DE1073696B - - Google Patents

Description

Das Herstellen von dichten Glasfadenmatten und die sich bei der Herstellung von gestrecktem Glasfadenmattenmaterial anschließenden Arbeitsgänge sind bekannt. Beim Herstellen von dichten Fadenmatten wandert ein Glasofen in axialer Richtung über einer Trommel hin und her, die während jeder Hin- und Herbewegung des Ofens mehrmals umläuft, wobei mehrere Fäden vom Ofen auf die Oberfläche der rotierenden Trommel abgegeben werden, so daß darauf eine dichte, aus Fäden bestehende Matte während aufeinanderfolgender Hin- und Herbewegungen des Ofens entsteht. Die anschließenden Arbeitsgänge bestehen aus dem Abnehmen der dichten Matte in gewünschter Dicke von der Trommel, aus dem Strecken dieser Matte auf eine vorbestimmte Länge, wobei sie gleichzeitig in ihrer Breite abnimmt und in ihrer Dicke zunimmt, so daß eine Bahn aus einem aus Glasfasern oder Glasseide bestehenden gestreckten Matte gebildet wird, die anschließend in mehrere Einzelteile mit vorbestimmten Abmessungen aufgeteilt werden kann.

Das hier beschriebene Verfahren ist am Beispiel des Herstellens von Matten aus Glasfäden beschrieben, jedoch dient dieses Beispiel nur zur Erläuterung und das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zum Herstellen von anderen Gegenständen aus anderen anorganischen, glasähnlichen Materialien verwendet werden.

Die gestreckten Matten müssen ein bestimmtes Glasgewicht haben und das Gewicht muß verhältnismäßig gleichförmig über die Matte verteilt sein, so daß die daraus hergestellten Einzelstücke innerhalb vorgegebener Toleranzen ein gleichmäßiges Gewicht haben. Bei dem zur Zeit üblichen Verfahren werden vorbestimmte Glasmengen in bestimmten Zeitabständen in den Ofen gefüllt und eine Einstellung der Ofentemperatur zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Spinngeschwindigkeit erfolgt durch die Bedienungsperson, die die Abweichungen der Ofentemperatur von einem gewünschten Wert durch Beobachtung der Farbe der Spinndüsenplatte feststellt. Eine solche Kontrolle ist jedoch ungenau, da wesentliche Abweichungen der Ofentemperatur auftreten können, ohne daß sich die Farbe der Düsenplatte merklich ändert, was Gewichtsschwankungen der verdichteten Matten und einen ungewöhnlich hohen Ausschuß der fertigen Matten zur Folge hat, die außerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen.

Bei den zur Zeit üblichen Spinnverfahren hat man auch keine wirksame Kontrolle der Menge des geschmolzenen Glases, das im Ofen für das Spinnen zur A^erfügung steht. Wenn die Höhe der Glasschmelze über die Spinndüsenplatte zu gering ist, dann wird die Spinngeschwindigkeit nachteilig beeinflußt. Wenn zuviel geschmolzenes Glas vorhanden ist, dann strömt Verfahren und Vorrichtung

zum Herstellen von Fadenmatten

aus Glas oder glasähnlichen Stoffen

Anmelder:

American Air Filter Company, Inc.,
Louisville, Ky. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. F. Zumstein, Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger, Patentanwälte,

München 2, Bräuhausstr. 4

Beanspruchte Priorität:
V. St v. Amerika vom 25. Juli 1957

Robert P. McCarthy, Lyndon, Ky. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

das Glas in den Hals des Ofens und da die Temperatur in diesem Teil zu gering ist, verfestigt es sich zunehmend und bildet einen Ablenkungskörper für das eingeblasene Gas. Eine zunehmende Ablenkung des Gases nach oben hat eine zunehmende Verminderung der Temperatur der Glasschmelze und unter Umständen eine Betriebsunterbrechung der Anlage zur Folge.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung dichter gesponnener Fadenmatten wird ein Ofen in Axialrichtung über einer rotierenden Trommel hin- und hergeführt und ein verflüssigtes Material erreicht die Trommel in Form fester Fäden und bildet darauf eine zylindrische Lage.

Durch die Erfindung erhält man u. a. den Vorteil, daß die Produktion dichter Matten mit vorbestimmtem Gewicht kontrolliert werden kann, und daß Abweichungen, die durch Abweichungen der Spinngeschwindigkeit von einem vorbestimmten Wert auftreten, merklich vermindert werden, wodurch der Ausschuß wesentlich kleiner wird, so daß bei der Herstellung Zeit und Kosten gespart werden.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 von der Seite einen Ofen zeigt, der durch ein Gegengewicht ausgeglichen ist;

Fig. 2 zeigt chematisch in einer graphischen Darstellung ideale Spinnverhältnisse, während

Fig. 3 chematisch in einer graphischen Darstellung die möglichen Betriebsschwankungen zeigt, die bei Anwendung der Erfindung auftreten können;

909 710/133

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, der durch den Aufbau 24 verläuft.

Gemäß der Erfindung muß der Glasofen und sein Inhalt während des Spinnvorganges dauernd durch ein Gegengewicht ausgeglichen werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß ein Gegengewichtsbalken an der Trommel befestigt wird, der durch das Tragegestell des Ofens führt und durch den der Glasofen und der damit verbundene Fülltrichter an einer auf das Gewicht ansprechenden Platte des Gegengewichtsarms aufgehängt ist. Eine brauchbare Anordnung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt, und man ersieht aus dieser Figur ein etwa rechteckiges Tragegestell 10 für den Ofen 26, an dem Räder 12 befestigt sind, die auf horizontalen Schienen 14 laufen, die durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Eine Stütze 16 für den Gegengewichtsarm ist an dem Tragegestell 10 befestigt und so bemessen, daß sie die Grundplatte 18 eines allgemein mit 20 bezeichneten Gegengewichtsarms aufnehmen kann. Der Gegengewichtsarm 20 enthält die übliche gewichtsempfindliche Platte 22 sowie einen nach oben gerichteten Aufbau 24 für diesen Gegengewichtsarm. Der Ofen 26 und der damit verbundene Zuführungstrichter 28 sind an einer Trageeinrichtung 30 befestigt, die ein horizontal angeordnetes Glied 32 enthält, das durch die Platte 22 des Gegengewichtsarms 20 getragen wird. Bei der obigen Anordnung kann der Ofen 26 einschließlich seines Inhalts während des Spinnvorgangs dauernd durch ein Gegengewicht im Gleichgewicht gehalten werden.

Ganz allgemein ist gemäß der Erfindung ein vorbestimmtes Glasgewicht vorgesehen, das gleich dem gewünschten Gewicht der fertigen Glasware ist und das in den Ofen eingeführt wird. Der Ofen, der normalerweise eine nichtbestimmbare Menge an geschmolzenem Glas enthält, wird vor Beginn des Spinnvorganges durch ein Gegengewicht ins Gleichgewicht gebracht und das Gegengewicht wird so auf dem Gegengewichtsarm eingestellt, daß dieser zu Beginn des Spinnvorganges in Gleichgewichtslage ist bzw. ein Taragewicht bildet. Anschließend wird mit dem Spinnvorgang begonnen und die in dem Ofen enthaltene Glasschmelze abgezogen. Die Gewichtsverminderung durch das abgezogene Glas wird zunehmend durch einen Ausschlag des Gegengewichtsarms aus seiner ursprünglichen Gleichgewichtsstellung angezeigt. Nach einem vorbestimmten Ausschlag dieses Arms, der das Gewicht des abgezogenen, geschmolzenen Glases aus dem Ofen anzeigt, wird soviel Glas aus dem Vorrat in den Ofen nachgefüllt, daß der Gegengewichtsarm in seine Gleichgewichts- oder Tarastellung zurückgeht. Dies wiederholt sich so lange, bis der Glasvorrat erschöpft ist und auch in diesem Augenblick ist der Gegengewichtsarm in seiner Gleichgewichtsstellung und der Spinnvorgang wird unterbrochen. Die verdichtete Fadenmatte, die so viel Glas enthält, als von der Beschickungseinrichtung abgegeben wurde, wird dann zur weiteren Verarbeitung abgenommen und die Vorrichtung steht zum Spinnen der nächsten Matte zur Verfügung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an einem speziellen Beispiel erläutert, wobei die Herstellung einer dichten Glasfadenmatte, insbesondere einer 53,9 g Matte, beschrieben, wie sie zur Zeit industriell hergestellt wird.

Zur Vorbereitung für das Spinnverfahren wird eine vorbestimmte Menge einer Glasbeschickung, z. B. 9,53 kg, zum Einfüllen in den Ofen bereitgestellt.

Dieser vorbereitete Glasvorrat wird üblicherweise auf eine Hilfswaage gelegt, die vorzugsweise so eingestellt ist, daß sie beim Leergewicht des Glasbehälters im Gleichgewicht ist, so daß die Anzeigescheibe dieser Hilfswaage im vorliegenden Beispiel genau 9,53 kg anzeigt. Die Ofentemperatur sollte so nahe als möglich auf einen Wert eingestellt sein, bei dem die gesamte Menge des vorbereiteten Glasvorrats innerhalb einer vorbestimmten Zeit versponnen werden kann. Diese Zeit kann beispielsweise 3 Stunden und 30 Minuten betragen, was einer Spinngeschwindigkeit von 0,454 kg Glas pro 10 Minuten entspricht.

Der Ofen, der normalerweise eine unbestimmte Glasmenge enthält, wird vor Beginn des Spinnvorganges durch das Gegengewicht ins Gleichgewicht gebracht und das einstellbare Gewicht auf dem Gegengewichtsarm wird so eingestellt, daß der Gegengewichtsarm schwingt bzw. in seiner Gleichgewichtslage ist. Der Gegengewichtsarm sollte so empfindlich sein, daß durch seine Verschiebung aus der Gleichgewichtslage in eine durch einen Anschlag bestimmte Lage eine vorbestimmte Gewichtsänderung des Ofens einschließlich seines Inhalts angezeigt wird, z. B. 0,454 kg.

Anschließend beginnt der Spinnvorgang, und das geschmolzene Glas wird dabei in Fadenform aus dem Ofen abgezogen. Das Abziehen des geschmolzenen Glases aus dem Ofen wird durch die zunehmende Verschiebung des Gegengewichtsarms aus seiner Gleichgewichtsstellung bis zum Anschlag angezeigt. Wenn der Gegengewichtsarm den Anschlag berührt, was im vorliegenden Beispiel der Abgabe von 0,454 kg geschmolzenes Glas entspricht, dann wird eine entsprechende Glasmenge, z. B. 0,454kg, durch den Fülltrichter 28 in den Ofen 26 gegeben, so daß der Gegengewichtsarm in seine ursprüngliche Gleichgewichtsstellung zurückgeht. Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis der Glasvorrat verbraucht ist. In diesem Augenblick ist der Gegengewichts arm wieder in seiner Ausgangsstellung, und der Spinnvorgang wird unterbrochen.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren entspricht das Gewicht der Matte genau dem Gewicht des eingefüllten Glases, d. h., die Matte wiegt 9,53 kg und irgendwelche Abweichungen von diesem Gewicht sind äußerst gering.

Neben der Tatsache, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren in kontrollierter Weise eine Matte mit vorbestimmtem Gewicht hergestellt wird, erhält man noch einen weiteren bedeutenden Vorteil. Wie oben bereits ausgeführt wurde, ist es bei den üblichen Spinnverfahren ein Mangel, daß die Spinngeschwindigkeit dadurch eingestellt wird, daß die Bedienungsperson die Farbe der Düsenplatte zur Bestimmung verwendet. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird die Spinngeschwindigkeit dauernd durch die Zeiten überwacht, die zwischen aufeinanderfolgenden Füllvorgängen liegen. Bei dem hier beschriebenen Beispiel wurde die Ofentemperatur möglichst nahe einem Wert eingestellt, bei dem man die gewünschte Spinngeschwindigkeit von 0,454 kg Glas pro 10 Minuten erhält. Die Beobachtung der Verschiebung des Gleichgewichtsarms, die zum Nachfüllen des Glases erforderlich ist, gestattet eine ununterbrochene einfache und zweckmäßige Kontrolle des Spinnvorganges, indem die Zeit beobachtet wird, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Füllungen verstreicht. Wenn die Bedienungsperson z. B. feststellt, daß aus dem Glasvorrat bereits nach 7 Minuten Betriebszeit 0,454 kg zugegeben wird, dann ist die Spinngeschwindigkeit offensichtlich zu hoch und die Ofentemperatur muß verringert werden. Wenn dagegen mehr als 10 Minuten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Füllvorgän-

gen verstreichen, dann ist die Spinngeschwindigkeit offensichtlich zu gering und eine Erhöhung der Ofentemperatur ist angebracht, damit man die gewünschte Spinngeschwindigkeit erhält. Gewünschtenfalls kann die Bedienungsperson bei der Einstellung der Ofentemperatur eine Ubei'kompensierung vornehmen, damit der Spinnvorgang innerhalb der gewünschten Gesamtzeit abläuft.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man neben einer genauen Kontrolle des Gewichtes der fertigen Matte auch eine laufende Überprüfung der Spulgeschwindigkeit, die durch Beobachtung der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Füllungen festgestellt werden kann.

Zur Erläuterung ist in Fig. 2 das hier beschriebene Verfahren bei idealen Spinnverhältnissen graphisch dargestellt, d. h. bei Verhältnissen, bei denen die Spinngeschwindigkeit genau vorher eingestellt und genau auf einen vorbestimmten Wert gehalten wird, insbesondere auf einem Wert, wie er im obigen Beispiel angegeben ist. In der Fig. 2 ist als Ordinate das tatsächliche Gewicht des Ofens mit seiner Anfangsfüllung angegeben, im vorliegenden Beispiel 47,6 kg. Als Abscisse ist die Spinnzeit in Intervallen von 10 Minuten angegeben. Wenn der Ofen einschließlich seines Inhalts zu Beginn 47,6 kg wiegt und während der ersten 10 Minuten 0,454 kg Glas versponnen wird, dann geht das Gesamtgewicht des Ofens und seines Inhalts auf 47,1 kg zurück. Der Gegengewichtsarm berührt dann den Anschlag, ein Zeichen dafür, daß der Ofen nachgefüllt werden muß. Es wird dann 0,454 kg Glas aus dem bereitgestellten Glasvorrat in den Ofen eingefüllt und das Gewicht des Ofens und seines Inhalts beträgt dann wieder 47,6 kg, nämlich das Ausgangsgewicht. Dieses Verfahren wiederholt sich alle 10 Minuten bis 21 je 0,454 kg schwere Nachfüllungen in den Ofen eingefüllt sind und das Gewicht des Ofens einschließlich seines Inhalts beträgt dann 47,6 kg, worauf der Spinnvorgang unterbrochen wird. Die hier angegebenen Verhältnisse entsprechen idealen Spinnbedingungen, die in der Praxis selten, wenn überhaupt, erreicht werden.

In Fig. 3 ist schematisch ein Betrieb dargestellt, wie er in der Praxis bei nicht idealen Verhältnissen ablaufen kann, d. h., wenn die wirkliche Spinngeschwindigkeit nicht dem beabsichtigten Wert entspricht. Aus dieser Figur ersieht man, daß die Spinngeschwindigkeit zu Beginn zu groß ist, was zur Folge hat, daß die Zwischenzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Ofenfüllungen kürzer sind als die vorgesehenen 10 Minuten. Die Bedienungsperson kann dies jedoch leicht feststellen und bei A in Fig. 3 wird die Ofentemperatur verändert, um die Spinngeschwindigkeit zu korrigieren. Wie bereits ausgeführt, kann die Bedienungsperson überkompensieren, um die anfängliche zu langsame Spinngeschwindigkeit auszugleichen. Diese Uberkompensation tritt nach 1 Stunde und 20 Minuten an der Stelle B in Erscheinung, und in diesem Augenblick wird eine weitere Korrektur der Ofentemperatur vorgenommen. An der Stelle C wird noch eine weitere kleinere Korrektur vorgenommen, und man erhält eine stetige Spinngeschwindigkeit in der gewünschten Größe. Es ist nicht anzunehmen, daß die Bedienungsperson die Änderungen der Spinngeschwindigkeit genau kompensiert, jedoch sind die Zeitangaben so, daß man einen beobachteten Fehler leicht korrigieren kann, so daß der Spinnvorgang mit einer verhältnismäßig geringen Abweichung von der zu Beginn der Arbeit vorgesehenen Gesamtzeit ablaufen kann. Bei diesem Verfahren sind die Änderungen der Spinngeschwindigkeit so gering, daß sie noch innerhalb solcher Werte liegen, durch die die Qualität des Fertigproduktes nicht ernstlich beinträchtigt wird.

Die Erfindung bietet also u. a. den Vorteil, daß die Produktion von dichten Matten mit vorbestimmtem Gewicht kontrolliert wird und daß Änderungen, die durch Abweichungen der Spinngeschwindigkeit von einem vorbestimmten Wert auftreten, wesentlich geringer sind, wodurch die Anzahl derjenigen Matten bedeutend verringert wird, die als Ausschuß zurückzuweisen sind, weil sie nicht innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegen, wodurch merklich an Zeit und Kosten beim Betrieb gespart wird.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Herstellen von Fadenmatten aus Glas oder glasähnlichen Stoffen, bei dem ein Ofen axial über einer rotierenden Trommel hin- und hergeführt wird und verflüssigtes Material vom Ofen auf die Trommel abgegeben wird, das in Form fester Fäden die Trommel erreicht und auf dieser Trommel eine zylindrische Lage bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfangsgewicht des Ofens einschließlich des Ofeninhalts zu Beginn des Spinnens gewogen wird und daß der Ofen während des Spinnens stufenweise so· rasch nachgefüllt wird, daJ3 das Anfangsgewicht des Ofens einschließlich seines Inhalts annähernd beibehalten wird und daß der Spinnvorgang beendet wird, sobald eine vorbestimmte Materialmenge nachgefüllt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Spinnvorganges Abweichungen des Gewichtes des Ofens und seines Inhalts vom Anfangsgewicht periodisch festgestellt und die Nachfüllungen des Ofens in Abhängigkeit von den festgestellten Abweichungen vorgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiten, die zwischen aufeinanderfolgenden Nachfüll vorgängen verstreichen, mit einer gewünschten Zeitspanne verglichen werden, und daß die Spinngeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiches so geändert wird, daß der Unterschied zwischen der beobachteten und der gewünschten Zeit verringert und daß das Verspinnen aines vorbestimmten Gewichtes des Materials im wesentlichen innerhalb einer vorbestimmten Gesamtzeit erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer drehbaren Trommel und einem Ofen, der auf einem hin- und herbeweglichen Tragegestell befestigt ist und axial zur Trommel bewegt wird, gekennzeichnet durch einen Gegengewichtsarm (20), der an dem Fördergestell (10) befestigt ist und den Ofen (26) in der Waage hält.

5. Vorrichtung nach, Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundplatte (18) des Gegengewichtsarm.es an einer Stütze (16) des Fördergestells befestigt ist, und daß der Ofen und der mit ihm verbundene Fülltrichter (28) an einer auf das Gewicht ansprechenden Platte (22) des Gegengewichtsarmes befestigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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