DE1091698B - Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus thermoplastischen Massen, insbesondere von Glasfasern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Fasern aus thermoplastischen Massen in viskosem Zustand und insbesondere auf die Herstellung von Glasfasern.

Es ist bekannt, die geschmolzene Masse in einen Hohlkörper einzuleiten, dessen Mantel mit auf eine oder mehrere Reihen verteilten Öffnungen versehen ist. Diesem Hohlkörper wird eine Drehbewegung hoher Geschwindigkeit um seine Achse erteilt, so daß durch die hierbei auftretenden Zentrifugalkräfte die Masse durch die Mantelöffnungen in Form feiner Ströme ausgeschleudert wird, die durch eine im freien Raum auftretende Ziehwirkung zu Fasern ausgezogen werden.

Gleichfalls ist es bekannt, im Innern des sich drehenden Hohlkörpers achsgleich mit ihm ein Gefäß in Form einer Schale mit in ihrem Randteil vorgesehenen Öffnungen anzuordnen. Die Masse wird hierbei in diese als Verteiler dienende Schale eingeleitet und gegen die Mantelinnenfläche des Hohlkörpers geschleudert, über deren ganze Höhe sie sich gleichmäßig verteilt.

Die Erfindung besteht darin, daß auf der ganzen Höhe des Hohlkörper- oder Verteilermantels ein Vorrat an viskoser Masse angesammelt ist, der einen von dem Hohlkörper- oder Verteilermantel und einem hierzu konzentrisch angeordneten Innenmantel begrenzten Zwischenraum vollständig ausfüllt.

Auf diese Weise wird auf alle in dem Hohlkörperoder Verteilermantel befindlichen Schleuderöffnungen eine konstante und gleiche Druckwirkung erzielt, die eine große Gleichmäßigkeit in den Eigenschaften der hergestellten Fasern bewirkt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen im Bereich der im Mantel des Schleuderkörpers oder des Verteilers vorgesehenen Öffnungen liegenden ringförmigen Zwischenraum mit praktisch gleichbleibendem Querschnitt auf.

In diesen Zwischenraum kann man die viskose Masse durch ihre eigene Schwere einfließen lassen; sie kann aber auch, beispielsweise unter der Wirkung der Zentrifugalkraft, in diesen Raum geschleudert werden, indem man einen Massestrom auf einen rotierenden Verteiler von geeigneter Form auffallen läßt.

Die viskose Masse kann entweder im oberen oder im unteren Teil, jedoch auch in einem Zwischenteil des genannten Raumes diesem zugeführt werden.

Die Erfindung sieht gleichfalls vor, im Innern des mit Vorratsmasse angefüllten Zwischenraumes eine konzentrische Zwischenwand anzuordnen, die diesen Raum in zwei kommunizierende Kammern unterteilt, durch die eine sich selbsttätig regelnde Temperaturgleichmäßigkeit der Masse auf der ganzen Höhe des Hohlkörper- oder des Verteilermantels erzielt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind

Vorrichtung zur Herstellung

von Fasern aus. thermoplastischen Massen,

insbesondere von Glasfasern

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain,
Neuilly-sur-Seine, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Scheller, Patentanwalt,
Aachen, Wilhelmstr. 80

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 9. Mai 1957

Marcel Levecque, Saint Grauen, Seine-et-Oise,

und Marcel Mabru, Paris (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

aus der sich anschließenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen von Vorrichtungen zu ersehen, die sich nicht auf die Herstellung von Fasern aus Glas beschränken, sondern allgemein bei der Herstellung von Fasern aus thermoplastischen Massen Verwendung finden können.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen gemäß der Erfindung durch die Abb. 1 bis 9 im Schnitt dargestellt.

Bei der Vorrichtung nach Abb. 1 besitzt der in seinem Mantel 2 mit Schleuderöffnungen 3 versehene hohle Schleuderkörper 1 einen ringförmigen Boden 4 und einen mit umgebördeltem Rand 6 versehenen Innenmantel 5, so daß eine Kammer 7 entsteht, die die Achse des Schleuderkörpers konzentrisch umgibt. Mit dem Schleuderkörper ist weiter eine zu ihm achsgleich angeordnete Scheibe 8 fest verbunden, auf deren Mitte ein Massestrom 9, beispielsweise geschmolzenes Glas, mit dem die Apparatur gespeist wird, auffließt.

Unter dem Einfluß der beim Drehen des Hohlkörpers auftretenden Zentrifugalkräfte wird die flüssige Glasmasse zwischen dem umgebördelten Rand 6 und dem oberen Abschluß stück des Hohlkörpers in die Kammer 7 geschleudert, die sich mit flüssigem Glas ganz anfüllt. Der auf diese Weise gebildete Glasvorrat bewirkt, daß der auf alle Schleuderöffnungen aus-

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geübte Druck konstant und gleich ist, so daß auch alle durchgeschleuderten feinen Glasströme, unabhängig von der Höhenlage der öffnung, aus der jeder Glasstrom austritt, gleich sind.

Die Füllung der Kammer 7 kann auch von ihrem unteren Teil aus erfolgen, in welchem Falle dieser Teil mit einer öffnung für den Eintritt der mittels der Scheibe 8 radial weggeschleuderten Glasmasse versehen ist, wobei die genannte Scheibe entsprechend tief im Schleuderkörper anzuordnen ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 zeigt die für den Vorrat an Glasmasse bestimmte Kammer mit einer in ihrem Innern konzentrisch zum Schleuderkörper angeordneten Trennwand 10, die mit dem oberen Teil des Schleuderkörpers fest verbunden ist und zwischen ihrem freien Ende und dem Boden 4 einen Spalt frei läßt, über den die beiden Kammerteile 7a, 7b kommunizierend verbunden sind. Mit dieser Ausführungsform erzielt man den Vorteil einer sich selbsttätig regelnden Temperaturgleichmäßigkeit der Glasmasse über die ganze Mantelhöhe, indem die im Bereich der oberen Mantelzone befindliche Glasmasse, die normalerweise am kältesten bleibt, zusätzliche Wärme vom oberen Teil der Trennwand 10 erhält, der durch die oberhalb der Randleiste 6 in die Kammer eingeschleuderte Glasmasse stärker erwärmt wird.

In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 erstreckt sich die Scheidewand über die ganze Kammerhöhe. Über eine Anzahl Durchbohrungen 11, die in verschiedenen Höhenlagen in der Scheidewand angebracht sind, ist die Verbindung zwischen den Kammerteilen 7a und 7b hergestellt.

Statt der Scheibe 8 kann ein mit dem Schleuderkörper fest verbundener Behälter 12 verwendet werden, der zur Aufnahme des Glasstromes 9 oben offen ist. Der Mantel dieses Behälters weist öffnungen 13 auf, durch die die Glasmasse ausgeschleudert wird, um in die öffnung des Teiles 7b der Kammer zu gelangen. Wie in der Abbildung dargestellt, können Verkleidungen 54,55 zwecks Vermeidung von Wärmeverlusten und zur Erzielung gleichmäßiger Temperaturen vorgesehen sein.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt das Einbringen der Glasmasse in die Vorratskammer 7 mittels der bei der Rotation des Schleuderkörpers auftretenden Zentrifugalkräfte. Die Einführung der Glasmasse in die Kammer kann jedoch auch durch ihre eigene Schwere erfolgen.

So wird bei der Vorrichtung nach Abb. 4 die geschmolzene Glasmasse dem Kammerteil 7b an seinem oberen Ende über eine feststehende Rinne 14 zugeführt. Desgleichen erfolgt die Zuführung des Glasstromes nicht mehr in der Achse des Schleuderkörpers, sondern seitlich von ihr. Eine derartige Anordnung kann vorteilhafter sein als eine Anordnung, bei der der Glasstrom durch einen axial durch die Antriebswelle des Schleuderkörpers verlaufenden Kanal geleitet wird. Bei der außerachsigen Zuführung der Glasmasse kann der Durchmesser der Antriebswelle wesentlich kleiner gewählt und es können demzufolge auch Lager mit kleinerem Durchmesser verwendet werden.

Die Abb. 5 zeigt einen Apparat zur Herstellung von Fasern, der einen Glasvorrat gemäß der Erfindung aufweist und bei dem die Glasmasse außerhalb der Drehachse des Schleuderkörpers zugeführt wird. Gemäß der Erfindung ist dieser Apparat außerdem derart ausgebildet, daß praktisch alle Flächen der Vorratskammer für die Glasmassen beheizt werden.

Dieser Apparat besteht aus einem Schleuderkörper mit Teilkammern 7a, 7 b und einer Trennwand 10, unterhalb der die Glasmasse aus dem Kammerteil 7 b in den Kammerteil 7 a gelangt. Die Ausführungsform entspricht derjenigen nach Abb. 2. Sie besitzt außerdem eine Wand 15, die eine ringförmige Leitrinne bildet. Der Glasstrom 9 fällt durch seine eigene Schwere in diese Rinne und gelangt von dort in den Kammerteil 7 b.

Der Schleuderkörper ist zwischen zwei Scheiben 16, 17 gehalten, die mittels einer Schraubenmutter 18 an einem Ende der Antriebswelle 19, die aus vollem Material und somit von kleinem Durchmesser sein kann, befestigt sind. Diese Welle läuft in Kugellagern 20, 21, die gleichfalls einen kleinen Durchmesser aufweisen. Letztere sind in ein feststehendes Gehäuse 22 eingebaut. Der Antrieb der Welle 19 erfolgt über eine Riemenscheibe 23.

Unterhalb des Gehäuses 22 ist ein Schutzschirm befestigt, der beispielsweise aus einem wärmeisolierenden und gegen hohe Temperaturen widerstandsfähigen Stoff 24 besteht, der mit einer metallischen Umkleidung 25 versehen ist.

Die mit Glasmasse angefüllte Kammer 7 wird von

ihrer nach innen liegenden Wand her mittels eines heißen Gases beheizt, das aus wassergekühlten Brennern 26, die unterhalb des Gestells 22 angeordnet sind, austritt. Diese heißen Gase durchströmen einen die Sclutzwand 24, 25 umgebenden Zwischenraum 27 und treten durch im Boden des Schleuderkörpers vorgesehene Öffnungen 28 aus, werden alsdann mittels eines an der Scheibe 16 befestigten Schirmes 29 umgelenkt und bestreichen die Randzone der unteren Schleuderkörperwand.

Der Mantel 2 wird von außen durch aus einem ringförmigen Spalt 31 einer den Schleuderkörper konzentrisch umgebenden Verbrennungskammer 30 erhitzt. Da die den Vorrat an Glasmasse enthaltende Kammer von allen Seiten regelbar beheizt ist, läßt

sich die Glasmasse auf der für die Erzeugung der feinen Masseströme günstigsten Temperatur halten.

Die Abb. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführung eines

derartigen Apparates. Hierbei ist zusätzlich zu der Beheizung des Bodens der Vorratskammer mit den aus Öffnungen 28 austretenden Gasen noch eine Beheizung mittels Gasen vorgesehen, die aus einer Verbrennungskammer 34 austreten. Letztere ist an einem Ende eines feststehenden Rohres 35 angebracht, das in einem in der Achse der Antriebswelle 19 vorgesehenen Kanal angeordnet ist.

Wie aus der Abbildung ersichtlich, ist der Glasstrom 9 durch einen im Körper der Verbrennungskammer 30 angeordneten Kanal 32 geführt, den man mittels einer Flüssigkeit kühlt, die einen Kühlmantel 33 durchströmt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich auch mit einem Schleuderkörper ausführen, der sich um eine horizontal angeordnete Antriebswelle dreht, wobei die Glasmasse durch ihre Schwere in die Vorratskammer einläuft.

Eine Ausführungsform eines derartigen Apparates ist in Abb. 7 dargestellt.

Die Antriebswelle 19 ist horizontal angeordnet und läuft in Kugellagern 20, 21, die in ein feststehendes Gehäuse 22 eingebaut sind. An dieser Welle ist mittels Scheiben 16,17 der Schleuderkörper befestigt, der zur Speicherung von Glasmasse mit einer Vorratskammer ausgerüstet ist, die, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, durch eine Zwischenwand 10 in

zwei Kammerhälften 7 a, 7b unterteilt ist. Im wesentlichen senkrecht verlaufende, an dem Mantel 2 und an dem Innenmantel 5 angebrachte Verlängerungen 38,39 bilden einen ringförmigen Kanal für die Zuführung der Glasmasse, die durch ihre Schwere in die Vorratskammer über eine Rinne 40 einfließt.

Der Apparat kann durch Beheizungsvorrichtungen, wie sie weiter oben beschrieben sind, vervollständigt werden. In der Abb. 7 ist lediglich eine Verbrennungskammer 30 mit einem ringförmigen Austrittsspalt 31 dargestellt. Die Glasmasse wird der Vorratskammer durch einen Kanal 41 zugeleitet, der durch den Körper der Verbrennungskammer führt und von einem von Kühlmittel durchflossenen Mantel 42 umgeben ist.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele betreffen die Anwendung der Erfindung auf den sich drehenden Schleuderkörper, wobei eine Vorratskammer für Glasmasse zwischen dem Mantel des Schleuderkörpers und einem konzentrisch dazu liegenden Innenmantel gebildet ist.

Die folgenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Anwendung der Erfindung auf ein Organ, das eine gleichmäßige Verteilung der Glasmasse über die ganze Höhe der inneren Fläche des Schleuderkörpermantels sichert.

Gemäß der Erfindung ist in dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 8 zwischen der Innenfläche der mit Schleuderöffnungen 45 versehenen Wand 44 des als Auffangschale ausgebildeten Verteilers, der in Achsrichtung des Schleuderkörpers angebracht und mit diesem fest verbunden ist, und einer konzentrisch dazu liegenden Innenwand 46 eine Vorratskammer 48 gebildet, die sich vollständig mit Glasmasse füllt. Der flüssige Glasstrom 9 fließt in der Achse der genannten Schale zu und trifft auf die Wand 47 auf, durch die der Glasstrom in die Kammer 48 geleitet wird.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 9 gelangt die Glasmasse von oben und unten in die Glasvorratskammer 48 durch Öffnungen 49, 50, die in der sich über die ganze Höhe der Auffangschale erstreckenden Wand 46 vorgesehen sind. Diese Öffnungen stellen die Verbindung zwischen dem oberen Raum 51 und dem unteren, 52, her, die überdies durch den axialen Kanal 53 verbunden sind. Die Speisung erfolgt durch den Glasstrahl 9.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus thermoplastischen Massen in viskosem Zustand, insbesondere von Glasfasern, mit einem sich schnell drehenden Hohlkörper, in dessen Mantel auf mehrere Reihen verteilte öffnungen zum Ausschleudern der Masse in Form feiner Ströme unter Wirkung der auftretenden Zentrifugalkräfte vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ganzen Höhe des die Schleuderöffnungen (3) aufweisenden Hohlkörpermantels (2) oder des mit ebensolchen öffnungen (45) zum Durchschleudern und gleichmäßigen Verteilen der Masse auf den genannten Hohlkörpermantel versehenen Verteilermantels (44) ein Vorrat an viskoser Masse angesammelt ist, der eine von dem Hohlkörpermantel (2) oder dem Verteilermantel (44) und einem hierzu konzentrisch liegenden Innenmantel (5, 46) gebildete Kammer (7, 48) vollständig ausfüllt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer (7,48) über ihrer ganzen Höhe einen im wesentlichen gleichen Querschnitt besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (7) durch eine konzentrische Trennwand (10) in zwei kommunizierende Kammerteile (7 a, 7 b) unterteilt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der viskosen Masse sich im oberen oder im unteren Teil der ringförmigen Kammer befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10) mit auf verschiedener Höhe angebrachten Verbindungsöffnungen (11) versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführung (14, 15) vorgesehen ist, bei der die viskose Masse (9) durch ihre Schwere in die ringförmige Vorratskammer (7) einfließt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schleuderkörpers (1) ein rotierendes Verteilerorgan (8, 13) angeordnet ist, welches den auffließenden Massestrom (9) unter Wirkung der Zentrifugalkraft in die Vorratskammer (7) schleudert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsorgan für die. viskose Masse nach Art einer Rinne (14,15) außermittig zur Antriebswelle (19) des Schleuderkörpers (2) angeordnet ist, wobei diese Welle aus vollem Material besteht und einen entsprechend kleinen Durchmesser aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vorratsmasse enthaltende Kammer (7) praktisch auf allen Seiten beheizt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der heißen Gase oder Flammen im Innern an dem die Antriebswelle (19) des Schleuderkörpers (1) tragenden Gehäuse (22) eine Verbrennungskammer und oberhalb des Schleuderkörpermantels (2) eine Verbrennungskammer (30) mit ringförmigem Austrittsschlitz (31) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, gekennzeichnet durch die Anordnung eines j Leitschirmes (29) zur Führung der von dem Innenmantel (5) der Vorratskammer (7 a, 7 b) abströmen-1 den Gase unter den Boden dieser Kammer.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeich-1 net durch die Anordnung einer zusätzlichen Verbrennungskammer (34) unterhalb des Schleuder-] körpers (1).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Il bis 6 und 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (19) des Schleuderkörpers (1) horizontal I angeordnet ist, wobei die viskose Masse über eine I Rinne (14) od. dgl. durch ihre Schwere in die Vor-1 ratskammer (7a, 7 b) einfließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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