DE1057742B - Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasermatten einheitlicher Beschaffenheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Glasfasermatten einheitlicher Beschaffenheit mit einer Vorrichtung zum Abziehen von Glasfaden aus Düsen im Boden eines geschmolzenes Glas enthaltenden Tiegels, ferner mit einem Gebläse für heißes Gas, das die vorderen Enden der Glasfaden in feine Fasern auszieht sowie mit einem senkrecht zum Faserstrom sich bewegenden Förderband, auf welchem sich die Fasern in Form einer Matte sammeln.

Glasfasermatten sind kein meßtechnisch erfaßbares Gebilde aus ganz unregelmäßig zusammengefügten Glasfasern, sondern sie haben gewisse Kenngrößen, deren Einhaltung für bestimmte Erfordernisse von größter Wichtigkeit ist. Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, eine Fasermatte gleichmäßiger Beschaffenheit herzustellen. Hierzu gehört insbesondere eine gleichmäßige Stärke der Glasfasern sowie eine — gleichmäßige Dicke und Dichte der Matte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlage gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen kreisförmigen Tiegel, der aus feuerfestem Ton besteht und in ein kreisförmiges Gehäuse aus feuerfestem Material eingeschlossen ist, das in seiner Unterwand ein Loch zur Aufnahme des Tiegelbodens besitzt, wobei zwischen Tiegel und Gehäuse ein ringförmiger Raum gebildet ist, ferner durch ein oder mehrere Brenngasdüsen, die unten in den ringförmigen Raum hineinweisen und tangential zum Tiegel gerichtet sind, außerdem durch einen Leitkanal mit zwei parallelen Flächen in der Nähe des Heißgasgebläses, welcher die Fasern in einen linearen Strom zusammenfaßt, und durch eine Einrichtung zum Aufbringen eines Bindemittels auf die Fasern am Ende des Leitkanals.

Der Erfindung lag unter anderem die besondere Erkenntnis zugrunde, daß nicht etwa der Heizgasgebläsestrom maßgebend für die Konstanz der Faserstärke ist. sondern daß die Abweichungen des Faserdurchmessers von dem vorbestimmten Sollwert im wesentlichen von Durchmesserabweichungen bei den primären, aus dem Schmelztiegel abgezogenen Glasfäden herrühren.

Es mußte daher ein Präzisionstiegel geschaffen werden, der es erlaubt, Glasfäden mit im wesentlichen konstantem Durchmesser abzuziehen. Gewähr hierfür boten bisher nur bestimmte Sonderkonstruktionen von Tiegeln, die aus teuren Metallen oder Legierungen, wie z. B. Platin, Platin-Rhodium usw., bestehen. Solche Tiegel sind jedoch nicht für alle Glasarten brauchbar; insbesondere bei der Verarbeitung bleihaltigen Glases besitzen sie nur eine relativ kurze Lebensdauer, und eine Ausbesserung ist sehr kostspielig.

Gemäß der Erfindung kann ein solcher Präzisions-Vorrichtung zur Herstellung

von Glasfasermatten
einheitlicher Beschaffenheit

Anmelder:

L. O. F Glass Fibers Company,
Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,
Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1
und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2, Patentanwälte

Beansprudite Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Februar 1956

Dominick Labino, Maumee, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genant worden

tiegel einfach und billig sogar aus feuerfestem Ton hergestellt werden, wenn man die angegebene spezielle Anordnung und Beheizung vorsieht. Kreissymmetrische Verhältnisse führen dazu, daß die Temperaturverhältnisse und die Spannungsverhältnisse innerhalb der zulässigen Toleranzen bleiben. Örtlich überhitzte Stellen werden vermieden, weil das Brenngas tangential zur Tiegelwandung in den ringförmigen Feuerraum eintritt. Die Zuführung des Brenngases im unteren Teil des Ringraumes sorgt dafür, daß die Temperatur am Tiegelboden gleichmäßig hoch bleibt. Durch die Abführung der Verbrennungsgase oben aus dem Ringraum wird verhindert, daß die Konstanz des Fadendurchmessers nachteilig durch sie beeinflußt wird.

Bezüglich der Dicke und Dichte der Matte liegt der Erfindung die ebenfalls überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es nicht genügt, den durch das Heizgasgebläse erzeugten Faserstrom irgendwie auf die senkrecht dazu sich bewegende Sammelfläche zu leiten, sondern daß dies in einem linearen Strom geschehen muß, damit die Dicke und Dichte der Matte tatsächlich konstant gehalten wird. Ein solcher linearer Strom wird durch einen Leitkanal mit zwei parallelen Flächen erzwungen.

Es ist bereits bekannt, Keramikschmelztiegel für die Glasfadenherstellung zu verwenden. Bei einer bekannten Konstruktion wird eine längliche Schmelzrinne mit im Boden angebrachten Löchern und seitlicher Be-

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heizung benutzt. Mit diesem Tiegel läßt sich keine absolut gleichmäßige Temperatur im Glas einstellen. Außerdem wirken die Heizkörper nach unten auf die austretenden Fäden, die hiervon in der Konstanz ihrer Durchmesser nachteilig beeinflußt werden. Bei einer anderen Konstruktion wird ein Keramikbehälter für das geschmolzene Glas verwendet, und es ist ein Rohr für Druckgaszuführung in die Glasmasse eingetaucht. Das Druckgas reißt Glas in Faserform mit sich nach außen. Hierbei handelt es sich nicht um einen Tiegel, sondern um eine Keramikdüse bzw. ein Keramikrohr. Außerdem ist es unmöglich, Glasmatten gleichmäßiger Beschaffenheit herzustellen, wenn, wie hier, die Glasfasern unmittelbar aus dem geschmolzenen Glas abgeleitet werden. Bei einer weiteren bekannten Konstruktion werden Glasstäbe von oben in eine Reihe nebeneinander angeordneter kegelstumpfförmiger Keramikbehälter, die von der Seite her beheizt werden, gedrückt. Auch hierbei lassen sich keine Fäden konstanten Durchmessers erzielen, weil der Durchmesser verhältnismäßig stark von dem Druck der Glasstäbe und dieser wiederum, bei konstantem Vorschub, wie er für den gleichmäßigen Glasnachschub notwendig ist, stark von der Viskosität und damit der genauen Temperatur abhängt.

Es ist ferner bereits bekannt, einen Platintiegel mit einem anderen Gehäuse zu umgeben und in den Zwischenraum zwischen Tiegel und Gehäuse ein Brenngas einzuleiten. Jedoch wird dieses Brenngas gleichzeitig zum Ausziehen des geschmolzenen Glasflusses benutzt, d. h., es entstehen sofort an der Austrittsdüse des Tiegels Glasfasern, deren Durchmesser ganz unregelmäßig ist. Außerdem ist der Brenngaseintritt oben in der Brennkammer, so daß dort die stärkste Beheizung erfolgt. Ferner sind mehrere Düsen nebeneinander angeordnet, so daß das symmetrisch von beiden Seiten hinzutretende Brenngas an bestimmten Stellen eine stärkere Beheizung bewirken muß als an anderen. Bei einem Keramiktiegel ergäben sich bei einer solchen Anordnung und Beheizung völlig ungeeignete Temperaturverhältnisse.

Des weiteren ist es bekannt, einen Glasfaserstrom vor seinem AuftrefFen auf das Fasersammeiband durch einen Leitkanal zu führen. Bisher hat man jedoch einen Kanal mit divergierenden Wänden als besonders gut angesehen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß konstruierte Vorrichtung zur ununterbrochenen Herstellung von Matten oder Bahnen aus geblasenen Glasfasern,

Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Ofenabschnitts und der Station zum Aufwickeln des Erzeugnisses, wie sie in der Vorrichtung der Fig. 1 und 2 verwendet werden,

Fig. 5 einen waagerechten Schnitt durch den Schmelztiegel oder Schmelzofen längs der Linie 5-5 der Fig. 1,

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch einen Bodenabschnitt des Schmelztiegels, der einen Einsatz mit Platinspitzen zeigt,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Murmelfördereinheit,

Fig. 8 eine Seitenansicht der Fig. 7,
Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt im wesentlichen längs der Linie 9-9 der Fig. 7,

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Fig. 10 eine Vorderansicht des Motorantriebs des in den Fig. 7 und 8 gezeigten Murmelförderers,

Fig. 11 eine Endansicht des Motorantriebs der Fig. 10,

Fig. 12 eine Draufsicht auf die Murmelschütte und den Schüttelabschnitt der Fig. 9,

Fig. 13 eine Teilansicht der Murmelzumeßeinrichtung und

Fig. 14 eine schematische Darstellung des elekirischen Regelkreises zum Betätigen der Murmelzumeßeinrichtung der Fig. 13.

Es wird nunmehr auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist ganz allgemein mit 20 bezeichnet und weist einen Formabschnitt 21 für die primären Fäden einschließlich eines Murmelförderers 22 zur Zuführung von Glasmurmeln 23 mit einer abgemessenen Geschwindigkeit in einem Schmelztiegel 24 auf. Der Tiegel 24 ist gasbeheizt, damit er die für

ao die Glasmurmeln 23 erforderliche Schmelztemperatur aufweist, und er ist in seinem Boden 25 mit mehreren kleinen Öffnungen 26 ausgerüstet, die in Form von kreisförmig konzentrischen Reihen angeordnet sind. Durch den Murmelförderer 22 zugeführte Glasmurmeln 23 rollen durch geeignete Röhren 27 und 28 in das Innere 29 des Schmelztiegels 24, worin sie geschmolzen werden und eine Masse geschmolzenen Glases 30 bilden. Das geschmolzene Glas 30 fließt oder wird ausgeschieden durch die Öffnungen 26 und wird in primären Fäden 31 ausgeformt, die mittels eines Paares gummiüberzogener Förderwalzen 32 und 33 senkrecht heruntergezogen werden. Während die Fäden heruntergezogen werden, verfestigen sie sich und setzen sich nach dem Verlassen der Walzen 32 und 33 nach unten bis zu einer Führungsleiste 34 fort. Unterhalb und in der Nähe der Führungsleiste 34 ist ein Brenner 35 angebracht, der einen außergewöhnlich heißen Gasstrahl 36 von hoher Geschwindigkeit erzeugen kann. Die primären Fäden 31 werden an der Seite des Führungsblocks 34 heruntergeführt und dem Strahl 36 des Brenners 35 ausgesetzt, wobei sie geschmolzen und in außerordentlich feine Glasfasern 37 verdünnt werden.

Ein Formkasten 38, der dem Brenner 35 gegenüber angeordnet ist, nimmt die verdünnten Fasern 37 auf und leitet sie durch eine Zone 39, in der ein Bindemittel verspritzt wird, und auf das senkrecht verlaufende Trum 40 eines endlosen Sammelkettenförderers 41. Das Trum 40 der Sammelkette 41 bewegt sich ununterbrochen aufwärts, und wenn es das tut, bildet sich auf ihm eine Matte 42 von Glasfasern und wird mittels der Kette 41 aus der Sammelzone 43 nach oben über eine obere Kettenrolle 44 und weiter über das Abflußtrum 45 hinunter bis zu dem Punkt a befördert, wo sie von einer Transportkette 46 übernommen wird, welche die Matte duch einen Ofen 47 führt.

Die Fasermatte 42 ist in dieser Etappe in einem flockigen Zustand und auch klebrig wegen des nicht getrockneten Bindemittels, das auf sie in der Sprühzone 39 aufgebracht wurde. Die Matte 42 wird durch den Ofen 47 gefördert, wo das Bindemittel getrocknet und ein Druck auf die Oberseite der Matte mittels einer Kette 48 ausgeübt wird, um die Matte in eine bestimmte Dicke und Dichte zu pressen. Am Ausgangsende des Ofens 47 — in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ·— kann die ununterbrochene Matte 42 zum Verschiffen an Verbraucher oder zur Weiterleitung an andere Maschinen zum Schneiden, Schichten oder für andere Verarbeitungen aufgewickelt werden.

Der in den Fig. 1 und 7 gezeigte Murmelförderer 22 weist einen Füllbehälter 49 von rechteckiger Form mit einer Murmelrutsche 50 längs seiner vorderen unteren Kante auf, die zu einer hin und her bewegliche Rohre tragenden Kopfleiste 51 führt. Der Boden 52 des Füllbehälters49 wie auch die nach oben gerichteten Seitenwände 53, 54 und 55 sind vorzugsweise aus Blech hergestellt. Die Murmelrutsche 50 jedoch, die aus der Vorderseite heraustritt, wie es Fig. 12 zeigt, weist eine Bodenfläche 56 auf, die aus einem auseinandergezogenen Metall besteht. Sie bildet ein Sieb, durch welches Murmeln unter der gewöhnlichen Größe oder zerbrochenen Murmeln und Glassplitter infolge Schwerkraft in einen entsprechenden Behälter, der nicht gezeigt ist, fallen, so daß nur ganze Murmeln 23 in den Schmelztiegel 24 befördert werden. Das obere Ende der Murmelrutsche 50 ist, wie der Füllbehälter 49, offen, um eine Sichtkontrolle der Murmeln 23 und ein Auffüllen des Vorrats, wenn nötig, zu ermöglichen.

Die Murmelrohr-Kopfleiste 51 umfaßt eine gleitbare Stahlschiene 57, die im Schnitt in den Fig. 1 und 9 gezeigt und mit öffnungen 58 ausgerüstet ist, in welche die Enden 59 der Murmelrohre 27 eingesetzt sind. Die Kopfleiste 57 kann mittels eines Reduziergetriebes 60, wie es in den Fig. 7, 10 und 11 gezeigt ist, langsam vor- und zurückbewegt werden. Das Reduziergetriebe 60 wird von einem Elekromotor 61 angetrieben. Die Welle 62 des Reduziergetriebes 60 ist mittels einer Buchse 63 mit der Antriebswelle 64 verbunden, die in einem reibungsarmen Lager 65 gehalten ist (Fig. 11). Die Antriebswelle 64 ist an ihrem äußeren Ende mit einer kreisförmigen Platte 66 ausgerüstet, auf der eine Bolzen- und Lageranordnung 67 für einen Verbindungsarm 68 exzentrisch befestigt ist. Der Verbindungsarm 68 ist mit seinem einen Ende an der Bolzen- und Lageranordnung 67 gehalten und mit seinem anderen Ende (Fig. 7) mit einer mittleren Stellung der Rohr-Kopfleiste 57 drehbar verbunden. Sobald der Motor 61 des Reduziergetriebes 60 läuft, wird die Antriebswelle 64 langsam gedreht und der Kopfleiste 57 über das exzentrische Lager 67 und den Verbindungsarm 68 eine langsame Schüttelbewegung mitgeteilt. Die Rohrenden 59 werden dadurch langsam vor- und zurückbewegt, wodurch die Murmeln 23 in die Rohre 27 geleitet werden.

Rührelemente 69, wie Fig. 12 zeigt, die mit einem ihrer Enden 70 im Boden des Füllbehälters 49 angelenkt und mit ihrem anderen Ende 71 mit der Kopfleiste 57 drehbar verbunden sind, bewirken ein Umschütteln, um die Murmeln 23 aus dem Füllbehälter 49 über den auseinandergezogenen Metallboden 56 der Rutsche 50 zur Einführung in die Rohrenden 50 zu leiten. Das Maß der Bewegung der Rohrenden 59, der Kopfleiste 57 und der Rührelemente 69 wird durch die ausgezogenen und gestrichelten Linien der Fig. 12 angedeutet.

Die Bewegung der Murmeln ist in der vorliegenden Erfindung sehr langsam und sehr sanft, so daß Murmelbruch praktisch gänzlich ausgeschaltet ist. Außerdem siebt der Förderer automatisch Glasspäne und Stücke von Glasmurmeln, die aus der vorhergehenden Behandlung des Murmelhaufens stammen, aus und gewährleistet, daß nur ganze Murmeln 23 in den Schmelztiegel 24 geleitet werden, um eine sorgfältigere Kontrolle des darin befindlichen Glasschmelzspiegeis zu erreichen. Auch ein Verstopfen der Murmelrohre ist praktisch völlig ausgeschlossen.

Wie die Fig. 13 und 14 zeigen, weist die Murmelzumeßeinrichtung 72 ein Sperrglied 73 auf, das geeignet ist, jeweils eine einzige Murmel 23 passieren zu

lassen, und zwar in Abhängigkeit von der Anforderung und der Betätigung durch einen dem flüssigen Glasspiegel zugeordneten Steuerkreis 74. Das Sperrglied 73 ist auf einem Ende einer drehbaren Welle 75 befestigt und greift durch eine Öffnung 76 im oberen Ende des Glasmurmelförderrohres 27. Das andere Ende der das Sperrglied haltenden Welle 75 ist mit einem U-förmigen Anker 77 versehen, von dem die Spitze des einen U-Schenkels fest an der Welle 75 angebracht ist, wobei der U-Anker 77 in einer zu der Achse der Welle 75 senkrechten Ebene verläuft. Geeignete reibungsarme Lager sind vorgesehen, um die Welle 75 zu halten. Der andere Arm 79 des U-Ankers 77 ist von einer Magnetspule 80 umgeben, und bei einer Erregung der Spule wird der Arm in die Spule gezogen. Diese Bewegung bewirkt, daß das Sperrglied 73 sich aus der durch die ausgezogene Linie angedeutete Stellung in die Stellung bewegt, welche durch die gestrichelte Linie in Fig. 13 bezeichnet wird. Nach einer kurzen Zeitspanne wird der Kontakt unterbrochen und die Spule 80 entregt; das Gewichts des Armes 79 des U-Ankers 77 bewirkt, daß er infolge Schwerkraft nach unten fällt und das Sperrglied 73 in die durch die ausgezogene Linie angedeutete Stellung zurückbringt. Während dieses Arbeitsspieles rutscht eine Murmel durch das Rohr 27. Beispielsweise sei die in der Stellung b gezeigte Murmel diejenige, welche die erste Stelle in der Murmelreihe einnimmt, die in dem Rohr 27 und dem Rohrende 59 zurückgehalten wird. Wenn das Sperrglied 73 in die durch die gestrichelte Linie angedeutete Stellung bewegt wird, kann sich die Murmel aus der Stellung b in die Stellung c bewegen. Dann, sobald das Sperrglied 73 in die Ausgangsstellung zurückkehrt, ist die Murmel in der Stellung c freigegeben und kann sich weiter in das Rohr 27 hinunterbewegen.

Der Steuerkreis 74, durch welchen das Sperrglied 73 betätigt wird, ist in Fig. 14 gezeigt und besteht aus einem Paar Stromzuleitungen 81 und 82. Die Leitung 81 führt zu einer ersten Sonde 83, die sich in dem Schmelztiegel 24 befindet und in senkrechter Richtung eine Einstellung erfahren kann, die von der gewünschten Glasspiegelhöhe, die in dem Tiegel gehalten werden soll, abhängig ist. Eine zweite Sonde 84 erstreckt sich etwas unterhalb der Spitze der Sonde 83, wo der Glasspiegel gehalten werden soll, und gewährleistet dadurch, daß ihr unteres Ende immer im geschmolzenen Glas 30 eingetaucht bleibt. Die zweite Sonde 84 ist durch eine Leitung 85 mit einer Magnetspule 86 einer Schaltanordnung 87 verbunden. Die Schaltanordung 87 weist einen beweglichen Kontakthebel 88 auf, der an dem Ende eines Magnetankers 89 befestigt ist. Der Magnetanker 89 ist in der Magnetspule 86 beweglich, mit der die Leitung 85 verbunden ist, wobei das andere Ende der Spule an Erde 90 liegt. Eine Feder 91 bringt normalerweise den Kontakthebel 88 in eine Kontaktstellung, aber die Spule 86 wirkt, sobald sie erregt wird, der Wirkung der Feder entgegen. Ein Paar Kontakte 92 und 93 sind so angeordnet, daß sie durch den Kontakthebel 88 überbrückt werden. Der erste Kontakt ist mit der Leitung 94 verbunden, die von einem Impulsgeber 95 her kommt, welcher über Leitungen 96 und 97 mit den Stromzuleitungen 81 und 82 verbunden ist. Der zweite Kontakt 93 ist mit der Leitung 98 verbunden, die zu der Spule 80 führt, welche den U-Arm 79 umgibt, und von dort über die Leitung 99 zur Erde 100 führt. Der Impulsgeber 95 enthält einen Mechanismus, der geeignet ist, periodisch elektrische Impulse über die Leitung 94 auszusenden, welche den Kontakt 92 mit

Strom versorgen. Der Impulsgeber 95 sendet vorzugsweise Impulse von ungefähr einer Sekunde Dauer über die Leitung 94 zum Kontakt 94 im Abstand von ungefähr 3 Sekunden aus.

Die Funktion des Steuerkreises 74 ist folgende: Wenn der Glasspiegel in dem Schmelztiegel 24 so hoch steht, daß der Strom durch das geschmolzene Glas 30 von der Sonde 83 zu der Sonde 84 fließt, wird die Spule der Schaltanordnung 86, die den Kontakthebel 88 von den Kontakten 92 und 93 weghält, gegen die Spannung der Feder 91 erregt. Die in Abständen erfolgenden Impulse des Impulsgebers 95 werden dadurch an Kontakt 92 aufgehalten. Sobald jedoch der Glasspiegel unter die Spitze der Sonde 83 fällt, ist der Kreis durch das geschmolzene Glas 30 zur Sonde 84 und der Leitung 85 zu der Schaltspule 86 unterbrochen, und die Feder 91 drückt den Kontakthebel 88 in die Überbrückungsstellung gegen die Kontakte 92 und 93. Der nächste Impuls \Όη dem Impulsgeber 95 überquert daher die Kontakte 92 und 93 und gelangt über die Leitung 98 zu der Magnetspule 80, die den U-Arm 79 umgibt. Diese Betätigung dreht den U-Arm und mit ihm das Sperrglied 73 aus der durch die ausgezogene Linie angedeutete Stellung in die Stellung, die durch die gestrichelte Linie bezeichnet ist (Fig. 13). Dadurch kann sich die Murmel von der Stellung b in die Stellung c bewegen. Sobald der Impuls aufhört, dreht sich das Sperrglied 73 zurück, und die Murmel rollt aus der Stellung c durch das Rohr 27 über die Rohre 27 und 28 in den Schmelztiegel.

Der Schmelztiegel 24 der vorliegenden Erfindung wird in den Fig. 1, 5 und 6 dargestellt und ist aus einem feuerfesten Material hergestellt, z. B. einer speziellen Feuertonmischung, Sillimanit od. dgl. Solche Materialien sind geeignet, der Wärmebelastung standzuhalten, die erforderlich ist, um Glascharchenmaterial für den Zweck der Faserherstellung zu schmelzen, und können mit geringen Kosten leicht hergestellt werden.

Gemäß der Erfindung ist der Tonschmelztiegel von zylindrischer Gestalt und vorzugsweise von einem Isolierraum umgeben, der einen zylindrischen Hohlraum aufweist, welcher etwas größere Abmessungen als die Außenseite des Schmelztiegels besitzt. Dadurch ist zwischen der Außenseite des Tiegels und der inneren Wand des Isolierraumes eine Brennkammer ausgebildet. Geeignete Gasbrenner sind mit bestimmten Zwischenräumen durch öffnungen in der Wand des Isolierbehälters eingeführt und tangential bezüglich der zylindrischen Tiegelwand angeordnet. Dadurch wird eine gleichförmige und intensive Verbrennungszone erzielt, welche die äußere zylindrische Wand des Schmelztiegels in einen Flammenmantel hüllt, wodurch die Hitze schnell durch die Wand des Schmelztiegels dem darin enthaltenen Glasmaterial mitgeteilt wird. Mit Hilfe dieser Konstruktion des Tiegels und des Isolierratimes wird die Masse des geschmolzenen Glases, die sich in dem Tiegel befindet, in allen ihren Teilen auf einer gleichmäßigen Temperatur gehalten; weil die Masse sich in direktem Wärmeaustausch mit den Wänden des Schmelztiegels befindet, wird sie schnell und gut mit genügender Wärme versorgt, um hinzukommendes zusätzliches Glasmaterial praktisch sofort zu schmelzen und es dadurch mit dem bereits vorhandenen geschmolzenen Glas zu mischen, um eine homogene und gleichmäßig heiße Masse geschmolzenen Glases zur Herstellung von Fasern zu erzielen und aufrechtzuerhalten.

Die feuerfesten Tontiegel sind nicht nur nicht teuer und leicht zu ersetzen sowie widerstandsfähig gegen

praktisch alle Arten Glas, sondern sie eignen sich auch ausgezeichnet zum Schmelzen von Glas bei im wesentlichen niedrigeren Schmelztemperaturen. Eine Glaszusammensetzung, die besonders vorteilhaft in den Tontiegeln gemäß der Erfindung verwendet werden kann, enthält die folgenden Bestandteile, deren wesentliche Mengen in Gewichtsprozenten angeführt sind:

B₂O₃ 9 bis 15

R₂O₃ (Al₂O₃, TiO₂, Fe₂O₃) 5 bis 10,5

Na₂O 8 bis 13

K₂O 2 bis 5

CaO 1 bis 4

MgO 0,05 bis 1,0

BaO 2 bis 6

ZnO 2 bis 6

CaF₂ 1,0 bis 3

Glasmischungen, die in den oben bezeichneten Bereich fallen, sind durch extrem niedrige Schmelzpunkte charakterisiert im Vergleich zu gegenwärtigen handelsüblichen Gläsern. Gläser von dieser Zusammensetzung sind charakterisiert durch niedrige Faserschmelzpunkte, die in den Bereich von 677 bis 691° C fallen. Der Vorteil solcher Glaszusammensetzungen ist, daß eine sehr geringe Wärmeenergiezufuhr einen hohen Durchsatz in sehr wirtschaftlicher Weise gestattet. Außerdem werden, wenn die genannten Glasmischungen verwendet werden, Fasern von überraschender Festigkeit gegenüber chemischen Angriffen erzielt. Beispielsweise besitzt eine solche Glasmischung eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Säureverlust, der bei 2,34 Gewichtsprozent Verlust liegt, nachdem die Fasern, die aus der Mischung hergestellt sind, 1,0 H₂SO₄ in normaler Konzentration ausgesetzt wurden.

Im einzelnen umfaßt die Tiegelanordnung 24 einen Körper 101 und einen Deckel 102, die beide aus hochtemperaturbeständigem feuerfestem Material bestehen. Der Körper 101 besitzt einen zylindrischen Querschnitt und ist am Boden 25 bis auf die öffnungen 26 geschlossen und weist einen mit Spitzen besetzten Abschnitt 103 (Fig. 5) auf, durch den das Glas austritt. Der Spitzenabschnitt 103 weist zwei oder mehr kreisförmige konzentrische Reihen 104 und 105 auf, die aus im Abstand voneinander angeordneten Löchern 26 bestehen, deren Achsen parallel zu der Achse des Tiegels 24 verlaufen. Wie Fig. 6 zeigt, sind rohrförmige platinlegierte Einsätze 106 vorzugsweise in die Löcher 26 eingesetzt, um einer Erosion durch das hindurchfließende geschmolzene Glas vorzubeugen. Ein aus einer Platinlegierung bestehender Einsatz 106 umfaßt einen rohrförmigen Körper 107 und einen damit zusammenhängenden Endflansch 108. Der Zweck des Flansches 108 ist ein doppelter: Erstens hält er den Einsatz 106, wenn er in die öffnung 26 gepreßt wird, und zweitens hebt er die Glaszuführstelle etwas über den Boden 25 des Tiegels 24, so daß sich Ablagerungen auf dem Boden des Tiegels absetzen können und nicht durch die öffnung durchgetrieben werden.

Der obere Teil 102 des Tiegels 24 hat die Form eines umgekehrten Trichters und besitzt einen kreisförmigen Querschnitt an seinem unteren Ende; er ist dadurch in der Lage, auf den oberen Rändern der Wände des Tiegelkörpers 101 aufzuliegen. Ein Metallrohr 28 ist unmittelbar oberhalb der Kreisöffnung 109 auf der Spitze des Tiegeldeckels 102 angeordnet und bildet einen Teil der Murmelfördereinheit. Das Rohr 28 ist offen, so daß ein Arbeiter durch dasselbe in das Innere 29 des Tiegels 24 hineinsehen kann, um den

Zustand des Tiegels zu prüfen, öffnungen 110 sind in dem Tiegeldeckel 102 vorgesehen, durch welche die Sonden 83 und 84 des Murmelzuführsteuerkreises 74 eingeführt werden. Die Funktion und der Zweck der Sonden 83 und 84 sind schon vorher beschrieben worden.

Ein Gehäuse 111 umschließt den Schmelztiegel 24 und besteht aus zwei Teilen: einen Körper 112 und einen Deckel 113. Wie Fig. 5 zeigt, ist das Gehäuse 111 von zylindrischer Gestalt und größer als der Durchmesser des Schmelztiegels 24, um eine Brennkammer 114 für ein Gas-Luft-Gemisch, das mittels der Brenner 115 und 116 eingeführt wird, zu bilden. Der Gehäusekörper 112 besteht aus einem äußeren Stahlblechkasten 117 mit einer feuerfesten Tonschicht 118 auf der Innenseite. Eine kreisförmige öffnung 119 (Fig. 6) ist im Boden des Gehäusekörpers 112 vorgesehen und dem Spitzenabschnitt 103 des Schmelztiegels 24 angepaßt, um das Hindurchgehen der primären Fäden aus dem Tiegel zu gestatten. Der obere Ge- so häuseteil 113 (Fig. 1) besteht aus einem feuerfesten Material und ist als runde Platte geformt, die auf den Oberteil des Körpers 112 paßt. Somit ist der Tiegel 24 von einer Brennkammer 114 umschlossen, in welcher ein brennbares Gas verbrannt wird. Das Brenngemisch erhitzt die Wände des Tiegels 24, welche die Wärme auf die darin enthaltene Glasmasse 30 ausstrahlen, um das Glas in einem geschmolzenen Zustand zu erhalten und ebenso hinzukommende Murmeln 23 zu schmelzen.

Das geschmolzene Glas 30 tritt von den Spitzen 106, wie es Fig. 6 zeigt, in Form von Kügelchen 121 aus, von denen die primären Fäden 31 mit Hilfe von Förderwalzen 32 und 33 ausgezogen werden. Die Förderwalzen 32 und 33 weisen Achsen auf, die einander parallel zu einer waagerechten Ebene gelagert sind, so daß ihre Umfange miteinander in Berührung stehen. Die Umfänge der Walzen 32 und 33 sind entsprechend mit Gummi oder einem anderen Reibungsmaterial belegt, um eine Reibungsfläche zu bilden, die ein wirksames gleichmäßiges Fördern und Ausziehen der primären Fäden 31 ermöglicht. Ein geriffelter Führungsblock 122 ist oberhalb der Ausziehwalzen 32 und 33 vorgesehen, um die primären Fäden 31 vor ihrem Hindurchgleiten zwischen den Walzen auszurichten. Nach dem Passieren der Walzen 32 und 33 laufen die Fasern 31 nach unten und durch Rillen, die an der Vorderfläche der Brennerführungsleiste 34 vorgesehen sind. Der Brenner 35 kann einen Gasstrahl 36 von großer Geschwindigkeit und hoher Temperatur in Form eines langen, flachen Bandes erzeugen. Der Brenner 35 ist so angeordnet, daß seine ausströmenden Gase 36 unmittelbar unterhalb der Führungsleiste 34 hindurchströmen. Wenn sich die primären Fäden 31 an der Führungsleiste 34 vorbei nach abwärts bewegen und dem sehr starken Strahl 36 ausgesetzt sind, schmelzen ihre unteren Enden, und sie werden durch die Einwirkung des Strahls zu sehr feinen Fasern 37 verdünnt.

Der Strahl 36 des Brenners 35 ist in einen Faserformkasten 38 gerichtet, durch welchen die Fasern 37 auf die Sammeltransportanlage 41 geblasen werden. Der Faserformkasten umfaßt eine obereDeckplattel23 und eine untere Deckplatte 124, die etwa in einer horizontalen Ebene angeordnet und einander vom Brenner 35 ausgehend gegen die Fasersammeizone 43 leicht geneigt sind. Die Oberseite 123 und die Unterseite 124 des Faserformkastens 38 bilden einen Teil der Luftabsaugkammer 125. Die Fasersammeikette 41 ist so angeordnet, daß sie durch entsprechende öffnungen in

die Absaugkammer eintreten und sie verlassen kann, und besitzt einen senkrecht angeordneten, Fasern sammelnden Abschnitt 40, einen nach rückwärts und nach unten geneigten Abgangsabschnitt 45 und einen nach vorn und unten gerichteten rückläufigen Abschnitt 126. Die Absaugkammer weist eine vordere Wand 127 auf, die an ihrem unteren Rand mit den hinteren Kanten der oberen Deckplatte 123 des Formkastens 38 verbunden ist und sich nach oben bis zu einem Punkt nahe dem oberen Teil des Sammelabschnitts 40 der Kette 41 mit einem schmalen Zwischenraum zum Hindurchgehen der Kette erstreckt. Hinter diesem Punkt des Sammelabschnitts 40 läuft eine Wand 128 schräg nach unten und trifft mit der vorderen oberen Kante auf einen Trennkasten 129. Der Trennkasten weist eine obere Wand 130, eine untere Wand 131 und eine senkrechte Rückwand 132 auf, die alle aus Blech bestehen und zu einer Einheit verschweißt sind, die sich horizontal über die Breite der Kette erstreckt. Wie Fig. 3 zeigt, teilen senkrecht angeordnete Trennwände 133 die Absaugkammer vor dem Trennkasten 129 in drei Fächer mit annähernd gleichem Volumen. Die Rückwand jedes der Fächer, die in den Trennkasten 129 leiten, besteht aus einer senkrecht bewegbaren Dämpferplatte 134, die eine Einstellung in der Weise erlaubt, daß die Größe der in den Trennkasten führenden Öffnung reguliert werden kann.

Eine untere Wand 135 ist mit dem unteren Rand des Trennkastens 129 verbunden und erstreckt sich nach oben und nach vorn und trifft auf die rückwärtige Kante des Unterteils 124 des Formkastens 38. Ein Schlitz 136 ist in der unteren Wand 135 vorgesehen, der das Hindurchgehen des Sammelabschnitts

40 der Kette 41 gestattet.

In Fig. 3 wird gezeigt, daß die Absaugkammer und der Trennkasten mit Abschlußwänden 137 versehen sind. Ein Auslaß 138 ist in einer der Abschlußwände 137 des Trennkastens 129 angeordnet und mit einem geeigneten Saugventilator verbunden.

Daher wird Luft mittels des Saugventilators in und durch den Formkasten 38 und durch die öffnungen des Sammelabschnitts 40 der Kette 41 gesaugt. Die Luft strömt dann in den Trennkasten 129 und aus der öffnung 138 heraus. Die mit Hilfe des Brenners 35 erzeugten Fasern 37 werden durch den Formkasten 38 gezogen und auf dem Sammelabschnitt 40 der Transportkette 41 abgeschieden, wo sie auf der oberen Oberfläche des Sammelabschnitts eine Matte 42 bilden.

Die Fasern 37 sammeln sich in einer Matte 42 von unterschiedlicher Dicke, welche von dem Faserausstoß des Brenners 35 und der Geschwindigkeit der Kette

41 abhängt. Die Matte 42 bewegt sich mit der Kette 41 nach oben und durch die obere öffnung der Absaugkammer 125, über die obere Kettenunterstützungsscheibe 44 und nach unten auf dem Absaugabschnitt 45 der Kette. Die Matte 42 wird von dem unteren Teil des Absaugabschnitts 45, beispielsweise bei a, abgenommen und auf eine Transportkette 46 des Ofens 47 geleitet.

Der Ofen 47 ist im ganzen in den Fig. 2 und 4 gezeigt. Er weist eine beheizte Kammer 139 auf, in welcher das nach vorwärts gerichtete Trum 140 der Transportkette 46 horizontal bewegt werden kann. Die Ofenkammer 139 ist als langes rechteckiges Gehäuse konstruiert, das durch einen Stahlrahmen 141 mit Standbeinen 142 abgestützt wird. Die Wände der Kammer sind mit einem Isoliermaterial überzogen, und die Kammer ist mit geeigneten Heizeinrichtungen, wie Gasbrennern, ausgestattet. Eine Einlaßöffnung 143

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Claims (6)

für das vorwärts laufende Trum 140 der Transportkette 46 ist in der Vorderseite des Ofens vorgesehen sowie eine Auslaßöffnung 144 der Rückwand. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 143 und 144 sind verstellbar, um den unterschiedlichen Dicken der Matten 42 angepaßt zu werden. Das Vorwärtstrum 140 der Transportkette 46 ist an seinem vorderen und rückwärtigen Ende durch Walzen 145 und 146 gestützt. Das Rückwärtstrum liegt auf einer ersten Führungswalze, die nicht dargestellt ist, und auf einer zweiten Führungswalze 147, die unterhalb der Walze 145 angeordnet ist. Eine Aufnahmewalze 148 ist verstellbar zwischen den Walzen 147 und 145 angeordnet, um die gewünschte Spannung der Kette 46 einzustellen. Außerdem ist eine Druckkette 48 vorgesehen, die im Ofen arbeiten kann und über dem Vorwärtstrum 140 der Transportkette 46 liegt. Das Vorwärtstrum der Druckplatte 48 wird an seinem Vorderende durch eine senkrecht verstellbare Walze 150 und an seinem rückwärtigen Ende durch eine horizontal und vertikal verstellbare Walze 151 gehalten. Eine leer laufende Walze 152 stützt das rückwärtige Trum 153 der Druckkette 48. Die vorderen und hinteren Enden der Druckkette 48 sind in senkrechter Richtung verstellbar, um der unterschiedlichen Dicke der Matte 42 angepaßt werden zu können, und das hintere Ende ist horizontal verstellbar, um eine gute Kettenspannung zu erreichen. Eine öffnung 154 ist in der Vorderwand des Ofengehäuses 137 vorgesehen, um den rückläufigen Trum 153 der Druckkette 48 durchzulassen. Wenn die Matte 42 sich durch den Ofen 47 bewegt, liegt sie auf dem Vorwärtstrum 140 der Transportkette 46 und kann mittels der verstellbaren Druckkette 48 in eine gleichmäßige Dicke gepreßt werden; während einer solchen Pressung wird eine Matte 42 von gewünschter Dicke und Dichte durch die Hitze innerhalb des Ofens fertiggestellt. Ein Drehmesser 155 ist auf einer Welle 156 über der Matte 42 vorgesehen, um sie in die gewünschte Breite zu schneiden. Es können ein oder mehrere dieser Schlitzmesser 155 je nach Wunsch verwendet werden. Wenn natürlich die volle Breite der Matte verwendet werden soll, werden keine Messer benötigt. Der Aufrollabschnitt 157 für die Matte dient zum Bilden von Rollpacken 158 des Materials, um es entweder dem Verbraucher zuzuschicken oder es anderen Maschinen zum Schneiden, Formgeben, Pressen od. dgl. je nach Wunsch zuzuführen. Patentansprüche:

1. Anlage zur Herstellung von Glasfasermatten einheitlicher Beschaffenheit mit einer Vorrichtung zum Abziehen von Glasfäden aus Düsen im Boden eines geschmolzenes Glas enthaltenden Tiegels, ferner mit einem Gebläse für heißes Gas, das die

vorderen Enden der Glasfäden in feine Fasern auszieht sowie mit einem senkrecht zum Faserstrom sich bewegenden Förderband, auf welchem sich die Fasern in Form einer Matte sammeln, gekennzeichnet durch einen kreisförmigen Tiegel (24), der aus feuerfestem Ton besteht und in ein kreisförmiges Gehäuse (111) aus feuerfestem Material eingeschlossen ist, das in seiner Unterwand ein Loch (119) zur Aufnahme des Tiegelbodens (25) besitzt, wobei zwischen Tiegel und Gehäuse ein ringförmiger Raum (114) gebildet ist, ferner durch ein oder mehrere Brenngasdüsen (115, 116). die unten in den ringförmigen Raum hineinweisen und tangential zum Tiegel gerichtet sind, außerdem durch einen Leitkanal (38) mit zwei parallelen Flächen (123, 124) in der Nähe des Heißgasgebläses (35), welcher die Fasern in einen linearen Strom zusammenfaßt, und durch eine Einrichtung (39) zum Aufbringen eines Bindemittels auf die Fasern am Ende des Leitkanals.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelförderband (41) porös ist und daß Saugeinriclitungen (125) vorgesehen sind, um eine Unterdruckzone hinter dem Förderband zu schaffen.

3. Anlage nach Ansprüchen 1 und 2 mit Behälter für einen Rohglasvorrat in Form von Murmeln, gekennzeichnet durch eine die Murmeln dem Tiegel (24) einzeln zuführende Zumeßeinrichtung (72), die durch den Spiegel der Glasmasse im Tiegel steuerbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Murmelzumeßeinrichtung (72) in der Murmelleitung zwischen Vorratsbehälter (49) und Tiegel (24) ein schwenkbares Sperrglied (731 aufweist, das beim Verschwenken jeweils nur eine Murmel passieren läßt, und daß die Schwenkbewegung des Sperrgliedes in Abhängigkeit von dem Spiegel der geschmolzenen Glasmasse im Tiegel steuerbar ist.

5. Anlage nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der A⁷Orratsbehalter (49) einen durchbrochenen Boden aufweist, um Murmelbruchstücke auszusieben und damit sicherzustellen, daß nur ganze Murmeln in den Tiegel gelangen.

6. Anlage nach Ansprüchen 3 bis 5, gekennzeichnet durch ein hin und her gehendes Element (51), das öffnungen besitzt, durch welche die Murmeln aus dem Behälter (49) in die zum Tiegel führende Leitung gelangen, und durch Einrichtungen (69), welche die Murmeln in dem Behälter umschütteln.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 713 896, 716 635, 929. 805 542, 807 131, 809 846;
USA.-Patentschrift Nr. 2 626 484.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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