DE1596480A1

DE1596480A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Faserdurchmessers,beispielsweise bei einer Zentrifugal-Glasfaserauszieheinrichtung

Info

Publication number: DE1596480A1
Application number: DE19661596480
Authority: DE
Inventors: Maddox Robert Earl; Hengstler Robert Edward; Benner Stanley George; Ind Richmond
Original assignee: Johns Manville
Current assignee: Johns Manville
Priority date: 1965-10-07
Filing date: 1966-10-04
Publication date: 1971-03-18
Also published as: DE1596480B2; GB1136228A; SE344736B; US3374075A; BE687562A; FR1495936A

Description

Johns - Manville Corporation, 22 jjiast 4Üth Street, New York 16, N.Y., U.S.A.

Verfahren und. Vorrichtung zum Steuern des j?aserdurchmessers, beispielsweise bei einer Zencrifugal-Gla3faser-

aUs z i eheinri chtung

Ij¹Ur dieüe Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden U.S. Application Ko. 493 823 vom 7. Oktober 1965 in

Anspruch genommen.

Die Erfindung 'bezieht sich auf die Hera teilung von Fasern und sie betrifft insbesondere die Bildung von Glasfasern durch ausziehen von auf zentrifugalem .Vege entstandenen .fäden auü geschmolzenem Glas. Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern der Reinheit von Glasfasern und auf eine Vorrichtung, die sich verwenden läßt, um bei tintr rotierenden jTaoerbildungseinrichtung den. Afjütand zwiscnen dem xiotor und den Ausziehmitteln in der ,witm zu verändern, didi verhältnismäßig feine j'abern erzeugt werden.

Jreh- oder üchleudervorgang zum .Bilden von Glasfasern v/ird am ütrom auu geuuhmolzenem Glau auf einen schnell rotierenden iiotor oder lauf er aufgebracht, der an uomem Ausberiumfung mit exnem xieif vorsehen ist, in welchem zahl-

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reiche Öffnungen vorhanden sind, durch die das geschmolzene Glas in .Form von iäden austritt. Me JPäden werden bei ihrem Austreten aus dem Rotor der Einwirkung eines Gasstromes von hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur unterworfen, um die .Fäden zu fasern mit feinem Durchmesser auszuziehen, ßel dieser Einrichtung besitzt der Rotor oft ein verhältnismäßig dünnes Stanzblech aus einem gegen hohe Temperaturen und Chemikalien beständigen Werkstoff· Nach dem Anlaufen des Rotors und nach dem aufbringen von geschmolzenem Glas auf den itotor verändert sieh seine Temperatur in einem solchen Ausmaß, daß die Neigung des Verziehens des Rotors besteht. Imrch dieses Verziehen des Rotors verändert sich der gegenseitige Abstand zwischen dem Rotor und den Ausziehmitteln, so daß die einwandfreie JTaserbildun^ nachteilig beeinflußt wird.

.Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bc-stehf demzufolge in der Schaffung eines Verfahrens zum Steuern der Feinheit von Glasfaser und zum Steuern einer entsprechenden Vorrichtung in der weise, daß sich bei einer rotierenden i'aserbildungsexnrichtung die Stellung des Rotors gegenüber den Ausziehmitteln während des i'aserbildungsvorgangs einstellen läßt.

!,sgemäß wird ein Verfahren zum Steuern des J?aaei·- durohmeaserns, beispielsweise bei einer Zentrifugal-Glasfaüerausziehemrichtung, in Vorschlag gebracht, bei welchem geschmolzenes Glas einem Rotor zugeführt wird, der das Glas

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einer Zentrifugalkraft unterwirft, so daß es durch in der Seitenfläche des .Rotors vorhandene Öffnungen hindurchgepreßt wird, wobei die JSindchtung Ausziehmittel besitzt, die in einer Richtung im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Glasfaden Gase oder wasserdampf in der Weise zuführen, daß die Glasfaden zu Glasfasern ausgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der xiotor und die Ausziehmittel zueinander so einstellbar sind, daß die relative Ausziehkraft und die den Glasfaden mit Hilfe der Gase oder des V/asserdampfes zugeführte Wärme gesteuert werden, und somit der endgültige Durchmesser der erzeugten Fasern gesteuert wird.

Die Erfindung ist im Nachstehenden anhand eines in den .figuren 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes näher erläutert, is zeigen:

I¹Ig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles einer

rotierenden Glasfaserbildungseinrichtung,

im Teilschnitt,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Welleneinheit,

auf welcher der itotor angebracht werden

kann,
iTig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in fig. 2

und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2.

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BAD ORiGiNAU - 4 -

In den Zeichnungen, insbesondere in i'ig. 1, ist eine passende Vorrichtung 10 dargestellt, um im Schleuderverfahren Glasfasern herzustellen. Die Vorrichtung besteht aus einem allgemein mit 11 bezeichneten Brennkammergehäuse, einem erfindungsgemäß gebauten und allgemein mit 12 bezeichneten Hotor oder Läufer, einer Hauptantriebswelle und einem Einfüllrohr 14» über das dem Rotor 12 aus einem Vorratsbehälter 15 geschmolzenes Glas zugeführt wird.

Das Brennkammergehäuse 11 ist im wesentlichen eine kreisrund ausgebildete und durch eine im wesentlichen zylindrische Aussenwand 16 sowie eine von ihr nach innen in einem Abstand angeordnete »fand 17 abgegrenzt. An ihrem oberen Ende ist die Brennkammer mittels einer im wesentlichen ringförmigen, in passenden Weise mit den Wänden 16 und 17 verbundenen Platte 18 verschlossen. Die Platte 18 ist zu einem nachstehend noch näher zu beschreibenden Zweck mit zahlreichen Öffnungen 19 versehen. Mit den unteren Enden der Brennkammerwände 16 und 17 ist eine im wesentlichen ringförmige untere Platte 20 verbunden, in welcher eine im wesentlichen ringförmige Öffnung 21 ausgebildet ist. Eine im wesentlichen zylindrische Innenwand 22 wirkt mit der Wand 17 zusammen, um einen Wasser- oder Kühlmantel 23 für die Brennkammer zu bilden, indem sich die Innenwand 22 zwischen der oberen Platte 18 und der unteren Platte 20 erstreckt und mit ihnen verbunden ist.

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In einem abstand von der wand 16 nach aussen befindet si cn eine im wesentlichen zylindrische v'/and 24» die ebenfalls mit der oueren Platte 18 und der unteren Platte 20 verbunden ist und mit der wand 16 zusammenwirkt, um einen wasser- oder Kühlmantel 25 abzugrenzen.

Zwischen den wänden 16 und 17 befindet sich ein inneres feuerfestes Teil 26 von ringförmiger Gestalt mit einem Verbrennungsraum 27» der in einer ringförmigen Öffnung 2b enaet, durch die, wie nachstehend noch näher zu beschreiben, heiüe Verbrennungsprodukte ausgebracht werden, um aus dem j-i-otor 12 herausgeschleuderte Glasfaden zu fasern auszuziehen. In der Verbrennungsraum 27 wird über die Öffnungen 19, aie mit einer auf der Platte 18 befestigten Glasverteilerleitung 29 m Verbindung stehen, ein brennbares Gasgtmuch zugeführt. Me Gase werden über eine Leitung unter jjruck in die Verteilerleitung 29 eingebracht. Um die Vorrichtung in der erforderlichen Lage zu halten, sind trunken 31 vurge-jenen.

wolle 13 i-t in emur Ll.,,erbuchue 35 angeordnet, die von einer kreisrunden Platte 36 gehalten wird, die mit der oberen Platte 18 des Jreiinkaininergehäuaea 11 verbunden i:jt und von ihr gehalten wird. Zusätzliche Verstrebungen halten die Lagerbuchse 35 in ihrer richtigen Lage, in der Platte 36 ist eine Öffnung vorgesehen zur Aufnahme sowie zum aalten deu hinfüllrohra 14» durch welches daa auf den Hotor 12 aufzubringende g8B...htoolzenö Glas hindurchgegouBen 109812/0183

ORIGINAL

wird. Die Antriebswelle ist mit Hilfe voneinander getrennt angeordneter Lager 39 in der Lagerbuchse 35 von ihr getrennt und drehbar gelagert, aus dem unteren Ende der Hauptantriebswelle 13 ragt die Innenwelle 40 heraus, an weclher ein Ansatz 41 befestigt ist, der auszwei im wesentlichen zylindrischen Abschnitten 42 und 43 mit unterschiedlichen Aussendurchmessern besteht, um einen Absatz 44 zu bilden. Der Hotor 12 weiat eine zentrale Öffnung 45, so daß er bis zum Anschlag mit dem Absatz auf den zylindrischen Abschnitt 43 der Innenwelle 40 aufgeschoben werden kann. Der zylindrische Abschnitt ist mit Gewinde vergehen, so daß er eine Mutter 46 aufnehmen kann, die den Jiotor 12 gegen den Absatz 44 festlegt. Sine auf der vvelle 13 befestigte Riemenscheibe 47 ist mit Hilfe eines üblichen (nicht dargestellten) ireibriemens an einen (nicht dargestellten) Motor angeschlossen und bewirkt den Drehantrieb der Welle 13.

Die Welle 13 besitzt eine zylindrische Buchse, die an ihrem unteren .binde eine zylindrische Aussenf lache 48 aufweist, auf welcher der innere Laufring des unteren Lagers 39 in üerührung mit dem Absatz 49 und der unteren Stirnfläche der Distanzbüchse 51 in seiner richtigen Lage angebracht iut. Das obere linde der Welle 13 ist mit einer zylindrischen Ausaenfläche 50 versehen, die beim festlegen des inneren Luufringa des oberen Lagers auf der Welle 13 mit der anderen Stirnfläche der Diatunz-

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or,_g,_Nal

büchse 51 und mit einer Sperrmutter 52 zusammenwirkt. Die inneren Laufringe der Lager 39 stehen mit den flächen 48 bzw. 50 der »Yelle 13 in Reibberührung. Die äusseren Laufringe der Lager 39 sind im Reibsitz in der Lagerbuchse 35 befestigt, die,wie vorstehend erörtert, feststehend, d.h. undrehbar, angebracht ist. An jedem Ende der Lagerbuchse 35 sind passende Verschlußkappen 53 und 54 vorgesehen. Ausserdem ist, wie in Mg. 2 veranschaulicht, der äussere Laufring des oberen Lagers 39 zwischen einem Absatz in der Lagerbuchse 35 und der unteren Stirnfläche der Verschlußkappe 54 festgelegt.

Die Innenwelle 40 ist zu der Hauptantriebswelle 13 konzentrisch an_öeordnet und weist einen Aussendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Hohlwelle 13· Wie in Mg. 3 veranschaulicht, ist die Innenwelle 40 in der Nahe jedes jSndes der Aussenwelle 13 mit zwei Keilnuten 55 versehen. Bei jedem Keilnutenpaar ist die eine Keilnut gegenüber der anderen um 180 versetzt angeordnet, so daß die beiden Keilnuten einander diametral gegenüberliegen. Die Aussenwelle 13 ist mit den Keilnuten 56 gegenüberliegend angeordneten Keilnuten 57 versehen, die sich je über die volle axiale Länge der Welle 13 erstrecken. In jeder der Keilnuten 56 ist ein Keil 48 angebracht, von welchen jeweils ein i'eil in die gegenüberliegend angeordneten Keilnuten 57 aufgenommen wird.

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Me Keile 58 verbinden die Innenwelle 40 mit der aussenweile 13 zu ihrer gemeinsamen Drehbewegung. Jeder Keil 58 wird in die Keilnuten 56 bündig aufgenommen, so daß zwischen den Keilen 58 und der Innenwelle im wesentlichen keine Relativbewegung möglich ist. Jedoch sind die Keile 58 in den Keilnuten. 57 verschiebbar, so daß sich die Innenwelle 40 gegenüber der aussenweile 13 in axialer Dichtung verschieben läßt, während die beiden V/ellen gemeinsam umlaufen.

Die Innenwelle 40 wird in zu den Drehachsen der Wellen 13 und 40 im wesentlichen parallelen dichtungen verstellt mit Hilfe einer einrichtung, die aus einer Lagerhalterung 60 besteht, die über einen Arm 62 an einem Kulissenstein (sliding block) 61 befestigt ist. Der Kulisoenstein 61 bewegt sich in zur Drehachse der Wellen 13 und 40 paralleler xiichtung zwischen U-Stäben 63» die auf der Halteplatte 36 feststehend angebracht sind (s.Fig. 4)· Die Verstellung des Kulissensteins 61 wird gesteuert durch Drehen der ',v'elle 64, die ein .Ritzel 65 antreibt, das mit dein Kegelrad 66 in Eingriff steht. An dem Kegelrad 66 ist mit ihm drehfest ein Gewindestift 67 angebracht, der in den Kulis^enstein 61 mittels Gewinde aufgenommen wird. Ein Ende des Arms 62 ist an dem Kulissenstein 61 mit Hilfe von Bolzen 68 befestigt. An seinem anderen Ende weist der Arm 62 eine durch eine im wesentlichen zylindrische Wand 69 abgegrenzte Ausnehmung auf. ■ Der äussere Laufring des Lagers 70 it>t in der Ausnehmung mittels Heibberührung mit der vVand 69 festgelegt und wird in

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ihr durch, das untere üJnde des an dem Arm 62 befestigten I¹ eil es 71 gehalten. Der innere Laufring des Lagers 70 ist auf die im wesentlichen zylindrische Aussenfläche 72 der innenwelle 40 aufgeschoben und auf ihr zwischen einem durch die im wesentlichen zylindrischen flächen 72 und 74 dv~-r unterschiedlichen Aussendurchmea .,er gebildeten Absatz 73 und der üperrmutüer 75 festgelegt. Die aufwärt3bewegung der »/eile 40 ist durch den an der v/elle 40 vorhandenen Absatz 76 und den in der Welle vorhandenen Absatz 77 begrenzt. Die Abwärtsbewegung der .»eile 40 wird ggf. begrenzt durch eine Berührung zwischen der Unxeraeite dos Arms 62 und der oberen Stirnfläche der Welle 1'3· Jedoch ist ein Einstellen des iiotors 12 au Γ diese extremen Stellungen äusserst selten. Ln der Pru.-.is betrügt der jiina teil bereich der vVelle 40 etwa 15, Ö8 mm (5/8").

lioiiii jietriub ist die vorstehend beschriebene Vorrichtung unter einer ülaaachmelzwanne installiert und wird an der ./eile 40 ein paarender üotor oder Läufer 12 befestigt. Die »eile 64 wird gedreht, um die /Velle 40 und folglich den iiotor Ίίί ^e-,enübor den ^uszieiimit teln in eine vor bestimmte Li..,^e zu M-in^en. lJie Drehbewegung des liotors beginnt und die Abziehmittel werden gezündet. Auf den üotor wird geschmolzenes ülau nfgebracht und mittels Zentrifugalkraft durch ia seiner Auoeenumfangawand öl vorhandene Ön 80 hindurchgepreüat, um tfäden aus (iecciimolsenem 109812/0113 bad original

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Glas zu bilden. Diese Fäden werden von dem heißen G-assfcrom aus'den Ausziehmitteln berührt, der sich in eine:" .Richtung quer zur Bewegungsrichtung der Glasfäden bewegt, um sie zu feinen Fasern auszuziehen. iSin Probe der sich bildenden Fasern wird untersucht und, sofern die Fasern zu grob sind, wird die welle 64 gedreht, um die Innenwelle 40 in einer zu ihrer Drehachse parallelen .Richtung so zu verstellen, daß der Rotor und somit die Fäden aus geschmolzenem Glas näher an die Ausziehmittel herangebracht werden. Dadurch treten die Glasfaden in den heilten Gasstrom in einem Bereich von höherer Temperatur und höherer Geschwindigkeit ein. bofern der Rotor den Ausziehmitteln zu nahe ist, wird die viielle 64 so gedreht, daß sich der xiotor von den j^uszi einrütteln entfernt. ;mf diese weise läßt sich mit Hilfe der Eriindung der .abstand zwischen den aus dem Rotor austretenden Fäden aus geschmolzenem Glas und den Ausziehmitteln ohne Unterbrechung des Faserb-Lldungsvorgangs einstellen.

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Claims

Patentansprüche

1/ Verfahren zum Steuern des JTaserdurchmesaers, beispielsweise bei einer Zentrifugal-Glasfaserauszieheirurichtung, bei welchem geschmolzenes. Glas einem Rotor zugeführt " wird, der das G-las einer Zentrifugalkraft unterwirft, so daß es durch in der Seitenfläche des Rotors vorhandene Öffnungen hindurchgepreßt wird, wobei die Einrichtung Ausziehmittel besitzt, die in einer Richtung im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Glasfaden Gase oder iVasoerdampf in der Weise zuführen, daß die Glasfaden zu Glasfasern ausgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) und die Ausziehmittel zueinander so einstellbar sind, daß die relative Ausziehkraft und die den Glasfaden mit Hilfe der Gase oder des wasserdampfes zugeführte Wärme gesteuert werden und somit der'endgültige Durchmesser der erzeugten fasern gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen durch Einstellen des Rotors (12) erfolgt.

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3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hotor (lfi) scheibenförmig ausgebildet ist und daß das -Einstellen eine Steuerung der Bewegung der Scheibe entlang ihrer Drehachse herbeiführt.

4· Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 und/oder mittels Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 3 hergestellt sind.

Patentanwälte

Seiler u. Pfenning

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