DE1293973B

DE1293973B - Schmelzeinrichtung mit direkter elektrischer Widerstandsheizung zur Herstellung von Faeden und Fasern aus vorzugsweise hochschmelzbaren Stoffen

Info

Publication number: DE1293973B
Application number: DEW41774A
Authority: DE
Original assignee: ALFRED DR ING
Current assignee: ALFRED DR ING
Priority date: 1966-03-25
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1969-04-30
Also published as: GB1185194A; US3419667A; DE1293399B; NL6704389A; BE695928A; DE1293972B

Description

besteht, die jeweils an den oberen Enden mit den io am Außenmantel der Schmelzeinrichtung befestigten Anschlüssen einer Stromquelle verbunden sind und Ringhülse eine für alle Auslaßdüsen gemeinsame sich am unteren Ende leitend berühren, in dem zwischen ihnen befindlichen Ringraum das Schmelzgut

aufnehmen und der Querschnitt des leitenden Werk-

Diffusordüse bildet. Damit wird der weitere Vorteil erreicht, daß mit einer einzigen, für alle Auslaßdüsen der Schmelzeinrichtung gemeinsamen Diffusor-

stoffes so bemessen ist, daß die Temperatur im 15 düse gearbeitet werden kann. Dem stand nämlich gesamten Bereich, in welchem das Innenrohr mit bisher entgegen, daß keine Möglichkeit für die Be-

dem Schmelzgut in Berührung ist, vom Innenrohr erreicht oder überschritten wird und die Temperatur des Außenrohres im gesamten Bereich, in dem es mit

war.

Wenn auch das Außenrohr der Schmelzeinrichtung

und Kontaktvorrichtung des 25 in seiner Halte- und Kontaktvorrichtung eine Gas-Zwangsumlaufkühlung ver- kühlung aufweist, so kann erfindungsgemäß das aufgeheizte Kühlgas des Außenkühlers als Blasluft dem Außenring der Diffusordüse zugeführt werden. Die den Außenteil der gemeinsamen Diffusordüse

einrichtung können zu einem Ringspalt zusammengefaßt sein, wobei jedoch für den Stromdurchgang Überbrückungsstege erforderlich sind.
Zur Herstellung von Perlen, vorzugsweise Glasfestigung des Innenteils einer gemeinsamen Diffusordüse bestand. Stege zwischen dem Außen- und dem Innenteil einer Diffusordüse verbieten sich aus

dem Schmelzgut in Berührung ist, über der Sinter- ao strömungstechnischen Gründen, so daß bisher zwangtemperatur des Gutes liegt und im Abschnitt der läufig eine der Anzahl der Auslaßdüsen ent-Auslaßdüsen für das geschmolzene Gut die Schmelz- sprechende Anzahl von Diffusordüsen erforderlich temperatur mindestens erreicht, und bei dem wenigstens die im oberen Abschnitt der Schmelzeinrichtung
befindliche Halte-Innenrohrs mit einer
sehen ist.

Eine derartige Vorrichtung führt zu ausgezeichneten Ergebnissen, insbesondere dann, wenn bei der

Herstellung von Fasern und Fäden an Stelle ein- 30 bildende Ringhülse kann in verschiedener Weise gefacher Blasdüsen nach dem Diffusor-Prinzip ar- formt sein, beispielsweise eine zum Innenteil spiegelbeitende Düsen verwendet werden. Als Nachteil bildliche Krümmung aufweisen. Es hat sich jedoch dieser Vorrichtung hat' es sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß auch dann, wenn die Ringhülse zylinherausgestellt, daß die für die Blasdüsen erforder- drisch ist, gute Zerfaserungsergebnisse erzielt werliche Blasluft als Kaltluft mit der heißen Schmelze in 35 den können. Die einzelnen Auslaßdüsen der Schmelz-Berührung kommt, was bei einer Reihe von
Schmelzen zu einer unerwünscht großen Viskositätserhöhung der in die Blasdüsen eintretenden, noch
nicht zerfaserten Schmelzstrahlen führt. Insbesondere

dann, wenn die Auslauftemperatur der Schmelze aus 40 perlen, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derdem Ofen nicht sehr hoch gewählt werden kann oder art ausgestaltet sein, daß das Kühlmittelabführrohr soll, führt dieses vor der Zerfaserung stattfindende unten über die Auslaßdüsen der Schmelzeinrichtung »Abschrecken« der Schmelzstrahlen zu einer Be- vorsteht, an seiner Unterseite verschlossen ist und einträchtigung des Zerfaserungsvorganges. über den Umfang verteilt Bohrungen in seiner

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, diesen 45 Zylinderwandung aufweist, die sich etwa in Höhe Nachteil der bisherigen Vorrichtung zu überwinden, der Auslaßdüsen befinden und als etwa senkrecht ohne dabei jedoch die Wirtschaftlichkeit der Vor- auf die Auslaßdüsen gerichtete Blasdüsen dienen, richtung nachteilig zu beeinflussen. Gemäß der Er- Mit dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine findung wird diese Aufgabe nun dadurch gelöst, daß äußerst einfache, aber wirkungsvolle Herstellung von bei Verwendung eines gasförmigen Mediums als 50 beispielsweise Glasperlen ermöglicht. Kühlmittel der Zwangskühlung die Abführleitung Im allgemeinen wird die erfindungsgemäße Vor

richtung so eingesetzt, daß sie sämtliche erforderlichen Verarbeitungsvorgänge übernimmt, d. h. vom als Festkörper vorliegenden Rohprodukt zur fertigen Faser führt. Andererseits jedoch eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch besonders als nachgeschaltete Endstufe eines üblichen, mit Gas oder Öl beheizten Großschmelzofens, welcher der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits geschmolze-

wärmung der Luft erfolgt dabei einmal bereits.in 60 nes Gut zuführt. Dabei hat also das Schmelzrohr der der eigentlichen Kühleinrichtung innerhalb der Halte- erfindungsgemäßen Vorrichtung die Aufgabe, das vorrichtung und zum anderen in der nach unten ge- bereits geschmolzene Gut noch weiter zu verflüssigen führten Abführleitung durch Wärmeabstrahlung des und insbesondere für eine gleichmäßige Temperatur Innenrohrs. Bei praktischen Versuchen hat sich ge- des Schmelzgutes zu sorgen. Es hat sich gezeigt, daß zeigt, daß die Blasluft auf diese Weise bei Erreichen 65 auf diese Weise eine sehr genaue Temperaturregelung der Schmelze so stark aufgeheizt ist, daß keine möglich ist und damit beste Voraussetzungen für wesentlichen Viskositätssteigerungen der Schmelze den Zerfaserungsvorgang innerhalb der Blasdüsen mehr zu befürchten sind. gegeben sind. Ferner hat es sich gezeigt, daß der ge-

des aufgeheizten Kühlgases koaxial im Innenrohr des Schmelzofens zu dessen unterer Öffnung geführt ist und als Blasluft-Zuführungsleitung für die Blasdüsen dient.

Mit der Erfindung ist es also möglich, die aus dem Ofen austretenden Schmelzstrahlen mit vorgewärmter Blasluft zu beaufschlagen, ohne daß dabei ein zusätzlicher Energieeinsatz erforderlich ist. Die Vor-

samte Regelaufwand wesentlich geringer ist als bei Verwendung nur eines üblichen Großofens und daß eine nahezu ideale Temperaturkonstanz gewährleistet ist. Schließlich kann der Durchsatz bei geringem Energieaufwand und verhältnismäßig geringer Baugröße sehr hoch gehalten werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Endstufe eines üblichen Großofens stellt somit ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 stellt eine erfindungsgemäße Schmelzeinrichtung mit einer Diffusordüse zur Herstellung feiner Fasern dar;

Fig. 2 zeigt eine Schmelzeinrichtung mit einer Blasdüse zur Herstellung von Perlen.

Die Schmelzeinrichtung besteht im wesentlichen aus zwei konzentrischen, vertikalen Rohren aus einem Edelmetall hohen Schmelzpunktes, Vorzugsweise aus Platin oder einer Platinlegierung, und zwar im wesentlichen einem zylindrischen Innenrohr 11 und einem Außenrohr 12, das an seinem oberen und unteren Ende zwei zylindrische Abschnitte verschiedenen Durchmessers aufweist und in dem dazwischenliegenden Bereich sich trichterförmig von oben nach unten verjüngt. Die beiden Rohre sind an ihren unteren Kanten elektrisch leitend miteinander verbunden und mit einem Kranz von Auslaßdüsen 14 für das geschmolzene Gut versehen. Innenrohr und Außenrohr sind an ihren oberen Enden an jeweils einer Haltevorrichtung befestigt, durch die sie koaxial gehalten werden.

Die Haltevorrichtung des Außenrohres ist ein Ring 15 mit einem Flansch 16, an den das mit einem nach außen weisenden Flansch 13 versehene Außenrohr 12 mittels Schraubenbolzen 17 und eines Druckringes 18 mit elektrisch und thermisch gut leitendem Übergang befestigt ist. Um den Ring 15 ist ein weiterer Klemmring 19 gelegt, an den eine elektrische Zuleitung 20 angeschlossen ist.

Die Haltevorrichtung des Innenrohres 11 besteht aus einem innen konischen Überwurfring 22, dessen Innendurchmesser, vom Außendurchmesser des Innenrohres ausgehend, nach oben abnimmt; er wird vom Innenrohr, das in diesem Bereich mit einem Schlitz 23 versehen ist, ausgefüllt, welches seinerseits wiederum von einem neigungsgleichen Konusbolzen 24 ausgefüllt ist, der mit einem Gewindeende 25 oben über den Überwurfring vorsteht und mit einer Spannmutter 26 gegen diesen verspannt ist. Durch diese Einspannung ist elektrisch und thermisch ein guter Übergang vom Innenrohr 11 auf die Haltevorrichtung geschaffen. Am oberen Ende des Konusbolzens ist mit einem Spannring 28 der Anschluß für die zweite elektrische Zuleitung 29 geschaffen. Der Konusbolzen 24 ist auf seiner Mantelfläche mit einem schneckenförmigen Kühlkanal 42 ausgestattet, der an seinem oberen Ende mit einem Kühlmittelzuführrohr 27 und an seinem unteren Ende mit einem Kühlmittelabführrohr 43 verbunden ist. Das Edelmetallaußenrohr 12 ist auf seiner gesamten Länge mit einer Isolierummantelung 31 umgeben.

Das Kühlmittelabführrohr 43 ist konzentrisch im Innenrohr zu dessen unterem Ende geführt und steht unten über die Öffnung des Innenrohres 11 vor, so daß es den rotationssymmetrischen Innenkörper einer ringförmigen Diffusor-Blasdüse tragen kann.

Diese im ganzen mit 44 bezeichnete Blasdüse besteht aus einem rotationssymmetrischen Innenkörper 45, der am unteren Ende des Abführrohres 43 befestigt ist, die Form einer Urne aufweist und an seinem abgerundeten oberen Rand mit einer am Abführrohr 43 befestigten Deckelplatte 46 abgedeckt ist, so daß sich zwischen dem Rand der Urne und der Deckelplatte 46 ein Ringspalt 47 für den Austritt des erwärmten Kühlgases ergibt. Das Innere des Blasdüseninnenkörpers 45 ist mit dem Rohrinneren des Abführrohres 43 über Löcher 48 in der Rohrwandung verbunden.

Der Außenkörper der Blasdüse 44 wird durch eine zylindrische Ringhülse 49 gebildet, die den Innenkörper 45 mit Abstand umgibt und deren oberer Rand von einer Verkleidung 50 so überdeckt wird, daß zwischen der Ringhülse 49 und der Verkleidung 50 ein Ringspalt 51 besteht. Diesem Ringspalt wird allseitig gleichmäßig ein Blasmedium zugeführt, und zwar in der üblichen Weise kalte Blasluft. Wenn die äußere Haltevorrichtung 15 mit Kühlkanälen versehen ist, so kann auch die in dieser äußeren Haltevorrichtung vorgewärmte Luft als Blasluft herangezogen werden, derart, daß diese aus den Kühlkanälen der äußeren Haltevorrichtung 15 entlassene Luft außerhalb des äußeren Ofen-Mantelrohres nach unten geführt und dem Ringspalt 51 zugeleitet wird.

Durch die von den Ringspalten 47 und 51 in den Ringdüsenschlitz einströmende Luft wird das flüssige Schmelzgut zunächst in Form von Schmelzfäden eingesogen und dann durch Turbulenz in viele Einzelfäden sehr kleinen Durchmessers zerlegt. Infolge der besonderen Erweiterung des Düsenkanals (des sogenannten Diffusors) wird nach Beendigung der eigentlichen Zerfaserung die Strömungsgeschwindigkeit des Blasmediums stark herabgesetzt und damit der aerodynamische Wirkungsgrad des Prozesses wesentlich verbessert.

In der F i g. 2 ist das Kühlmittelabführrohr 43, das konzentrisch im Innenrohr 11 des Schmelzofens verläuft, an seiner Unterseite, die über die untere öffnung des Innenrohres vorsteht, mit einer Platte 61 abgeschlossen. Etwa in Höhe der Auslaßdüsen 14 der Schmelzeinrichtung befinden sich in der Zylinderwandung des Abführrohres 43 Bohrungen 62, durch die das aufgeheizte Kühlgas gegen die ausströmenden Schmelzfäden geblasen wird, so daß diese in Form von Perlen oder Kügelchen nach außen davonfliegen. Die Schmelzeinrichtung wird vorzugsweise von einer (nicht gezeigten) Auffangvorrichtung für die Schmelzperlen umgeben.

Claims

Patentansprüche:

1. Schmelzeinrichtung mit direkter elektrischer Widerstandsheizung zur Herstellung von Fäden und Fasern aus vorzugsweise hochschmelzbaren Stoffen, wie Schlacke, Gestein und Glas nach Patentanmeldung P 15 96 705.2, bei dem wenigstens die im oberen Abschnitt der Schmelzeinrichtung befindliche Halte- und Kontaktvorrichtung des Innenrohres mit einer Zwangsumlaufkühlung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines gasförmigen Mediums als Kühlmittel der Zwangsumlaufkühlung (42) ein Abführrohr (43) des aufgeheizten Kühlgases koaxial im Innenrohr (11) der

Schmelzeinrichtung zu dessen unterer öffnung geführt ist und als Blasluftzuführungsleitung für die Blasdüsen dient.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, zur Herstellung von Fasern mit nach dem Diffusor-Prinzip arbeitenden Blasdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelabführrohr (43) unten über die Auslaßdüsen (14) der Schmelzeinrichtung vorsteht und an seinem vorstehenden Ende eine rotationssymmetrische, etwa in Höhe der Auslaßdüsen (14) der Schmelzeinrichtung einen Ringspalt (47) aufweisenden Innenkörper (45) trägt, der zusammen mit einer am Außenmantel der Schmelzeinrichtung befestigten Ringhülse (49) eine für alle Auslaßdüsen (14) gemeinsame Diffusordüse (44) bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei welcher auch das Außenrohr (12) der Schmelzeinrichtung in seiner Halte- und Kontaktvorrichtung eine Gaskühlung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ao das aufgeheizte Kühlgas des Außenkühlers als Blasluft der Ringhülse (49) der Diffusordüse (44) zugeführt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzdüsen (14) der Schmelzeinrichtung einen Ringspalt mit Überbrückungsstegen darstellen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittelabführrohr (43) unten über die Auslaßdüsen (14) der Schmelzeinrichtung vorsteht, an seiner Unterseite verschlossen ist und über den Umfang verteilt Bohrungen (62) in seiner Zylinderwandung aufweist, die sich etwa in Höhe der Auslaßdüsen (14) der Schmelzeinrichtung befinden und als etwa senkrecht auf die Auslaßdüsen (14) der Schmelzeinrichtung gerichtete Blasdüsen dienen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeinrichtung einem üblichen Groß-Schmelzofen nachgeschaltet ist und bereits vorgeschmolzenes Gut aufnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen