalten.

An den Stoßkanten der Lippen 57 und 58 ist parallel

ίο zu der Fuß- bzw. Kopfplatte im Gehäuse 56 eine Ablenkplatte 61 eingesetzt, die auf einem wesentlichen Teil ihrer Erstreckung nicht perforiert ist, an den Ecken jedoch Ausschnitte 62 aufweist (vgl. Fig. 4). Diese Ausschnitte ermöglichen den Durchtritt des Glases aus dem Raum über der Ablenkplatte 61 nach dem Raum unter derselben und damit zu den Düsenöffnungen 23.

Die Strömung des Glases ist in Fig. 3 durch Pfeile angedeutet, und zwar fließt das Glas durch das Rohr 53 nach unten und trifft auf die Ablenkplatte 61, wo es sich nach beiden Richtungen zerteilt und längs dieser Ablenkplatte zu den Durchtrittsöffnungen 62 fließt. Durch diese tritt es in den Raum unterhalb der Ablenkplatte 61 ein und verteilt sich über die Bodenplatte 59, wo es in die Düsenöffnungen 23 gelangt und aus diesen als einzelne Schmelzglasströme austritt.

Die Speisekammer 56 wird gegen den Gehäuseteil 30 durch einen flachen keramischen Block 63 gehalten, der oben mit einem Ansatz in den Flansch 52 greift und die Speisekammer 56 allseitig umschließt. Er wird durch einen Rahmen 64 gehalten, der nach innen gerichtete Ansätze 65 aufweist, auf denen der Block 63 aufliegt. Der Rahmen 64 ist am Gehäuse 30 durch Bolzen 66 befestigt.

Die Speisekammer 56 und das Heizelement 41 liegen parallel an einer nicht gezeichneten Stromquelle über eine Sammelschiene 67, an die ein Paar Sammelschienen 69 für das Heizelement 41 angeschlossen sind, welche außerhalb der Auskleidungsblöcke 37 in den Blöcken 32 eingebettet sind. Die Sammelschienen 69 sind mit Schlitzen 70 versehen, in die die Endkanten 71 von Lötfahnen 72 am Heizelement 41 eingepaßt sind.

Die Speisekammer 56 ist mit der Schiene 67 (Fig. 1) über Anschlußklemmen 73, 74 verbunden, die ihrerseits nach unten vorstehende Kontakte 76 aufweisen, die jeweils an ein Ende der Speisekammer 56 angeschlossen sind (vgl. Fig. 3 und 4). Die Klemme 74 ist am Gehäuseunterteil 30 mittels einer Isolierbuchse 78 durch eine Konsole 77 abgestützt.

D"er" Strom fließt also nicht nur durch das in die in der Kammer befindliche Glasmasse eingetauchte Heizelement 41, sondern auch durch die Kopfplatte 55 und die Bodenplatte 59 sowie die Ablenkplatte 61 der Speisekammer 56, so daß das Glas auf dem in Fig. 3 durch Pfeile angedeuteten labyrinthartigen Weg ständig mit erwärmten Flächen in Berührung steht, bis es schließlich durch die Düsenöffnungen 23 vollständig homogen austritt.

In den Rohren 46 und 53 ist eine Rührvorrichtung angeordnet, die an einer vertikalen Welle 79 sitzt. Die Welle 79 erstreckt sich durch eine vertikale öffnung 80 im Gehäuse 20 und ist über eine elektrisch isolierende Kupplung 81 an die Welle 82 eines Antriebsmotors 83 angeschlossen.

Vorzugsweise ist die ganze Rühranordnung höhenverstellbar, um den Rührer den jeweiligen Gegebenheiten anpassen zu können.

Die Rührvorrichtung weist beispielsweise eine Schraube 92 auf und endet in einer kegelförmigen

Spitze 95, die unmittelbar oberhalb eines Ablenkkörpers 93 sitzt, so daß auch hier bereits ein labyrinthartiger Weg für das geschmolzene Glas geschaffen wird, das durch die Öffnung 94 im Ablenkblech 93 in den oberen Teil der Speisekammer 56 austritt.

Der obere Teil des Rohres 46 erstreckt sich ins Innere der Kammer 39 etwas über den Boden der Kammer, so daß ein Wehr entsteht, das durch die öffnungen 42 in dem Heizelement eventuell hindurchgefallene ungeschmolzene Ausgangsteilchen am Eintritt in die Rührvorrichtung und in die Speisekammer hindert. Solche ungeschmolzene Teilchen oder Verunreinigungen, die sich nicht vollständig in der Glasmasse auflösen, würden andernfalls die Düsen verstopfen und damit das einwandfreie Ausziehen der Fasern wesentlich beeinträchtigen.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform von zwei Leitrohren 103 und 104 dargestellt, wobei die Rührvorrichtung, nach dem Ausführungsbeispiel eine Schraube 105, nur eine einzige Windung aufweist und das Ende der Rührvorrichtung durch den Kegel 107 gebildet wird, der über der Ablenkplatte 106 liegt, die hier abweichend von der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 im oberen Rohr 103 angeordnet sind. Man erkennt an den Rohren 103 und 104 im Abstand voneinander angeordnete und parallel zueinanderliegende Flansche 108 und 109, die wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 wirken.

Die Trennung der beiden Rohre 103 und 104 unterhalb des Endes der Welle 79 und der auf ihr sitzenden Rührschraube 105 vereinfacht die Aufgabe, die beiden Rohre 103 und 104 miteinander fluchtend einzubauen, da auf die Flucht des unteren Rohres bezüglich des oberen Rohres nicht mehr so scharf geachtet werden muß, wie bei der Konstruktion nach Fig. 1 bis 4, wo eine geringe Versetzung des unteren Rohres 53 eine Beschädigung der Rührvorrichtung zur Folge haben könnte.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 40

1. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern aus in einem Behälter enthaltenem geschmolzenem Glas, welches aus dem Behälter über eine Speisekammer einer Mehrzahl von Auslaßöffnungen zufließt, aus denen das Glas zu Fasern ausgezogen wird, wobei das geschmolzene Glas vor seinem Austritt aus den öffnungen beim Übergang vom Behälter zur Speisekammer zur Homogenisierung und Vergleichmäßigung seiner Temperatur gerührt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas auf seinem Weg zu den Austrittsöffnungen über einen labyrinthartigen Weg geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Glas auf seinem Weg durch die labyrinthartige Bahn einer vorzugsweise von den Begrenzungswänden dieser Bahn ausgehenden Wärmeeinwirkung ausgesetzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einem das geschmolzene Glas enthaltenden Behälter, aus dem das Glas über eine Speisekammer einer Mehrzahl von Austrittsöffnungen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer an sich bekannten Rührvorrichtung (79, 92, 105 J zwischen Behälter (39) und Speisekammer (56) Behälter (39) und Speisekammer (56) über einen im Querschnitt gegenüber der Behälterfläche verkleinerten Durchlaß (46, 53 bzw. 103, 104) in Verbindung stehen, der die Rührvorrichtung (79, 92, 105j aufnimmt, und eine Ablenkvorrichtung (61) über den Düsenöffnungen (23) zur Bildung einer labyrinthartigen Bahn für das geschmolzene Glas vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wendel (92, 105) ausgebildete Rührvorrichtung am Übergang zur Speisekammer (56) und die Ablenkvorrichtung (61) als Widerstandsheizelement ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung (61) als zwischen Übergang zur Speisekammer (56) und Austrittsöffnungen (23) angeordnete Prallplatte ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsdurchlaß vom Behälter (39) zur Speisekammer (56) zentral im Behälter (39) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche3 bis6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (39) eine rohrförmige zentrale Leitung (46, 103) in seinem Boden (35) aufweist, die mit einer vom Oberteil der Speisekammer (56) vorstehenden rohrförmigen Leitung (53, 104) in Flucht liegt und mit ihr lösbar verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 720 950, 834 584;
französische Patentschrift Nr. 1 008 738;
USA.-Patentschrift Nr. 2 520 577.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen