DE1696038C3

DE1696038C3 - Düsenkörper zum Ausziehen von Fäden

Info

Publication number: DE1696038C3
Application number: DE1696038A
Authority: DE
Inventors: Hellmut Imanuel Glaser; N.C. Lexington; Walter Lewis Martin; Michael Simpson Granville Ohio Mitcham
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1967-03-23
Filing date: 1968-02-20
Publication date: 1974-02-07
Also published as: NL6802376A; BE711043A; LU55516A1; CH460262A; DE1696038A1; SE331338B; GB1215743A; DE1696038B2; NL155524B; US3512948A; FR1560659A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Düsenkörper der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie er mit einer älteren, als deutsche Offenlcgungsschrift 1 696 (^^veröffentlichten Patentanmeldung vorgeschlagen wurde.

Zum Ausziehen von Fäden aus Glasschmelzen bisher benutzte Düsenkörper sind meist nach unten konvergierend ausgebildet, so daß also die die öffnungen tragende Bodenwand eine kleinere Fläche aufweist, als die weiter oben liegenden Qucrsehnitts-ίlachen des Düsenkörpers. Diese Düsenkörper werilen über an ihren Stirnwänden angebrachte Anschlüsse mil elektrischer Energie versorgt, so ikiß die Wandungen des Düsenkörpers unmittelbar als elektrische Heizflächen dienen. Mit der obengenannten Patentanmeldung wurde nun vorgeschlagen, zur Vergrößerung der Anzahl der öffnungen und damit zur Erhöhung der Produktion die Fläche der Bodenwand derartiger Diisenkörper zu vergrößern, so daß sich jet/l ein nach unten divergierender trapezförmiger Düscnkörper ergibt. Durch diese relativ große Bodenlläche gegenüber den höherliegenden Querschnillsflächen lies Düsenkörpers ergibt sich sowohl in der Bodenwand als auch in den unteren Teiler, der Seiienwände eine ungleichmäßige Stromverteilung der über die Anschlüsse eingeleiteten elektrisch—, lineriiic, so daß in diesen Bereichen sich sogenannte

kaiic ticken ausbilden, die zu einer unerwünschten Abkühlung der Glasschmelze i» diesen Bereichen führen. Das gleiche Problem tritt — wenn auch nk'it so stark — bereits auch bei mit geraden, also wed-.τ konvergierenden noch divergierenden, Wanden α -

so sehenen. dann rechteckigen Düsenkörpern auf.

Bei einem aus der USA.-Patentschrift 3 0Ί3 (»■;.. bekannten Düsenkörper sind die elektrischen Ai; Schlüsse durch mit den Stirnwänden verbundene u-r tikai angeordnete Platten gebildet, deren Schmähe;

ten in unmittelbarem elektrischem Kontakt mit J,.; Stirnseiten stehen. Die auf diese Weise zur auspichenden Erhitzung der Glasschmelze beheizten Γ; senkörper haben die Form eines sich nach unten v>.-.· jungenden Trapezes, so daß also die Fläche der \l·.,

so denwand kleiner ist als die übrigen Querschnitt-,;.· chen über der Bodenwand. Um die jeweils in ..,:. Stirnwände des Düsenkörpers eingeleitete elektrt λ . ■ Energie in bestimmter Weise auf die Wände b,■·.-eine sich innerhalb des Düsenkörpers noch bet

dende Scheidewand zu verteilen, verdickt sich ■;ν vertikale Platte des Stromanschlusses nach unten ■,:> Richtung auf die Bodenwand, wobei durch wahlweise und in der Höhe verschiedene Anordnu",. einer Stromanschlußschiene an dieser vertikalen

Platte die Stromverteilung über die vertikale Plan, selbst und damit auch über die Stirnseite bzw. die mit dieser verbundenen Bodenwand und Zwischenwand einstellbar ist. Damit insbesondere die Boden wand besonders stark aufgeheizt wird, ist mit der

vertikalen Platte der Stromanschlüsse jeweils -line weitere dreieckförmige Platte verbunden, deieii Grundseite an der mit der Stirnseite verbundenen Endkante der Bodenwand angeschwe-Gt ist und deren der Grundseite gegenüberliegende Spitze mit

Hilfe eines Schlitzes in der dreieckförrnigen Platte an der vertikalen Platte der Stromzuleitung verbunden ist. Durch diese eine elektrische Parallelschaltung für den in die Stirnwand eingeleiteten Strom darstellende elektrische Platte erhält speziell die Bodenwand des

Düsenkörpers einen größeren elektrischen Strom als wenn der Strom an die Bodenwand allein über die Stirnseite gelangen müßte. D<e Bodenwand wird daher bevorzugt mit elektrischer Energie versorgt und damit auch bevorzugt aufgeheizt, so daß die Tempelatur :1er Bodenwand höher liegt als die Temperatur der sich über der Bodenwand befindenden Glasschmelze. Auf diese Weise wird die bei dem bekannten Düsenkörper sichergestellt, daß die in der Bodenwand vorgesehenen Düsen bzw. Ausflußöffnungen

nicht durch erkaltende Teile der Glasschmelze verstopft werden können.

Aufgabe der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung ist es, einen neuen Diisenkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in kon-

struktiv einfacher Weise die elektrische Energie sowohl in die Bodenwand als auch die mit der Bodenwand benachbarten Teile der Stirn- und Seitenwände so einleitbar ist, daß sich selbst dann keine sogenannten kalten Ecken in dem mit der Glasschmelze gefüllten Behälter ergeben können, wenn zur Erhöhung der Produktion von Glasfasern die mit den öffnungen versehene Bodenwand möglichst groß gemacht wird.

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Kiidi die Ausbildung (Ut ι,ιιί ,leu Stirnwänden wit ..ndenen Anschlüsse in l^mi -.ines kopfsieheniien ι' oder T ergibt sich eine ;,.,.-. ,,ntal verlaufende üirI .an der mit der Sürmeiu ^!, üiidenen Γ-ndseite dei !(,.denwand zusammenfalle^!,.· „_tler aiu-r parallel 5 vei.eilende Äquipolenüaliin'u". ,tu- fine selir"gl-ii-Iim;.!^ über die Endseite der B,, icnv._;mj _UIK, _tf_{ie b},_a. na -.harten Teile der Stirn- und '^.-,-...-iiWande verleihe i ,;,,llung der elektrischen l-ncr^e sidieruesi >!lt. Da dj. ...wohl in dem mit der Boden*and vabundenen Ti Jer Stirnseite als auch di·.· lodern«, and selbst mi·' die mit der Bodenwand verbundenen Teile ein- _έα .ten Slromfäden alle vor: der genannten Äquip·; itiallinie ausgehen, können selbst dann keine sog; -inten kalten Ecken, d. h von Stromfäden nicht υ·, 'iilossene Teile der Rodenwür.d bzw. der Stirni:; -,citenwände auftreten, wen:» die Bodenwand zur Si ,rung der Glasfaserprodukiion gegenüber den ;■■ 'vkannten derartigen Vorrichtungen erheblich \ .--Cert ist und sich damit ihre Randbereiehe ent-■;· .hend weit entfernt von dem /weiten Teil des ¹ ■ isdien Anschlusses befinden, der in herkümmli- - Weise als vertikale und relativ dünn. Piatte r.us-... ;det ist. Durch diese Ausbildung der Anschlüsse

hi sich eine relativ leichte und wenig aufwendige ; "-truktion, so daß der gesamte Düsenkörper i'. : di diese zusätzliche Ausgestaltung der eiektris :t-n Anschlüsse weder hinsichtlich seines Gewich-■■■■· noch seiner äußeren Abmessungen nennenswert ..·:größen wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in ι.· 11 Unleransprüchen angegeben.

Die Ei findung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläui'rt. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Düsenkörpers,

F i g. 2 a und 2 b schematische Draufsichten auf /wei Düsenkörper nach dem Stand der Technik, aus welchen üie auftretenden Probleme ersichtlich sind, «ο

F i g. 3 eine Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Düsenkörpers,

F i g. 4 eine Seitenansicht des in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels und

F i g. 5 eine Draufsicht auf das in F i g. 3 dargestellte Atisführungsbeispiel.

Aus F ig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Vorherdes zur Anlieferung von durch Wärme erweichtem Glas an eine diesem zugeordnete Anzahl von Düsenkörpern gezeigt. Das Glas wird in einen Schmelz- und Läuterangsofen 10 eingeführt, und zwar an dessen dem Anschluß des Vorherdes 12 entgegengesetztem Ende.

Der Boden jedes Düsenkörpers ist mit einem Öffnungen aufweisenden Element versehen, durch welthes hindurch zu Fasern 20 verdünnte Glasströme abfließen. Ein aus diesen einzelnen Fasern 20 gebildeter Faden 22 wird auf eine Haspel 24 einer Spulvorrichtung 26 herkömmlicher Bauart aufgespult, wobei eine Spulvorrichtung für die Fasern jedes Dusenkörpers vorgesehen ist.

Die F i g. 3, 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel des neuen, hiernach beschriebenen Düsenkörpers. Jeder Düscnkörpcr 18 umfaßt eine Bodenwand 48 mit durchlöcherten Spitzen oder Warzen 50, Seitenwände 40 und Stirnwände 41. Der Düsenkörper ist vorzugsweise aus einer Legierung aus Platin und Rhodium gebildet oder aus irgendeinem anderen Metall, das die Temperatur der Glasschmelze ertragen kann und korrosionsfest ist. Die Warzen oder nenkrechien Spitzen SO sind im wesentlichen rohrförmig und haben eine öffnung, durch welche ein Glassiiomiaden 19 ausfließt. Bei diesem Ausführungsbeispiei ist die von den Seitenwänden 40 und den Stimwiinden 41 des Düsenkörpers begrenzte Kammer vorzugsweise tiefer als breit, obwohl die Anordnung der Beheizungsvorrichtung und/oder die Bauweise der Seitenwände im Hinblick auf eine Vergrößerung des Fassungsvermögens die Nützlichkeit des Aufrechterl,aliens eines besonderen Verhältnisses Breite/ Tiefe verringern können. In allen Fällen muß der Düsenkörper ein so großes Fassungsvermögen haben, daß das Glas die gewünschte thermische Behandlung erfährt, nachdem es aus dem Kanal des Vorherdes ausgetreten ist und bevor es die Bodenwand 48 erreicht, über die Länge des oberen Bereiches der Kammer des Düsenkörpers erstreckt sich ein Element 56 zum Autheizen des in dieser Kammer vo^rhandenen Glases Das Heizelement 56 ist vorzugsweise als Gitter oder als mit Luchern 58 versehener Streifen ausgebildet, der das Glas durchtreten läßt. Das Gitter 56 kann über seine Aufgabe hinaus, das Glas zu erwärmen, um es aufzubereiten und um die von dem Vorherd kommenden ungewünschten Ungleichmäßigkeiten auszuräumen, ebenfalls dazu dienen, wahlweise verschiedene Bereiche oder Abschnitte des durch die Fadenerzeugungsvorrichtung 18 herabfließenden Glasstromes zu erwärmen, urn somit die Viskosität derart zu erhöhen oder zu verringern, daß man knapp über der Bodenwand des Düsenkörpers einen im wesentlichen gleichen Geschwindigkeitsgradienten erzielt. Das Gitter 56 kann ebenfalls dazu dienen, den Glasstrom in dem Düsenkörper mechanisch abzulenken, um gleiche gewünschte Geschwindigkeiten zu erzielen. Das Gitter 56 und die konvergierenden Seitenwände 40 wirken zusammen, um die in dem Düsenkörper bei dessen erster Füllung mit Glas enthaltene Luft in möglichst ununterbrochener Weise abzuführen und somit die Gefahr einer Luftblasenbildung zu verhindern, wie dies bei Düsenkörpern mit senkrechten oder divergierenden Seitenwänden der Fall ist. Die konvergierenden Seitenwände 40 schließen jede Möglichkeit aus, daß ruhende Bereiche oder Massen von Glas während einer Zeitspanne übermäßig erhitzt werden und ungewünschte Eigenschaften annehmen. Das Heizelement 56 ist zwar V-förmig ausgebildet dargestellt, aber es handelt sich hier selbstverständlich nur um ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel. Entsprechend den eingangs dargelegten neueren Entwicklungen ist der Auslaufkanal des Vorherdes eng im Vergleich zu der Breite dci Fläche der Bodenwand des Düsenkörpers und zur Breite der Durchtritte der bisher in den Düsenkörpern verwendeten Blöcken. Dadurch kommt es zu einer Erosion der die SeitCii des Ausgangsdurchlasses des Vorherdes bildenden feuerfesten Stoffe, und zwar insbesondere entlang dessen unteren Randes. Diese und andere bereits erwähnte Schwierigkeiten werden mit dem neuen Düsenkörper dadurch ausgeräumt, daß die Seitenwände und die Stirnwände des Düsenkörpers 18 eine obere öffnung begrenzen, die im wesentlichen dieselben Ausmaße hat wie der Ausgangsdurchlaß des Vorherdes. Dank dieser Ausbildung hat jeder Düsenkörper eine gewisse thermische Autonomie, dimk der die Charakteristika des Glases und der

Düsciikörper im wesentlichen unabhängig sind von klingen der seitlichen Runder des Hodens bilder

den Charakteristik;! des in dem Vorhrrd befindlichen könnten. Dies kiinn dadurch kompensiert werden,

(ilascs. Dies erlaubt eine genaue Kontrolle der dall man die Arme 62 und 63 etwas vor den Flandern

Fiigcnschaflcn des C ilascs in jedem Dii^tikorper des m Fig. 3. 4 und 5 gezeigten Düsenkürpcrs mil

durch die hier dargestellten Mittel, und /war iinnb- 5 eitvr zentralen Abstützung 67 aus feuerfestem Matc-

hiingig von den jeweils anderen Düsenkörpern. rial zur Verbindet ung fines mechanischen Absen-

Aiif Grund des Aufbaus dieser neuen Diisrnkör- kens dir Hodenwand 48 und weil diese zentrale Ab-

per, die eine relativ groBe Hodenwand und eine 'tützung 67 duich eine Wmwälzleitung 68 gekühlt

kleine obere öffnung aufweisen, die durch die kon- wird, ist es ferner vorzuziehen, daß die Arme 62 und

veigiercnden Seitenwände 40 und die Stirnwände 41 io 63 in dein gezeigten Winkel divergieren, um die thcr

begren/.t ist, wird die Verteilung der elektrisier. mische Abweichung zu kompensieren, die durch die

Hnergie zum Aufheizen des Düsenkörpers schwierig. Anordnung der mechanischen Abstützung 67 an det

Dieses ist in I- i g 2 a und 2 b erläutert. Die zentralen Itodenwand 48 erzeugt wird.

elektrischen Anschlüsse eines kleinen, in 1· i g. / ι Die in Fig. V 4 und .*> dargestellte Hauweise ist dargestellten bekannten Düsenkörpcis erzeugen 15 besonders vorteilhaft wegen der Form des kopfsteeinen l'unktkontakt, det die elektrische I nergie so henden T oder Y, die die notwendige elektrische einleitet, dall die hcken der Hodenwand kalt gegen Fneigie verteilt, um die Wandungen des Düscnkör über dessen verbleibendem leil bleiben. Da jedoch pers koirckt zu beheizen, und auch vom mechanider Boden im Vergleich zu seiner Breite nicht sehr sehen Standpunkt die stabilste Bauart darstellt F-'er lang ist sind die V allen Fcken relativ klein und ha- a'> nc·! isi es möglich, den AnschluU 60 so auszubilden, hen nur geringen 1 infliiH auf »he fileidiniäßigk'.'tl dall zwei Platten 61 1/ und 61 /> so nebeneinander ander erzeugten Fasern oder laden. Wenn jedoch, wie geordnet imhIhi. dal; ein vertikaler Schenkel 61 ge in Fig. 2 b dargestellt, die I auge oder Breite des Ho bildet wild und dall die verbleibenden leile diesel dens wesentlich erhöht wird, so sind dies· kalten Ik Platten 61 ,1 und 61 h in entgegengesetzter Richtunp ken nicht länget zu vernachlässig! 11. Dieses l'roblem **> unigeboui η die Ai in· 62 und 63 bilden,
der kalten Lcken wird nun durch die besondere AiI Der veiiikale Scliinkel 61 des Anschlusses 60 ist der Ihm der Erfindung benutzten elektris» lien Λιϊ hei den. im zeigu u. i'litiv tii-fen Düsciikörper not schlösse gelöst. wendig um die i'i ·'.üiischtc Verteilung der clektri

Der in Fig. 1, 4 und 5 mit 60 bezeichnete elekt:> sehen i ne'i'ie /n ci/ielen und liir, die Stirn- und Sei

sehe Anschluß umfallt einen der Stirnwand 41 be :i< > tenwände /u iiehei/'-n Vorteilhaft ist er nächst de'

nachbarten inneren IViI. welcher an diese auge mittleien 11-iI. - dr llei/giticrs 56 angeordnet, luv

schlossen ist, um eine Aquipotentiallinic aufzuhauen. diesem ilen fm di« Hearbcitiing des in dem Düsen

die parallel zu einer (ieiaden verläuft, welche defi- körper vorhandenen filases notwendigen Stioin zu

niert ist durch die Verbindung der Hodenwand mit zuführen Auf diese Weise kann die Temperatur de«

den Stirnwänden Die-er Ansihluß weist die Form 35 in eint in Im ten I >ii'.enkörper befindlichen (ilascs hö

eines umgekehrten Y mit einem vertikalen Schenkel hei geirielx η widen als »he (ilastempr ratur in

61 und zwei unteren divergierende;¹. Armen 62 und Vorherd, icdoth dail diese lemperatiir nicht die

6Λ auf. Die Finden der Arme 62 und 63 bddeii von- maximale i < mpei.itut der SdntK'l/e in dem Ofen 11

einander beabslandete KoKtaktpiinkte auf den S'.irn ühersteigcn. um em «Wiederaufkochen'· /11 verhin

wänden 41, um zw-ischi-u sich die gewünschte Λφΐϊ- a» il<:rn

potentiallinic zu begrenzen. Obwohl es in gewissen Fm w.-iteies Meikuial des in F-'ig. 1, 4 υπι| 5 ge

Fällen vorteilhaft sein kann, wenn die Anne 62 und zeigten Ausfühimit · .iwispiels besteht darin. daiA dei

63 derart vollkonmen divrigieren. daß sie eine im vertikale Si henk'! >;ud du- Arme des Anschlusses mil

wesentlichen horizontale Linie senkrecht zu dein der koplMeln'iid. n V I orm von der Stirnwand übei

Schenkel 61 bilden, also der AnschluU die l-orm 45 eine viube'-tiinmi, I ,urne, ausgehend von der Vr-r

eines kopfstehend'η T aiilvveist. jst es im vorliegrn- Ijiiu'u 111.·■■ ^;''^!· /wr.'lien dem Schenkel iiiid den Ar

den Füll bei dem dargestellten Dü'-enVörppr v_(if7üzu men. iso'i-· <\ -.um können, um eine gewünschte Ver

z.ehen, das umgekehrte T so anzuordiKu, da« .·μ. ge teiluni; «I·-· ■ · Vuis« hen '.nergie in der Stirnwand z\

eignete Verteilung dei ck-kliischen Fnorgie in Huh- erziel, η H»- «üJ. wie in I ig 4 und 5 eisitiitlich

tung auf die Seitenwand'. 40 des DÜMMikuiptis und 50 daduuli > i/u:U. uüü .im linieren leil des Anschlüsse;

die Bodenwand 48 erzielt wird. Darüber hinaus kann 60 im Bereich der Verbindungsstelle zwischen der

es in manchen Fällen vorteilhaft sein, die Anr.e 62 Armen und dem vertikalen Schenkel 61 ein Aus

und 63 bis zu den Rändern der Stirnwand 41 zu ver- schnitt 65 · orgcschen wird. Der Ausschnitt 65 iso

längern, um somit »ine Äiiuipotentiallinie zu bilden, iiert die Stirnwand des Düsenkörpers in diesem Kreu

die sich quer über die gesamte Stirnwand 4! er- 55 zungsbercich derart, daß der Anschluß 60 eine unter

streckt Jedoch ist es bei der in Fig. J₄ 4 und 5 dar schiedliche Veiteilung der elektrischen Finergie vor

gestellten Ausführungsform vorzuziehen, die Aqui- nehmen kann Diese Verteilung kann in dem verti

potenliallinie etwas vor den Rändern der Stirnwand kalen Silijnkei 61 und in jedem der Arme 62 und 62

41 zu beenden, und zwar wegen der Ausbildung der gegenüber dem gesamten Düsenkörper veränder

Ränder der Bodenwand, die derart ist, daf\ sich 60 werden, indem der Ausschnitt 65 in einer gewünsch

warme funkte an den Schweißstellen und Abknik- ten Richtung vergrößert wird.

FFierm 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ί 696 Patentansprüche:

1. DüsiMiköip»-- mit einer BodenvvanU mit öffnungen zum Ausziehen von Fäden, mit von der Bodenwand sieh nach oben erstreckenden Stirntind Seiienwänden sowie mit an jeder Stirnwand angeordneten Anschlüssen zur Einleitung elektrischer Energie in den Düsenkörper zu seiner Beheizung, dadurch gekennzeichnet, dali die Anschlüsse (60) in Form eines kopfstehenden Y oder T auf den Stirnwänden (41) aufgebracht sind.

2. Diisenkörper nach Anspruch 1, mit einer Vorrichtung zur Konditionierung der Schmelze im oberen Teil des Düsenkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Schenkel (61) der Anschlüsse (60) nahe bei dieser Konditionierungsvorrichtung (56) angeordnet ist und ihr elektrische Energie zuführt.

3. Düsenkürper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Schenkel (61) und die Arme (62, 63) des kopfstehenden Y oder T über eine bestimmte Länge, ausgehend von der Verbindungsstelle des Schenkels und der Arme, eine Isolierung (65) gegenüber der Stirnwand (41) aufweisen.

4. Düsenkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (60) einen einen Kontakt mi; der Stirnwand (41) vermeidenden Ausschnitt zur Erzielung der Isolierung (65) aufweist.

5. Düsenkörper nach mindeste s einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (60) aus zwei Platten (61 a, 61 b) gebildet sind, welche über eine bestimmte Länge zur Ausbildung des vertikalen Schenkels (61) aneinanderliegen und über den Rest ihrer Länge divergieren, um die Arme (62, 63) des kopfstehenden Y oder T zu bilden.