DE1596667C - Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaden, bei der Glasportionen, insbesondere Glaskugeln, über eine geneigte Ebene eingespeist und die Fäden aus einer Ziehkammer abgezogen werden. Bei der Erzeugung von Fäden und Fasern aus in der Wärme erweichbaren mineralischen Stoffen, insbesondere Glas, werden aus öffnungen eines geschmolzenes Glas enthaltenden Behälters Ströme ab und zu endlosen Fäden ausgezogen, die anschließend zu Strängen zusammengefaßt (Glasseide) oder in längere oder kürzere Fasern (Stapelfasern) zerlegt werden können.

Diese Art der Faden- oder Fasererzeugung setzt die fortlaufende Speisung des die geschmolzene Glasmasse enthaltenden Behälters, d. h. den Ersatz des durch den Fadenabzug fortlaufend entstehenden Verbrauches an flüssigem Glas voraus. Dies kann grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten geschehen. Eine bekannte Art besteht in der kontinuierlichen Zuführung eines Stromes flüssigen Glases aus einem das Rohmaterial niederschmelzenden Herd und wird allgemein »Feeder-Verfahren« genannt Bei der anderen Art wird in die über den Abzugsöffnungen im Behälter stehende Glasmasse im Maße des Verbrauches fortlaufend Glasrohstoff in Form von in das Glasbad &> fallenden Kugeln zugeführt. Diese Art wird allgemein »Marble-Verfahren« genannt.

Da Kugeln verhältnismäßig einfach herzustellen und zu lagern, überall billig zu haben und einfach zu handhaben sind und eine besonders gute Anpassung an den durch das Abspinnen der Fäden eintretenden Verbrauch durch eine kontinuierliche intermittierende Zuführung von unter sich gleichen Portionen erlauben, hat sich das Kugeln als Glasrohstoff verwendende Verfahren bisher in großem Umfang durchgesetzt

In jedem Falle ist der Boden des die flüssige Glasmasse aufnehmenden Behälters mit den die einzelnen Glasfaden erzeugenden öffnungen ausgerüstet, die vielfach in kleinen Stutzen enden, die »Spinnwarzen« oder »Düsen« genannt werden. Der die flüssige Glasmasse aufnehmende Behälter ist deshalb nachfolgend »Düsenkörper« genannt

Eine Brücke zwischen dem Feeder-Verfahren und dem Marble-Verfahren schlagen jene Vorschläge, bei denen die als Glasrohstoff zugeführten Kugeln zunächst in . einer vom Düsenkörper getrennten Schmelzkammer niedergeschmolzen werden, aus der sie in den meist im Abstand darunterliegenden Düsenkörper als Teilströme oder Tropfen übergeführt werden. ' .

Die allgemein gebräuchlichen bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung von Fäden oder Fasern aus in der Wärme erweichbaren Mineralstoffen, insbesondere Glas, bestehen aus einem runden oder viereckigen 300 bis 400 mm Länge oder Durchmesser aufweisenden, elektrisch oder mit ■ Gas beheizten, »Muffel« genannten Herd aus feuerfestem, keramischen oder metallenen Material, dessen Boden aus Platin oder einer Platinlegierung besteht und mit den Düsen für den Glasausfluß versehen ist Die Decke dieser den Düsenkörper abgebenden Muffeln ist mit einer zentralen öffnung versehen, durch die die Kugeln in die vom Düsenkörper aufgenommene verflüssigte Glasmasse als Rohmaterialportionen eingeführt werden. Das Maß des Nachschubes kann dabei durch eine von der Höhe des Glasspiegels im Düsenkörper abhängige Steuerung ermittelt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, kontinuierlich intermittierend, d. h. in regelmäßigen Zeitabständen nach einem bei kontinuierlichem Fadenabzug ermittelten Erfahrungswert die Speisung vorzunehmen.

Vorrichtungen dieser Art haben einen bekannten Nachteil, für dessen Behebung oder Unterdrückung bereits viele Vorschläge gemacht wurden. Dieser Nachteil liegt darin, daß die in das geschmolzene Glas einfallenden kalten Kugeln in Intervallen einen die gleichbleibende Viskosität, die Voraussetzung des kontinuierlichen, fehlerfreien Fadenabzuges ist, ungünstig beeinflussenden Kälteschock hervorrufen.

Bei Abwandlungen dieses bekannten Speiseverfahrens werden die Muffeln bzw. Düsenkörper nicht durch eine zentrale öffnung, sondern deren mehrere, meistens zwei, gespeist

Bekannt wurden auch in der Praxis allerdings nicht eingeführte Verfahren, bei denen als Rohstoff waagerecht in die Glasmasse eingeführte Stäbe verwendet werden. Hierbei muß man jedoch mit einem oben offenen Düsenkörper arbeiten, weshalb Entglasungserscheinungen, z. B. die Bildung einer Oberflächenhaut, nur vermieden werden können, wenn man den jeweils zugeführten Stab sehr schnell erhitzt und zur höchsten Temperatur bringt Auch in diesem Falle wirkt sich als nachteilig die bereits beschriebene Kälteschockwirkung aus, womit der plötzliche Temperaturabfall in der Umgebung des jeweils neu zugeführten Stabes verstanden wird.

Bekannte Verfahren, die zur Vermeidung dieses Nachteiles mit einer Vorschmelzkammer arbeiten, weisen einen sehr hohen Wärmebedarf und, d. h. bei elektrischer Beheizung, einen hohen Stromverbrauch

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auf, da sowohl die Vorschmelzkammer als auch der Vorrichtung für die Erzeugung von Fäden und Fa-Düsenkörper getrennt beheizt werden müssen. Sie ha- sern aus Glas zu schaffen, die bei niedrigem Stromben außerdem den Nachteil, daß sie eine sehr durch- verbrauch und unter Erzielung der erforderlichen dachte, exakt arbeitende und komplizierte Steuerung gleichbleibenden Viskositätszonen im Behälter es gebenötigen, weil in der Vorschmelzkammer nur soviel 5 stattet, mit konstruktiv einfachen Mitteln einen länge-Material niedergeschmolzen werden darf, wie im Du- ren, d. h. mehr als 400 mm langen Düsenkörper mit senkörper verbraucht wird, und weil bei allen Unter- portionsweise zugefuhrtem Glasrohstoff zu "beschikbrechungen des Fadenabzuges stets im aufeinander ken und funktionierend zu halten,
abgestimmten Zeitmaß der Kugelnachschub, die Vor- Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Schmelzkammer und der Düsenkörper außer Funk- io Vorrichtung dadurch gelöst," daß eine Mehrzahl gegen tion gesetzt werden müssen. die Horizontale geneigter Zuführvorrichtungen und

Ein beiden Arten gemeinsamer Nachteil ist ferner, mit diesen verbundener Vorschmelzkammern, die je-

daß der große Wärmeinhalt der geschmolzenen Glas- ■ weils eine einzige Glasportion aufnehmen, parallel

. masse im Düsenkörper leicht zu Verwindungen und und über die gesamte Länge der Ziehkammer verteilt

Verbiegungen desselben führt, was auch der Grund 15 angeordnet sind. Bei Anwendung dieser Vorrichtung

dafür ist, daß in der Praxis Behälter mit einer Länge werden die Glasportionen in Form von Kugeln, Qua-

oder einem Durchmesser von mehr als 300 bis dem oder Würfeln in nebeneinanderliegenden, ge-

400 mm nicht eingesetzt werden. Dieser Nachteil trennten Reihen einzeln getrennten, in direkter, aber

macht sich insbesondere dann stark bemerkbar, wenn querschnittsvererigter Verbindung mit dem die flüs-

die Form des zugeführten Glasrohstoffes, z. B. bei 20 sige Glasmasse aufnehmenden Düsenkörper stehen-

—■. waagerecht eingelegten Stäben, oder die Art und den Räumen zugeführt, in denen sie sowohl durch

*Λ. .'' Weise der Zuführung des geschmolzenen Glases aus einen Teil der Wandung des Düsenkörpers als auch

einer Vorschmelzkammer in den Düsenkörper die durch die Abstrahlungswärme der darunterstehenden

Verwendung offener Düsenkörper bedingen. flüssigen Glasmasse nacheinander fortschreitend er-

Die Tatsache, daß die bisher vorgeschlagenen und 35 wärmt, erweicht und schließlich geschmolzen werden,

in der Praxis angewandten Verfahren den Einsatz In der Ziehkammer bzw. dem Düsenkörper bildet

von Düsenkörpera einer Länge über 300 bis 400 mm sich dann eine einheitliche Schmelze. In der Zeich-

»"lfucht zulassen, führt zu weiteren erheblichen Nachtei- nung ist ein Querschnitt und eine Teilaufsicht auf

len. Damit man auf der verhältnismäßig kleinen, sich eine Vorrichtung nach der Erfindung in etwa natürli-

aus der Länge des Düsenkörpers ergebenden Fläche 30 chem Maßstab zur Anschauung gebracht,

eine möglichst große Zahl von Düsen unterbringt, Mit 1 ist ein hier im Querschnitt etwa trapezförmi-

z. B. die internationale Standardzahl von 102 oder ger, aus einem elektrisch leitenden, hochhitzebestän-

204 öffnungen, müssen diese so eng wie möglich ne- digen Material, z. B. Platin oder einer PJatinlegie-

beneinander und hintereinander angeordnet werden, rung, bestehender Düsenkörper (Ziehkammer) be-

was bei Fadenrissen die Bildung von Tropfen solcher 35 zeichnet, der die flüssige Glasmasse 2 aufnimmt, die

Größe, daß diese infolge ihrer Schwere einen neuen durch Düsen 3 unter Bildung eines sogenannten

Faden nach sich ziehen, ausschließt. Dies bedeutet, Spinnkegels 4 ausfließt, von denen die Fäden 5 abge-

wie noch im einzelnen erklärt werden wird, daß man zogen werden. Ist ein Faden gerissen, so bildet sich

auf das sogenannte automatische Anspinnen »durch ein Tropfen 6, der einen neuen Faden 5 α erzeugt

Tropfenfall« verzichten muß. Außerdem würde bei 40 Über die Länge des Düsenkörpers 1 verteilt, sind

so eng nebeneinander stehenden Düsen ein senkrecht zweckmäßig in gleichen Abständen erfindungsgemäß

nach unten fallender, einen neuen Faden nach sich Vorschmelzkammera 7 vorgesehen, die zur Auf-

* ziehender Tropfen die dicht benachbarten Fäden zer- nähme jeweils nur einer Glasportion, beispielsweise

stören, was eine Kettenreaktion von Fadenrissen zur einer Kugel 8, bestimmt sind, und deren Böden mit

Folge hätte. Aus diesem Grunde strebte man bisher 45 dem Düsenkörper 1 elektrisch leitend verbunden

an, den Querschnitt der Düsenöffnungen für den Fa- sind.

denabzug möglichst klein zu halten (z. B. 0,8 bis Die Böden der Vorschmelzkammern 7 haben eine 1,2 mm Durchmesser), um eine möglichst große Zahl zentrale öffnung 9, deren Durchmesser geringer als von Düsenöffnungen auf verhältnismäßig kleiner die lichte Weite des Düsenkörpers 1 ist
Fläche unterzubringen und bei Fadenrissen die je- 50 Der Düsenkörper ist seitlich mit Anschlüssen 10 weils betroffenen Düsen stillzusetzen. Dies wiederum für die den gesamten Düsenkörper erwärmende elekmacht es erforderlich, im Düsenraum eine möglichst trische Heizung versehen. . *
niedrige Viskosität zu erzeugen, d. h. eine sehr hohe Da der Boder. einer jeden Vorschmelzkammer eine Temperatur anzuwenden und die Glasmasse dünn- . öffnung 9 aufweist, werden Ringflächen 11 gebildet, flüssig zu halten, weil sie andernfalls durch die Düsen 55 die, da sie mit dem Düsenkörper elektrisch leitend ; geringen Durchmessers nicht durchfließen wird. Die verbunden sind, z. B. durch Verschweißen, vom hohe Temperatur der Glasmasse und das Fehlen der Strom durchflossen werden und als Heizelemente die-Bildung eines Tropfens genügender Schwere nach nen. Die in die Vorschmelzkammer 7 hineinfallende einem Fadenriß machte es erforderlich, Kühleinrich- Kugel 8 wird demnach durch, die-in der Kammer betungen unter dem Düsenboden vorzusehen, die bei 60 reits befindliche erwärmte und erweichte, von der einem Fadenriß den Glaszufluß der betreffenden Du- vorherigen Kugel 8 α herrührende Glasmasse vorgesenöffnung zur Erstarrung bringen. In der Praxis war wärmt Wenn sie im Maße des Verbrauches der Glasbisher üblich, bei mehr als vier Fadenrissen, insbe- masse im Düsenkörper weiter in Pfeilrichtung B absondere bei der Erzeugung feiner Glasseide hoher sinkt, gelangt sie zunehmend in den Einflußbereich Qualität, die Produktion ganz zu unterbrechen, um 65 der Strahlungswärme der Glasmasse 2 und erweicht anschließend die »eingefrorene« Glasmasse an und in dabei, bis sie mit der elektrisch beheizten Ringfläche den Düsen wieder aufzutauen. 11 in Berührung kommt, weiter erweicht wird und,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wie dargestellt, breitläuft. Die halsartige Verengung

zwischen der Vorschmelzkammer 7 und dem Düsenkörper 1 verzögert den Durchfluß der oberhalb dieser Einschnürung in der Vorschmelzkammer befindlichen plastischen und in der Nähe des Düsenkörpers zunehmend flüssiger werdenden Glasmasse, so daß auch eventuell durch die Hohlräume 12 zwischen den; Kugeln entstehende Luftblasen Zeit haben, zu entweichen. Zu diesem Zweck wird die lichte Weite der Vorschmelzkammern auch etwas größer als der Außendurchmesser der zugeführtön Glasportioneri ib gehalten.

Die Ringflächen Ü können ein integraler Bestandteil der Vorschmelzkammern 7 sein, und in diesem Fall bleiben zwischen den Vorschmelzkammern Lükkeri. Die Ringflächen 11 können aber auch von einer mit Öffnungen 9 versehenen durchgehenden Decke 13 des Düsenkörpers herrühren. In jedem Falle durchfließt der den Düsenkörperl über die Anschlüsse 10 erwärmende Hauptstrom nur diesen und die Ringflächen 11 bzw. die Decke 13. Die Wandungen der Vorschmelzkammern 7 werden also selbst nicht beheizt und dadurch dafür gesorgt, daß auf die der gerade niederschmelzenden Kugel 8 α folgenden Kugeln nur die Abstrahlungswärme einwirken kann, also ein Ankleben dieser Kugeln an der Wandung der Vorschmelzkammern und ein bei Nichtverbraüch der im Düsehkörper 1 befindlichen Glasmasse 2 exzessives* Ansteigen des Glasvolumens vermieden wird. Nur .die beheizten Flächen 11 also erweichen und schmelzen die sie jeweils berührenden Kugeln, während die .darüber _ befindlichen Reserveportionen durch die Strahlungshitze der darunter befindlichen Glasmasse vorgewärmt, aber nicht geschmolzen werdeii. Auf diese Weise wird sowohl erreicht, daß der Nächschub ohne Verwendung komplizierter Regeleinrichtungen nur im Maße des Verbrauches durch das Abziehen der Fäden 5 erfolgt als. auch eine als günstig erkahiite in Richtung auf die Düsen 3 allmählich abnehmende Viskosität der Glasmasse erzielt.

Da die Decke 13. des Düsenkörpers bzw. die den Boden der Vorschmelzkammern bildenden Ringflächen ii auch den Düsenkörper zu einem mehr oder minder geschlossenen Gebilde machen und ihn somit versteifen, können auch Verwinduhgeri und Verbiegüngeri desselben nicht mehr auftreten. Die von der Befestigung der Vorschmelzkammern an dem Düsenkörper bzw. dessen Decke herrührenden Schweißnähte erhöhten die Verwihdungssteifigkeit. Dies ermöglicht es, die Düsenkörper langer als bisher möglich vorzusehen, was es wiederum gestattet, bei im Verhältnis zu bekannten Einrichtungen gleicher Zahl von Abspihnstellen diese weiter auseinanderzurükken. Dies wiederum bedeutet; wie bereits ausgeführt, daß auch im Durchmesser größere Düsenaüsgänge mit der Möglichkeit der Bildung von Tropfeh genügender Schwere, um bei Fadenrissen einen neuen Faden von selbst zu erzeugen, untergebracht werden können.

Jeder Vorschmelzkammer ist eine Kügelzü- und -einführungseinrichlung.zugeordnet, die bei dem dargestellten Beispiel allgemein eine schiefe Ebene ist. Sie ist als Rinne 14 ausgebildet. 15 ist eine nicht unbedingt erforderliche, aber das Eindringen von Schmutz und Staub in den Kügelnachschüb verhindernde Deckleiste, die mit Seitenwäriden 16 versehen, die schiefe Ebene zu einer geschlossenen kastenartigen oder rohrartigen Rinne vervollständigen kann. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Rinnen 14 unabhängig nebeneinander angeordnet sein können. Selbstverständlich können alle Rinnen auch zu einem einheitlichen System vereinigt sein. Der auf die sich erweichende Glasmasse 8 α in der VoTSchmelzkammer7 ausgeübte Druck kann durch Verstellung der Neigung der Rinne 14 -variiert werden, wodurch sich natürlich auch das Maß der Beeinflussung durch Wärmestrahlung der in Reserve stehenden Kugeln, z. B. der Kugel 8 b, variieren läßt:

Bei Einsatz eines Düsenkörpers, von beispielsweise 1000 mm Länge, kann man bei Verwendung voh Kugeln der internationalen Standardgröße von 22 mm 30 und niehr Rinnen 14 unterbringen. An Stelle von Kugeln können auch würfel- oder qdäderförmige Stücke benutzt werden, solange diese etwa gleiches Gewicht und keine scharfen kanten aufweisen.

.17 und 18 sind zwei einen einheitlichen Körper ergebende Leisten aus hitzebeständigem Material, z. B. Schamotte, die die Abstrahlungswärme des Düsenkörpers aufnehmen und diesen sowie die Vor-Schmelzkammern stützen und ihre Befestigung ini Maschinenrahmen ermöglichen.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaden, bei der Glasportionen, insbesondere Glaskugeln, über eine geneigte Ebene eingespeist und die Fäden aus einer Ziehkammer abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl, gegen die Horizontale geneigter Zuführvorrichtungen (14, 15, 16) und mit diesen verbundener Vorschmelzkammern (7), die jeweils eine einzige Glasportion (8) aufnehmen, parallel und über die gesamte Länge der Ziehkammer (1) verteilt angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschmelzkammern (7) eine den Glasportionen (8) angepaßte Form haben und einen gegenüber dem Durchmesser der Portionen geringfügig größeren Innendurchmesseraufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (11) der Vorschmelzkammern (7) Teil eines mit öffnungen versehenen Deckels (13) der Ziehkammer sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Zuführvorrichtungen (14, 15, 16) für den Nachschub der Glasportionen (8) verstellbar ist.

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