DE1596686A1

DE1596686A1 - Einrichtung zum Ausziehen von Glasfaeden

Info

Publication number: DE1596686A1
Application number: DE19661596686
Authority: DE
Inventors: Porter William Floyd
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 1965-06-07
Filing date: 1966-06-06
Publication date: 1971-02-11
Also published as: SE314485B; CH449862A; DK111768B; BE682167A; US3350184A; NO116334B; LU51248A1; GB1143732A; ES327591A1; FI43772B; NL6607868A

Description

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United States Gypsum Company, Chicago/IIIinoil (Y.St.v.l.) Einrichtung zum Ausziehen von Glasfaden

Die Erfindung besieht sieh auf eine Einrichtung sum Ausziehen τοη Glasfaden und im besonderen auf eine zusammen mit einer Fliehkraftspinntrommel zu benutzende Einrichtung sum Ausziehen der aus der Spinntrommel austretenden Glasfaden oder -fasern.

Ss ist an sich bekannt, bei der Herstellung τοη Glasfaden das geschmolzene Glas durch eine senkrechte Hohlwelle su einer perforierten Spinntrommel su leiten, die grobe Fäden oder Fasern erzeugt. Diese Fäden «erden durch eine Zone τοη Gasen mit einer regulierten Temperatur und Geschwindigkeit geleitet, die die Spinntrommel umgibt, wobei der Durchmesser der Fäden rerkleinert wird. Sehr oft wird der gesamte Baum oberhalb der Spinn, trommel und um deren senkrechte Hohlwelle herum τοη der kompli-

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komplizierten Einrichtung eingenommen, die sum Aufrechterhalten der Auesiehbedingungen benötigt wird·

Bei der Herstellung τοη nioht gewebten Matten, Isolierungen usw. au· Glasfasern wird eine bessere ferfilsung erhalten, wenn die Spinntrommel auf einer nahezu waagerecht gelagerten Welle betrieben werden kann« Diese Torteile können nioht lediglich dadurch erzielt werden, dass eine senkrechte Welle der Spinntrommel in die waagerechte Lage gedreht wird, da das Glas in die Spinntrommel in dieser Lage nicht befriedigend eingeführt werden kann, da das Glas dann nioht ohne weiteres durch die Hohlwelle strömt, und da die sum Aufrechterhalten der Ausziehbedingungen erforderliche und viel Platz beanspruchende Einrichtung den Zugang zur Spinntrommel so stark begrenzt, dass ein direktes Einlassen des Glases nioht durchführbar ist.

Sie Erfindung sieht daher vor:

eine Einrichtung zum Ausziehen τοη Glasfaden, die besonders gut zusammen mit einer Spinntrommel verwendet werden kann, deren Welle im wesentlichen waagerecht gelagert ist,

eime Einrichtung der genannten Art, die im wesentlichen den gesamten rückwärtigen Teil der 8pinntrommel während der Erzeugung der Glasfaden zugänglich macht,

eine verbesserte Einrichtung der genannten Art, deren Aufbau im wesentlichen gänzlich radial außerhalb der Spinntrommel gelegen ist, und

eine strömungsmittelgekühlte Einrichtung sum Ausziehen von Glasfaden, bei der mindestens ein Teil des Kühlmittels als ein Mittel sum Ausziehen abgelassen wird.

Diese und weitere Ziele und Vorzöge der Erfindung sind aus der naohfolgenden Beschreibung zu ersehen sowie aus den

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beiliegenden Zeichnungen mit den Figuren 1 und 2, die verschiedene Ausfuhrungeformen der Erfindung seigen.

Im allgemeinen «erden die Ziele und Vorzüge der Erfindung dadurch erreicht, dass eine die Spinntrommel umgebende ringförmige brennkammer vorgesehen «ird. Se sind mehrere Durchlässe Torgesehen, in die ein gasförmiger Brennstoff eingelassen wird, der mit einem Teil des für die Verbrennung erforderlichen Oxydierungemittels vorvermischt wird, wobei die Strömung des Vorgemisches den für die rolletandig· Oxgdierung erforderlichen Best der Luft in die Brennkammer einführt, la sind Auslassmittel vorgesehen , die die Verbrennungsprodukte aas der Brennkammer sum
Ar bei tsbez irk der Spinn trommel in Form einer sehr heißen und
langsamen Strömung leiten, mindestens ein Teil der Auslasemittel «eist eine strömungsmlttelgekühlte Wandung auf, und es sind Vorkehrungen getroffen, um das Kühlmittel in einer hoohgeech«inden Strömung sum Aussiehen der Glasfaden abzulassen. Auf diese Weise geht die von den AuslassmitteIa absorbierte Wärmeenergie nioht
verloren sondern trägt su der Energie bei, die sum Auesieben der Glasfäden zur Verfugung steht.

Die Fig.1 zeigt eine Spinntrommel mit einer Welle, die mit der Waagerechten einen kleinen Winkel bildet, «eiche Trommel von der Abzieheinrichtung umgeben ist, die sum Teil als Schnitt gezeichnet ist, um deren inneren Aufbau zeigen zu können. Die
Fig.1 zeigt eine Spinntrommel 1 mit einer perforierten Wandung 2, an der eine große Anzahl von fasererzeugenden öffnungen 3 in
mehreren Beinen angeordnet ist, «eiche Trommel an der Welle 4
befestigt ist.

Die Spinntrommel «ird von einem ringförmigen Brenner 5 umgeben, der eine Brennkammer 6 mit einem allgemein rechteckigen

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Querschnitt aufweist. Die Brennkamme* wird τοη einer keramischen Auskleidung 7 abgegrenzt, die τοη den metallischen radialen Wandungen 8 und τοη der metallischen ringförmigen Wandung 16 getragen wird. Um die Brennkammer herum sind nahe an deren Außenkante mehrere kegelstumpf for «ige Durchlässe 9 angeordnet. Das kleinere Ende 10 des Durchlasses bildet einen Einlass, in den die Düse 11 die flamme eines brennenden Brennstoffes hineinleitet, der mit einem Teil des für die verbrennung erforderlichen Qxydierungsmittel TorTsrmisoht «orden ist. Die auseinanderstrebenden Wandungen des Durchlasses 9 ermöglichen eine Ausdehnung der Verbrennungsprodukte. Wie au· der fig.1 su ersehen ist, sind die Düsen τοη den Durchlässen durch einen Baum 16 getrennt. Ein ringförmiger Terteiler 12 ist am Brennerring mit Hilfe τοη Tragelementen 13 befestigt, die mit den linstelimitteIn 19 rereehen sind, mit deren Hilfe die Düsen in bezug auf die Einlassöffnungen genau eingestellt «erden können* Jede Düse wird τοη einem Fassglied 14 getragen, das an den Verteiler angeschweißt ist, sowie τοη einem Verbindungenippel 15·

Sin ringförmiger Durchlass 20 sum Ablassen de.? Verbrennungeprodukte wird sum Seil τοη einer metallischen Wandung 21 gebildet, die τοη einem Strömungsmittel in der Kammer 22 gekühlt «ird, das in nicht dargestellter Weise zugeführt wird. Der Austritt des Strömungsmittels aus dieser Kammer erfolgt durch einen ringförmigen Schlitz 24.

Bei der Inbetriebsetzung dieser Einrichtung «ird der Verteiler mit Hilfe der einstellbaren Stützen 19 zuerst so genau ausgerichtet, dass die Düsen τοη den Durchlässen 10 durch einen kleinen Spalt 16 getrennt rind. D9r Brennstoff «ird mit einer Beimischung τοη ungefähr 70 bis 90% der für die Verbrennung

erforderlichen Menge eines Oxydierungemittela in den Terteiler und τon dort aus zu den Düsen 11 geleitet, an denen der Brennstoff entzündet und in die Durchliese 10 geleitet wird. Sie brennenden Grase entwickelten eine Geschwindigkeit, bei der die zur rollständigen Terbrennung erforderliche Luft durch den Schlitz 16 zwischen jedes Brenner und des entsprechenden Teil angesaugt wurde«

Sie Terbrennungsprodukte treten aus der öffnung 20 an der Wandung der Spinntrommel aus, die von nicht dargestellten Mitteln mit einer hohen Drehzahl angetrieben wird. Vachdem die Wandung nahezu die Betriebstemperatur erreicht hat, wird eine Strömung 25 des geschmolzenen Glases in das Innere der Spinntrommel geleitet, in der die fliehkraft das Glas durch die öffnungen hindurchpresst, wobei die Glasfäden erzeugt werden. In die Kammer 22 wird durch nicht dargestellte Mittel unter Struck stehender Dampf eingelassen, der die Wandung 20 kühlt und aus dem Durchlass 24 mit hoher Geschwindigkeit austritt und die erzeugten fäden auszieht.

Sie fig«2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Irfindung, bei der eine Spinntrommel 40 an einer Welle 43 befestigt ist, wobei an der Seitenwandung 41 der Spinntrommel eine Yielsahl ▼on fasererzeugenden Öffnungen 42 vorgesehen ist* Die Spinntrommel wird koaxial von einem Brenner mit einer ringförmigen Brennkammer umgeben. Die Brennkammer wird von den keramischen feuerfesten Wandungen 45 umgrenzt, die von einer Metallwandung 46 umschlossen werden. Gegenüber der Wandung 46 ist eine weitere Wandung 47 angeordnet, die mit der erstgenannten Wandung einen Durchlass 48 für ein Kühlmittel bildet. In die Brennkammer hinein öffnen sich mehrere kegelstumpfförmige Einlasse 50. Diese IIn-

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Einlass« sind so angeordnet, dass sie alt der Brennkammer nahe an deren radialer Außenkant· In Yerblndung steht, während die kleineren Inden 51 der Einlasse dan Brennerdüsen 52 zugewandt ■Ind. KIn Montageglied 53 «it dem LofteinlassBitte 1 5* hält dl« DiU* auf d«n Einlass ausgerichtet.

Am Terteller 56 sind mehrere Fassglleder 55 befestigt sowie die Bohrleitungen 57, an denen die Düsen angebracht sind. Der Auslass 60 für die Terbrennungsprodukte wird sum Tell von einer strömungsmittelgekühlten Metallwandung 61 gebildet, die ferner einen feil der Kühlkammer 62 bildet. An der Torderwandung 63 dieser Kammer sind mehrere Offnungen 64- vorgesehen, so dass das Kühlmittel durch diese Offnungen abgeführt werden kann·

Bei der Inbetriebsetzung dieser Aueführungsform der Erfindung wird zuerst ein Kühlmittel, s.B« fässer in die Kühlkanäle 48 eingelassen, Tom Terteiler 36 aus wird ein Brennstoff mit einer Beimischung von ungefähr 70 bis 90% der für die Verbrennung erforderlichen Menge eines OxydierungemitteIs su den Düsen 52 geJeLtet und dort entzündet. Di· Düsen richten die Flamme in die Durchlässe 31, wobei weitere Luft für die Terbrennung dureh die Offnungen 34 angesaugt wird. Die Terbrennungsprodukte werden durch den Durchlass 60 an der Wandung 41 der Spinntrommel abgeführt, bis der die Offnungen enthaltende Bezirk nahezu die Betriebstemperatur erreicht hat. Die Spinntrommel wird von nicht dargestellten Mitteln angetrieben, und es wird eine Strömung 70 des geschmolzenen Glases in das Innere der Spinntrommel geleitet, in der die Fliehkraft das Glas durch die Offnungen 42 hindurchpresst, wobei die Glasfaden erzeugt werden. Die durch die aus dem Durchlass 60 ausströmenden Terbreanungsprodukte radial hindurchgeleiteten Glasfäden gelangen in die Strömung eines Dampf-

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DampfkühlmitteIs₁ da· aus dem Durchläse 64 austritt und die Glasfaden su feinen Fäden aussieht·

Bs wurde eine Einrichtung nach der Figur 1 gebaut und mit einer einen Durchmesser τοη ungefähr 30 cm aufweisenden Spinntrommel betrieben, die an der Seitenwandung mit ungefähr 10.000 in ungefähr 20 Beinen angeordneten fasererzeugenden Offnungen versehen war. Die Brennerwandungen 8 waren aus 6,3 mm starkem Stahlblech hergestellt und mit einem gießfähigen feuerfesten Material ausgekleidet, wobei eine Brennkammer mit den Querschnittsabmessungen 9 mal 2,5 em hergestellt wurde, lin für diesen Zweck geeignetes Material wird unter der Beseiohnung "Tacor" τοπ der Firma Charles Taylor * Sons, Cinoinnati/Ohio, vertrieben. Um den Umfang der Brennkammer herum waren in gleichen Abständen acht, sich in die Brennkammer hinein öffnende Durchlässe vorgesehen, deren Einlassöffnungen einen Durchmesser von 7,62 cm an der Stelle des Eintritts in dl Kammer und einen Durohmesser von ungefähr 4,1 om am Einlass 10 aufwiesen. Zum Hineinleiten einer Flamme in die Durchlässe waren acht Düsen vorgesehen, von denen jede für 268,000 Β.Τ·ϋ· pro Stunde bei einem Druck von 30 om Wassersäule bemessen war.

Die Montageglieder und die Nippel wurden so eingestellt, dass die Brenner von den Einlassen eine Entfernung von 6,3 mm aufwiesen. Dem Verteiler und damit den Brennerdüsen wurden 56,6 cbm Naturgas (ungefähr 58,7 kg) mit einer vorausgehenden Beimischung von 481 obm Luft (ungefähr 585 kg) pro Stunde zugeführt. In die Brennkammer wurden pro Stunde schätzungsweise 84,9 obm (ungefähr 100 kg) Luft eingesaugt. Dem Auslass an der Wandung der Zentrifuge entströmten die Yerbrennungsprodukte mit der geringen Geschwindigkeit von ungefähr 60«/see. Die Geschwin-

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Geschwindigkeit der heißen (fee· verändert sich natürlich sit der Menge de· verbrauchten Brennetoffee, wobei de« bevorsugte Bereich xwieentη ungefähr 30 und 90m/sec. lag.

Der Ki&lmittelkammer 22 wurde Dampf unter eine» Druck Ton 3,5 kg/cm² zugeführt, der au· des ringförmigen Schlitz auetrat, welcher Schiit« «ine Weite τοη 1,6 mm aufwies. Die Dampf-•trömung länge der Innenseite der Wandung 21 diente su deren Kühlung trots der Strömung der Yerbrennungsprodukte an der anderen Seite, wobei diese Yerbrennungsprodukte zugleich sum Überhitzen des Dampfes ror dessen Austritt aus dem Schlitz dienten. J)9r Zentrifuge wurde geschmolzenes Glas in einer Menge τοη 450 kg pro Stund· zugeführt, die mit einer Drehzahl τοη 2400 U/min in Umdrehung Tersetzt wurde, wobei Glasfaden mit einem durchschnittlichen Durchmesser τοη ungefähr 6 Mikron erzeugt wurden.

Ie wird besondere darauf hingewiesen, dass die neuartige Auegeetaltung dieser Aussieheinrichtung während der Erzeugung der Glasfaden einen Zugang zur Büokeeite der Spinntrommel ermöglicht, ·ο daee daa g«eohmolzene Glas auf direktem Wege eingelassen werden kann, und außerdem können in der Zentrifuge zusätzliche Brenner vorgesehen werden, wenn gewünscht.

An den Toretehend beechriebenen Ausfiihrungsbeispilen der Irfindung können τοη Sachkundigen im Bahmen des Irfindungsgedankena Änderungen, Abwandlungen und KrSetzungen Torgenommen werden* Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt·

Patentansprüche

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Claims

I b y b b ö b Dr. Expl- Patentansprüche

1) Einrichtung zum Herstellen τοη Glasfaden oder -fasern mit einer Spinntrommel, an deren Seitenwandung in einem Arbeitsbezirk eine Vielzahl τοη fasererzeugenden Offnungen rorgesehen ist, gekennzeichnet durch einen die Spinntrommel koaxial umgebenden ringförmigen Brenner mit feuerfesten Wandungen, die eine ringförmige Brennkammer mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt bilden, dessen radiale Abmessung größer ist als die axiale Abmessung, durch ftuerfeste Sinlasemittel mit einer Anzahl τοη kegelstumpfförmigen Durchlässen, deren größere Enden sich in die genannte Kammer hinein öffnen nahe an deren radial außen gelegenen Kante, durch Hontagemittel für die Brennerdüsen mit einem Iuftansaugmittel nahe am kleineren Ende eines jeden Durchlasses, und durch Auslassmittel, die mit der Innenkante der genannten Kammer in Verbindung stehen und die Terbrennungsprodukte über den Arbeitsbesirk der Spinntrommel leiten·

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Ablassmitteln Kühlmittel zugeordnet sind·

3) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittel τοη einer Wandung an der Stromabseite der Auslasemittel gebildet werden, und dass die genannte Wandung einen Auslass nahe an den Auslaese.it te in bildet.

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4) Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, da·« die radiale Abmessung der Brenukaamer mindestens da· Dreifache der axialen Abmessung beträgt.

5) Einrichtung nach eines der vorstehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, da·· die Ablasseinrichtung für die Befor» derung τοη ungefähr 720 kg Yerbrennungsprodukte pro Stunde sub Arbeitsbesirk der Spinntrommel mit einer Temperatur τοη ungefänr 137O⁰O und mit einer Geschwindigkeit τοη weniger al· ungefänr 9Om/seo« eingerichtet ist·

6) Einrichtung nach einem der vorstehenden Anspruch·, gekennseiohnet durch eine Wandung, die eine Dampfkammer bildet, die sich stromabseitig an die Auslasseinrichtung anließt, «eiche Wandung Ausläae« aufweist, die Dampfströme in der gleichen Sichtung wie die Verbrennungsprodukt· ausströmen lassen·

7) Einrichtung sum Aussiehen τοη Glasfaden, die susammen mit einer Sohleuderepinntrommel verwendet wird, gekennseiohnet durch einen die Spinntrommel koaxial umgebenden ringförmigen Brenner, der feuerfeste Wandungen aufweist, die eine ringförmige Brennkammer mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt bilden, dessen radiale Abmessung mindestens das Dreifache der axialen Abmessung beträgt, durch Metallwandungen, die die feuerfeste Auskleidung umschließen, durch eine den lietallwandungen sugeordnete Kühleinriohtung, durch eine feuerfeste Einlasse inr ich· tung mit einer Ansahl τοη kege!stumpfförmigen Durchlässen, deren Achsen im wesentlichen senkrecht su den radialen Wandungen der genannten Kammer Terlaufen, und deren größere Bnden sich in die

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genannte Sauer hinein naht an deren radialer Außenkante öffnen, durch eine Brennerdüse nahe an der Außen··!te eines jeden Einlasses , durch einen an der Stronabseite der Fadenauszieheinriohtung angeordneten Gaerer teiler, durch eine sich tos Gasrerteiler aus xu jeder Brennerdüse erstreckenden Gasleitung, durch «wischen den Düsen und den linlässen angeordnete ortsbestiamende Mittel, durch eine Auslasseinrichtung, die mit der Innenkante der genannten Kammer in Verbindung steht und die Terbrennungsprodukte ' gegen den Umfang der Spinntrommel leitet, und durch eine die Auslasseinrichtung umgebende Sampfstrahleinriohtung.

8) linriohtung smm Aus«iehen τοη Glasfaden, die zusammen mit einer Sohlender spinn trommel rerwendet wird, ge kenn se lohnet durch einen die Spinntrommel koaxial umgebenden ringförmigen Brenner, der feuerfest» Wandungen aufweist, die eine ringfirmige Brennkammer mit ein·* im esentliohen rechteckigen Querschnitt bilden, dessen radiale Abmessung mindestens das Dreifache der axialen Abmessung betragt, durch Metallwandungen, die die feuerfeste Auskleidung umschließen, durch eine den Metallwandungen zugeordnete Kühleinrichtung, durch eine feuerfeste I!messeinrichtung mit einer Ansahl τοη kegelstumpf for algen Durchlässen, deren größere laden sich in die genannte Kammer hin nahe an deren radialer Außenkante Sffmen, durch eine Brennerdüse nahe an der Außenseite eines jeden linlassee, durch einen an der Stromabseite der Fadenaussieheinriohtmng angeordnetem Gasrerteiler, durch einstellbare Mittel, die den Gasrerteiler τοη der Fadenaussieheinrichtung entfernt halten, durch Gasleitungen, die sieb rom Verteiler aus su jeder Brennerdüse erstrecken und deren einsige Halterung bilden, durch ein· Auslasseinrichtung, die mit der

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Xaaeafcaat· der ftniuttn Kaamer la Terbindeng steht aod die Yer »r»M«»Bg«prodmkta gegen dta Itafaag der Spinn tree»· 1 leitet, «ad dorth ·1Α» dl· Aeel«»»*inriclitung

9) liarioktiac m«oJi inepruok 7 oder Θ, gekenn»elehnet duroh

ei*e eine Deapfluttaer bildende Wandung, dl· «iah an die Auilaeean deren Stroaabseite aneohließt und luell·«· amf-

die die P«apf«tröenMcem mit den TerbrennungeproduJcte»
la dl« cl«ioae Blohtung lenk*.

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