DE1299806B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung feiner Glasfasern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Ring der Brennkammer ein Ringspalt ist, der konlung feiner Glasfasern, bei dem geschmolzenes Glas zentrisch zum Rotor außerhalb des Umfangs desin einen sich schnell drehenden Rotor eingeführt und selben angeordnet ist.

durch Schleuderkraft verteilt aus mehreren, im Man- Im folgenden Teil der Beschreibung ist eine Aus-

tel des Rotors befindlichen Öffnungen ausgepreßt 5 führungsform des Erfindungsgegenstandes an Hand und in mehrere Glasströme unterteilt wird, die in die von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Bahn eines die Glasströme in feine Fasern verdün- F i g. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße

nenden, kontinuierlichen, im wesentlichen vertikal Vorrichtung, wobei einzelne Teile weggebrochen oder gerichteten, einen Abstand zum Umfang des Rotors im Schnitt dargestellt sind, £ frei lassenden Druckgasstromes eintreten, sowie eine io F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung, einem drehbar in einem Rahmen gelagerten Rohr, an Fig. 3 einen vereinfachten Schnitt nach Linie3-3

welchem ein eine Verlängerung desselben bildender der Fig. 2 in Richtung der Pfeile, wobei einige Teile hohler Rotor befestigt ist, der eine Vielzahl in seiner aus Deutlichkeitsgründen weggebrochen sind, Umfangswand angeordnete Öffnungen aufweist, die 15 F i g. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des nahe bei einem Düsenspalt in der Bodenwand einer erfindungsgemäß ausgebildeten faserformenden Roringförmigen stationären Brennkammer liegen, welche tors, der in der Vorrichtung zur Durchführung des das Rohr umgibt. neuen Verfahrens verwendet wird,

Es ist bereits eine Anzahl von Verfahren und Vor- F i g. 5 eine Teildraufsicht auf eine Abänderung

richtungen zur kontinuierlichen Herstellung von Glas- ao der die Brennkammer begrenzenden, auswechsele fasern geringen Durchmessers bekannt, bei denen baren Düsenringe, deren Bohrungen den Außenring geschmolzene Glasströme in einen Druckgasstrom durchsetzen, so daß Luft mit den die Bohrungen hoher Geschwindigkeit und Temperatur geschleudert durchströmenden Gasen mitgenommen wird, und werden. F i g. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der F i g. 5 in

Es ist bekannt, Flammen oder heiße Glasstrahlen 25 Richtung der Pfeile.

tangential und in Drehrichtung des Schleuderkörpers In einem aus einem Gußstück bestehenden Tragoder Rotors auf die aus den Öffnungen des Rotors zylinder20 (Fig. 1,2 und 3) ist mittels zweier mit austretende Glasmasse zu richten. Bei einer nach die- Abstand voneinander angeordneten Kugellagern 23, sem bekannten Verfahren arbeitenden Vorrichtung 27 ein zylindrisches Drehrohr 28 abgestützt, das an wird der Rotor durch die auftreffenden heißen Gas- 30 seinem unteren Ende über den unteren Abschnitt des ströme sehr stark beansprucht und muß daher nach Tragzylinders hinausragt. Auf der Innenseite des verhältnismäßig kurzer Zeit ausgetauscht werden. unteren Endes des Drehrohrs 28 sitzt eine mit Innen-Ferner bleibt die aus dem Rotor austretende Glas- gewinde versehene Hülse 31.

masse nur über einen relativ schmalen Bereich der Am Tragzylinder 20 ist eine mit dem Drehrohr 28

Wirkung der Gasstrahlen ausgesetzt, so daß die 35 in Verbindung stehende Antriebsvorrichtung beGlasmasse nur eine geringe, die Glasfaserbil- festigt, die das Drehrohr 28 in bezug auf den Tragdung fördernde Ziehwirkung durch die Gasstrahlen zylinder 20 auf den Kugellagern in schnelle Drehung erfährt. setzt. Ein Ring 32, der eine zur Aufnahme eines

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die aus üblichen Keilriemens 34 dienende Umfangsnut 33 dem Rotor austretende Glasmasse durch Richtung- 40 hat, ist auf der Außenfläche des Drehrohres 28 zwi- und Formgebung der Druckgasstrahlen besser und sehen den Kugellagern 23, 27 aufgeschweißt oder gleichmäßiger und auch für längere Zeit zu erfassen, anderweitig gesichert. Der Keilriemen wird von um die Fasern bei langer Lebensdauer der stark einem mit hoher Drehzahl umlaufenden üblichen beanspruchten Vorrichtungsteile, insbesondere des Elektromotor 37 oder von einer anderen Antriebs-Rotors, dünner als bisher möglich ausziehen zu 45 maschine angetrieben, die am Tragzylinder in gekönnen. eigneter Weise befestigt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Die Innenfläche des Drehrohres 28 wird durch ein

löst, daß der Druckgasstrom durch ein kontinuierlich innerhalb des Drehrohres 28 angeordnetes doppelin einer ringförmigen Brennkammer über dem sich wandiges Wasserrohr 45 mit konzentrisch verlaufenschnell drehenden Rotor verbrannten, in einer im 50 den Wänden gegen übermäßig große Wärmestrahwesentlichen zylindrischen Form aus der Brennkam- lung geschützt. Das Wasserrohr 45 ist zylindrisch und mer abströmenden Gas gebildet und aus zwei wesent- hat einen gleichbleibenden Abstand von der Innenlichen Bewegungskomponenten zusammengesetzt fläche des Drehrohres 28, und wird im Drehrohr 28 wird, von denen die eine kreisförmig in Drehrichtung von einer am oberen Ende des Tragzylinders 20 bedes Rotors und die andere im wesentlichen parallel 55 festigten Tragplatte 46 gehalten. Trennschienen 45 a zur Rotorachse verläuft. halten die innere Wand und die konzentrisch an-

Der erfindungsgemäß ausgebildete, aus verbrann- geordnete äußere Wand des Wasserrohres 45 in tem Gas bestehende Gasmantel umgibt den Rotor in einem Abstand voneinander, so daß Wärmeauseinem gewissen Abstand, wodurch eine übermäßige tauschflüssigkeiten, beispielsweise Wasser, zwischen Temperaturbeanspruchung des Rotors vermieden 60 den Wänden hindurchfließen können. Ein Einströmwird, rohr 49 und ein Ausströmrohr 48 (F i g. 1) leiten die Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Wärmeaustauschflüssigkeit in den zwischen der Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Innenwand und der Außenwand des Wasserrohres 45 Brennkammer mit einer über ihr angeordneten ring- gelegenen Ringraum bzw. aus diesem Ringraum. Das förmigen Verteilerkammer durch mehrere Gasrohre 65 Wasserrohr 45 erstreckt sich vorzugsweise über die verbunden ist, welche jeweils an einen tangential in gesamte Lange des Drehrohres bis nahe zu der mit die Brennkammer gerichteten Einlaßstutzen an- Innengewinde versehenen Hülse 31. Das obere Ende geschlossen sind, und daß der Düsenspalt im unteren des Wasserrohres 45 ist durch die Tragplatte 46 ge-

schlossen, während das untere Ende des Wasserrohres 45 durch einen Ring 45 b geschlossen ist.

Die Vorrichtung ist mit einem Gaseinströmrohr 50 versehen, das in eine ringförmige das Drehrohr umgebende Verteilerkammer 51 führt. Mehrere Gasrohre 53 a, 53 b, 53 c und 53 d führen aus den in der oberen Wand der Verteilerkammer 51 vorhandenen Öffnungen in die tangential gerichteten Einlaßstutzen 54 a, 54 b, 54 c und 54 d. Diese Einlaßstutzen 54 a eingeschraubt. Der Rotor 80 (F i g. 2 und 4) hat eine Deckenwand 80 α, eine Seitenwand 80 b und eine Bodenwand 80 c. Die Seitenwand 80 b liegt im wesentlichen parallel zur Achse des Drehrohres 28 und besteht aus einem Metallring, dessen Metall der Temperatur geschmolzenen Glases und des benachbarten Druckgasstromes widersteht. Der Ring wird von mehreren Öffnungen oder Bohrungen 81 durchsetzt. Die Bohrungen 81 sind vorzugsweise in in Um-

bis 54 d führen über gelochte Feuersiebe 56 a, 56 b, io fangsrichtung der Seitenwand 80 b sich erstrecken-56 c und 56 d (Fi g. 3) in eine ringförmige Brenn- den parallelen Reihen angeordnet. Die Deckenwand kammer 55, die um den Umfang des Drehrohres 28
und in einem Abstand nach außen von diesem Dreh-

80 a ist von ihrer Verbindungsstelle mit der Seitenwand 80 b nach oben zur Mitte erhöht und hat in ihrer Mitte eine Öffnung 82. Eine mit Außengewinde

eine Deckenwand 57, eine Innenwand 58, eine Bo- 15 versehene zylindrische Hülse 83 ist an der Deckendenwand 59 und eine Außenwand 60. Ein oberer wand 80 α angeschweißt oder anderweitig befestigt. Ring 61, ein Innenring 62, ein unterer Ring 63 und Die Bodenwand 80 c ist von ihrer Verbindungsstelle

rohr 28 angeordnet ist. Die Brennkammer 55 hat

ein Außenring 64 aus feuerfestem Material schützen diese Wände. Der Außenring 64 hat Öffnungen für mit der Seitenwand 80 b nach der Mitte vertieft und hat eine schalenförmige Vertiefung 84, die sich in

die Einlaßstutzen 54 α bis 54 d. Der Gasstrom über ao der Mitte der Bodenwand unterhalb der Öffnung 82 die Einlaßstutzen 54 α bis 54 d verläuft vorzugsweise befindet. Die Vertiefung 84 ist in Draufsicht kreistangential zu dem aus feuerfestem Material be- förmig und hat im senkrechten Querschnitt das Prostehenden Innenring 62, so daß die in den Stutzen fil eines Kreisbogens. Der Durchmesser der Vertiefließenden Gasströme aus Brenngasen sich in Kreis- fung 84 an ihrem oberen Ende entspricht vorzugsrichtung in der Brennkammer 55 bewegen. Ein Ring- »5 weise mindestens im wesentlichen dem Innendurchspalt oder Düsenspalt 65 ist zwischen dem Innenring messer des Wasserrohres 45. Ein Sechskantkopf 85, 62 und dem unteren Ring 63 vorhanden und bildet der das Einschrauben des Rotors in das Drehrohr 28 eine in Umfangsrichtung verlaufende, ununterbro- erleichtert, ist an der unteren Wandseite der Vertiechene Auslaßöffnung oder Düse für die Brenngase. fung 84 befestigt. Bei in die Hülse 31 eingeschraub-Die untere Wand der Verteilerkammer 51 und die 30 tem Rotor 80 erstreckt sich die Schutzwand 73 vorzugsweise über das untere Ende des Rotors und des Sechskantkopfes 85 hinaus.

Die Seitenwand 80 b des Rotors 80 ist vorzugsweise ein Ring. Die Deckenwand, die Bodenwand und die Seitenwand des Rotors sind aus ähnlichen Werkstoffen hergestellt. Da zwischen der Deckenwand des Rotors 80 und dem inneren Düsenring 74 ein Spalt vorhanden sein muß, ist ein Ring 86 auf

Deckenwand 57 der Brennkammer bilden zwischen sich eine ringförmige Kammer 66, die ein Wärmeaustauschmittel, z. B. Wasser, aufnimmt. Innerhalb der Innenwand 58 der Brennkammer 55 befindet sich eine lotrecht gerichtete zylindrische Wand 67, die eine zweite, ein Wärmeaustauschmittel aufnehmende Ringkammer 68 begrenzt. Ringe 69 und 70 dichten das obere bzw. untere Ende der Ringkammer 68 ab. Diese Ringe 69 und 70 sind durch Anschweißen der Innenfläche der Wand 67 unmittelbar oberhalb

od. dgl. an den Wänden 67 und 58 befestigt. Eine 40 der Deckenwand des Rotors 80 befestigt. Die Innenuntere waagerecht angeordnete Ringwand 71 mit fläche dieses Ringes 86 liegt möglichst nahe der

einer darin vorhandenen Ringkammer72 bildet mit der Bodenwand 59 der Brennkammer 55 eine dritte Kammer zur Aufnahme eines Wärmeaustauschmittels. Die Anschlüsse an die das Wärmeaustauschmittel aufnehmenden Kammern 66,68 und 72 sind zur Vereinfachung nicht dargestellt, haben jedoch die gleiche Ausführung wie das Einströmrohr 49 bzw. das Ausströmrohr 48. Die die Wärmeaustauschkammern umgebenden Wände, die feuerfesten Platten, die Brennkammerwände usw. sind untereinander und mit der unteren Wand der Verteilerkammer 51 fest verbunden, so daß also der gesamte Brennkammeraufbau mit dem Tragzylinder 20 fest verbunden ist.

An das untere Ende der Brennkammer 55 schließt sich ein zylindrischer Flansch oder eine Schutzwand 73 an.

Ein innerer Düsenring 74 und ein äußerer Düsen-Außenfläche des sich schnell drehenden Drehrohres 28. Der Ring 86 verhütet die Verbreitung der brennenden Brenngase nach oben längs der Außenfläche des Drehrohres 28.

Zur Beschreibung des neuen Verfahrens und der Arbeitsweise der neuen Maschine sei angenommen, daß die Vorrichtung in der in F i g. 2 dargestellten Weise aufgebaut ist.

Ein geregeltes Gas-Luft-Gemisch, das beim Verbrennen die gewünschte Temperatur ergibt, strömt über das Einströmrohr 50 (F i g. 1) in die Verteilerkammer 51 und von dort in die tangentialen Einlaßstutzen 54 a, 54 b, 54 c und 54 d. Die Brenngase wirbein in der Brennkammer 55 mit hoher Geschwindigkeit herum und strömen als ein ringförmiger Gasstrom durch den ununterbrochenen Ringspalt 78 an der Außenseite des Rotors nach unten. Dieser Gasstrom wird gezündet, so daß ein ununterbrochener

ring 75 sind durch Schrauben 76 bzw. 77 an dem 60 Kreisring aus den den Umfang des Rotors umgeben-Ring 70 und der Ringwand 71 befestigt. Die Düsen- den brennenden Gasen entsteht, die nach unten aus ringe 74 und 75 sind auswechselbar, um die Breite
des zwischen den Ringen befindlichen Ringspaltes 78

einzustellen oder die Stellung des Spaltes in bezug der Brennkammer 55 herausströmen und sich auch entsprechend ihrer in der Brennkammer eingenommenen Bahn in Kreisrichtung bewegen. Die Drehung

auf das Drehrohr 28 durch Einsetzen anderer Ringe 65 der Gase muß, wenn verhältnismäßig lange Glasabweichender Formen zu ändern. fasern gewünscht werden, in der gleichen Richtung

Ein Rotor 80 (F i g. 4) ist auswechselbar in die im unteren Ende des Drehrohres 28 befestigte Hülse 31 erfolgen, in der der Rotor 80 gedreht wird. Die den Spalt 78 bildenden Düsenringe 74 und 75 können

ausgewechselt werden, so daß eine Neuordnung der Düsenstellung in der gewünschten Weise in bezug auf den Umfang des Rotors erfolgen kann. Auf diese Weise kann die Stellung des aus brennenden Gasen bestehenden Flammringes auf die gewünschte Stellung in bezug auf den Umfang des Rotors eingestellt werden. Die Flammen berühren vorzugsweise nicht die Seitenwand 80 b des Rotors 80, sondern verlaufen sehr dicht nahe dem Rotorumfang.

Die in die tangential liegenden Einlaßstutzen 54 α ίο bis 54 d eingeführte Gasmenge ist vorzugsweise so groß, daß die Gase aus der Kammer mit einer Geschwindigkeit austreten, die im wesentlichen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 80 entspricht.

Sobald der Rotor 80 die gewünschte Temperatur erreicht hat, wird ein beispielsweise 15 bis 60 Minuten dauerndes Verfahren begonnen, bei dem geschmolzenes Glas durch Eigengewicht in einem kontinuierlichen Strom in der Mitte des Wasserrohres 45 nach unten fließt. Der Glasstrom fällt pausenlos aus einer Auslaufdüse durch die Mitte der Rohre 45 und 28, ohne die Wände dieser Rohre zu berühren. Da sich das Wasserrohr 45 nach unten im wesentlichen bis zur oberen Kante der Hülse 31 erstreckt, sind die Innenflächen des Drehrohres 28 und die Kugellager im wesentlichen vollständig gegen die strahlende Wärme des Glasstromes geschützt. Der Glasstrom fällt in die Vertiefung 84 des Rotors 80 und bildet einen Vorrat, aus dem das Glas durch Schleuderwirkung in Umfangsrichtung herausbewegt wird. Die in den Rotor 80 fließende Glasmenge muß der Menge angepaßt werden, die aus den in der Seitenwand 80 b des Rotors 80 vorhandenen Bohrungen 81 ausströmt. Die Vertiefung 84 gleicht alle Schwankungen und Unbeständigkeiten des Glasstromes aus, so daß eine gleichmäßige Zuführung des Glases zur Seitenwand 80 b erfolgt. Wenn sich das aus der Vertiefung 84 nach außen fließende Glas an der Seitenwand 80 & aufwärts bewegt, wird das Glas durch Schleuderkraft durch die Bohrungen 81 hindurch in vielen geschmolzenen Glasströmen kleinen Durchmessers nach außen gepreßt. Die aus der Außenfläche der Seitenwand 80 b austretenden Glasströme werden vom Rotor in einer Richtung nachgezogen, die entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors gerichtet ist. Die Bewegung des auf die Glasströme auftreffenden und die Glasströme verdünnenden Druckgasstromes durch den Spalt 78 in der Drehrichtung des Rotors kompensiert das Nachschleppen der Fasern, ermöglicht die Bildung längerer Fasern, verringert die Faserverdrehung und verbessert auf diese Weise das Erzeugnis. Der gleichförmige homogene Druckgasstrom durch den ununterbrochenen kreisringförmigen Spalt wirkt gleichmäßig auf alle Glasströme ein, wodurch die Herstellung eines gleichförmigeren Er-Zeugnisses ebenfalls gefördert wird.

Der Ringspalt 78 ermöglicht sowohl eine Bewegung des Druckgasstromes in der Drehrichtung des Rotors als auch eine gleichförmige Wirkung des Druckgasstromes auf die Glasfasern. Die Schutzwand schützt gegen alle Teilchen, die tangential vom Rotor abgeschleudert werden und dient auch zum Richten der Fasern in Abwärtsrichtung, wenn sich die Fasern von den aus den Bohrungen 81 austretenden kontinuierlichen Strömen trennen. Der Ring 86 verhütet den Durchtritt brennender Gase nach oben und schützt auf diese Weise die Außenfläche des Drehrohres 28 und die oberhalb des Ringes 86 befindlichen Kugellager.

Eine typische Drehzahl des Rotors 80 liegt bei etwa 4000 Umdr./Min. Durch Einbau des Ringes 86 ist es möglich, den Druckgasstrom näher an den Umfang des Rotors 80 zu legen, ohne daß eine zu hohe Erwärmung der Deckenwand des Rotors erfolgt. Der Rotor soll möglichst dicht am Ring 74 angeordnet werden, um den Durchgang der Verbrennungsgase zu verringern. Vorzugsweise wird die Seitenwand & des Rotors auf einer Temperatur gehalten, die höher als die Einsatztemperatur des Glases ist, die beispielsweise 980 bis 1050° C betragen kann. Wird die Seitenwand 80 b auf ungefähr 1200° C gehalten und wird die Temperatur des nahe der Seitenwand strömenden Druckgases auf einer noch etwas höher liegenden Temperatur gehalten, dann wird ein Abkühlen des Glases nach Auspressen aus der Seitenwand 80 b vermieden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung feiner Glasfasern, bei dem geschmolzenes Glas in einen sich schnell drehenden Rotor eingeführt und durch Schleuderkraft verteilt aus mehreren, im Mantel des Rotors befindlichen Öffnungen ausgepreßt und in mehrere Glasströme unterteilt wird, die in die Bahn eines die Glasströme in feine Fasern verdünnenden, kontinuierlichen, im wesentlichen vertikal gerichteten, einen Abstand zum Umfang des Rotors frei lassenden Druckgasstromes eintreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgasstrom durch ein kontinuierlich in einer ringförmigen Brennkammer über dem sich schnell drehenden Rotor verbrannten, in einer im wesentlichen zylindrischen Form aus der Brennkammer abströmenden Gas gebildet und aus zwei wesentlichen Bewegungskomponenten zusammengesetzt wird, von denen die eine kreisförmig in Drehrichtung des Rotors und die andere im wesentlichen parallel zur Rotorachse verläuft.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem drehbar in einem Rahmen gelagerten Rohr, an welchem ein eine Verlängerung desselben bildender hohler Rotor befestigt ist, der eine Vielzahl in seiner Umfangswand angeordneter Öffnungen aufweist, die nahe bei einem Düsenspalt in der Bodenwand einer ringförmigen stationären Brennkammer liegen, welche das Rohr umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (55) mit einer über ihr angeordneten ringförmigen Verteilerkammer (51) durch mehrere Gasrohre (53 a, 53 b, 53 c, 53 d) verbunden ist, welche jeweils an einen tangential in der Brennkammer (55) gerichteten Einlaßstutzen (54 a, 54 & 54 c, 54 d) angeschlossen sind, und daß der Düsenspalt (65) im unteren Ring (63) der Brennkammer ein Ringspalt (78) ist, der konzentrisch zum Rotor (80) außerhalb des Umf angs desselben angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (80) mit einer mittleren, runden Vertiefung (84) versehen ist, welche im wesentlichen denselben Durchmesser wie die lichte Öffnung des Drehrohres (28) hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen