DE1696071C - Vorrichtung zur Verarbeitung von mineralischen Material und insbesondere Glas zur Formung von Glasfasern - Google Patents

Description

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Zu dem Vorsiehenden kommt hinzu, daß es wünschenswert wäre, die Anzahl der Fäden zu vergrößern, die aus jeder Fadenerzeugungsvorrichtung gezogen werden können. Die technische Erfahrung mit der Konstruktion von Fadcnerzeugungsvorrichtungen bisher hat gezeigt, daß die Anzahl gelochter Spitzen oder Öffnungen, die pro Flächeneinheit ausgebildet werden kann, begrenzt ist. Wenn es daher wünschenswert ist, die Produktion jeder einzelnen Fadenerzeuüimgsvorrichtung zu steigern, ist es notwendig, die Fläche ihrer Bodenwand zu vergrößern. Tatsächlich sind die ""»rschmelzräume in begrenzten Größen oder DimenSK ■■ η für die wirksamste Beziehung und Aufbereitung des Glases gebaut. Selbst wenn daher andere Mittel angewandt werden, die eine Einschränkung der Wärmewechselwirkung zwischen dem Vorschmelzraumkanal und der Fadenerzeugungsvorrichtung erzielen, so daß der Durchflußkanal zwischen dem Kan;il des Vorschmelzraumes und der Fadenerzeugungsvorrichtung nicht verengt zu werden braucht, wird daher die Breite des VorschmelzraumkanaK selb:.! ein beschränkender Faklor. Wenn man daher die Produk-I₁. 11 einer Fadenerzeugungsvorrichtung steigern wollte, müßte der DurchflußkanaJ zwischen dem Vor- »■vJimelzkanal und der Fadenerzeugungsvorrichtung nichtsdestoweniger immer noch insofern verengt wer- lcn. als die Breite oder die DurchtrittsHäche des Durchflußkanals geringer sein müßten als die Fläche ler Bodenwand oder des mit Öffnungen versehenen Vhschnittes der Fadenerzeugungsvorrichtung. Dann . iirden sich die vorstehenden Probleme bezüglich •.ines verengten Durchflußkanals von neuem stellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Vorriehiung der eingangs genannten Art mit einem gegenüber Jer Bodenfläche der Fadenziehvorrichtung verengten Durchlaßkanal zu schaffen, bei der trotz großer Abmessungen der Bodenfläche mit einer entsprechend großen Zahl an Fadenziehöffnungen keine Glastaschen und Lufteinschlüsse auftreten können und die irii/dem ein die Versorgung einer erheblich größeren Ziihl an Fadenziehöffnungen ermöglichendes Fassungsvermögen der Fadenziehvorrichtunj! aufweist.

Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch uelöst, daß die hochragenden Wände obere Teile aufweisen, die gegeneinander unter einem solchen Winkel konvergieren, daß sie eine im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die untere Mündung des Durchflußkanals aufweisende obere öffnung begrenzen.

Auf Grund der Erfindung kann die Produktion jeder einzelnen Fndenerzeugimgsvorrichlung ohne Beeinträchtigung der Qualität der prnihi/icilen Faden oder Fasern erheblich gesteigert werden.

Dabei durchströmt das Glas auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine verhältnismäßig enge öffnung, wird in den jeweils gewünschten Zustand gebracht und erhält im wesentlichen gleiche Geschwindigkeitsgradienten waagerecht zu und unmittelbar oberhalb der Bodenwand der Fadenerzeugungswand, um die Qualität der produzierten Fasern zu verbessern.

Des weiteren schließt die Erfindung Stagnationsund Wirbelstrombereiche aus, erhält einen im wesentlichen gleichen Geschwindigkeitsgradienten waagerecht oberhalb der Bo'lenwand aufrecht, ermöglicht den Abzug eingeschlossener Luft bei Betriebsbeginn ohne Zerstörung der Wärmemerkmale der Fadenerzeugungsvorrichlung und verhindert die Erosion des die Fadenerzeugungsvorriehtung mit einem Vorschiiielzraumkanal verbindenden Durchflußkanals.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Bodenwand rechteckig sein und die Wände können Endwände umfassen, die sich senkrecht nach oben erstrecken und Seitenwände, die zueinander konvergieren, um die obere Öffnung abzugrenzen. Die Seitenwände können untere konvergierende Teile haben und obere Teile mit einem größeren Konvergenzgrad, um das Fassungsvermögen der Fadenerzeugungsvorriehtung zu erhöhen. Die Seitenwände können untere Teile haben, die sich senkrecht erstrecken, und obere Teile, die zueinander konvergieren. Um das Fassungsvermögen weiter zu vergrößern und damit eine längere Verweilzett für das Glas in der Fadenerzeugungsvorrichtung zu ermöglichen, können die Seitenwände untere Teile haben, die voneinander weg divergieren, und mit den unteren Teilen V'..'hundene obere Teile, die zueinander hin konvergieren, dm schließlich die obere Öffnung abzugrenzen.

In einer Variante können sich die unteren Teile über eine gegebene Entfernung senkrecht nach oben erstrecken, bevor sie mit oberen Teilen zusammentreffen, die zueinander konvergieren. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Bodenwand rechteckig und die Wände umfassen Endwände und Seitenwände, die alle zu der oberen Öffnung hin konvergieren. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die bodenwand kreisrund, und die Wände weisen eine kegelförmige Wand auf, die zu der oberen Öffnung hin konvergiert. Bei dieser Ausführungsform können die Wände einen unteren Teil einschließen, der sich von der Bodenwand senkretht nach oben erstreckt und sich mit dem kegelförmigen oberen Teil verbindet. Bei einer anderen Ausführungsform kanu die Bodeiuvund rechteckig sein und in eine Anzahl von mit öffnungen durchsetzten Teilbereichen aufgeteilt sein, wobei die Bodenwand so ausgebildet ist. daß sie zur Verhinderung eines Durchbiegens mechanisch zwischen den Teilbereichen unterstützbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt

F i g. I eine halbschemalische Seilenansii Iu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine senkrechte Schnittansicht entspiecheiid 5„ der Linie 2-2 in F i g. 1 und

F i g. 3 bis 6 weitere Ausführungsheispieli· der Erfindung.

Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erkannt man in Fig. I im Aufriß den Aulhuii eines V01 .clmiel/ raumes eines Direklschmelzsystems, wekhes zur Er zeugung und Zufuhr von warm erweichtem Glas /11 einer Vielzahl von mit dem Vorschmel/rmm \ ei bim denen Fadenerzeugungsvorrichtungen bestimmt isl Die Glas-Charge wird in einen Schmelz- und Läute rungsofen IO in einem Endbereich des Ofens gegenüber dem Vorschmelzi aum 12 eingeführt, dei mit dein Schmelz- und Läuteruhgsofen in Verbindung steht.

Die Glas-Charge wird in dem Ofen 10 in einen fließfähigen oder geschmolzenen Zustand versetzt und das geschmolzene Glas wird quer durch den Öfen 10 geleitet, um eine I äulerung des Glases zu foewii'-. ken, wobei das geläuterte Glas 14 aus dem Ofen in den Kanal 16 abgegeben wird, der sich entlang des Vor-

tere Teile 40 α aufgeteilt, die sich von der Bodenwand 48 in einem Konvergenzwinkel aufwärts erstrecken, und obere Teile 40 b, die schärfer als die unteren Teile 40« zueinander konvergieren, um eine obere öffnung abzugrenzen, die im wesentlichen genauso groß ist wie der Durchflußkanal 70. Durch die Schaffung von zwei verschiedenen Konvergenzgraden wird das Fassungsvermögen der Fadenerzeugungsvorrichtung 18 vergrößert und ermöglicht demgemäß eine längere Verweilzcit des Glases in der Fadenerzeugungsvorrichtung. Dies verbessert die Bedingungen der Wärmebehandlung des Glases und trägt zur Erreichung der gewünschten horizontalen Linien gleicher Geschwindigkeit an der Bodenwand 48 bei.

In Fig.3 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Kammer einer Fadenerzeugungsvorrichtung dargestellt, bei welcher das Fassungsvermögen vergrößert wird, indem ein unterer Teil 140« der Scitenwände 140 vertikal angeordnet wird und dann die oberen Teile der Scitenwände 140 b zueinander konvergiert werden, um die erwünschte Größe der oberen Öffnung abzugrenzen. Es ist ersichtlich, daß bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform, wje es bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der Fall war, die Bodenwand dieselbe Länge hat wie die Länge der oberen öffnung, so daß Endwände 141 sich senkrecht aufwärts von der Bodenwand zu der oberep öffnung erstrecken.

In Fig. 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei die Spitzenfläche 248 a der Bodenwarid sowohi breiter als auch langer als der Durchflußkanal zur Aufnahme von Glas aus dem Vorschmelzraum ist. Demgemäß konvergieren nicht nur Seitenwände 240 zu der oberen öffnung hin, sondern Endwände 241 konvergieren auch zu der seitlichen öffnung hin. Das Fassungsvermögen der Fadenerzeugungsvorrichtung kann durch das Vorhandensein unterer Teile 240 a, 241 α erhöht werden, die sich entweder senkrecht erstrecken oder in einem kleineren Winkel als die oberen Teile 240 b, 241 b konvergieren.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das in ihrer Gesamtwirkung konvergierende Seitenwände 340 hat, aber divergierende untere Teile 340« und stärker konvergierende

ίο obere Teile 340 b aufweist, um ein größeres Fassungsvermögen für die Fadenerzeugungsvorrichtung zu schaffen.

In F i g. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei die Fläche 448 des Spitzenbereichs

is des Bodens kreisförmig ist. Die Seitenwände 440 konvergieren von der Bodenwand oder dem Spitzenbereich 448, um eine obere öffnung abzugrenzen, die im wesentlichen die gleiche Größe haben kann wie ein Durchflußkanal von dem Vorschmelzraumkanal. Die

so Seiicnwand 440« grenzt demgemäß allgemein einen stumpfkegeligen Abschnitt ab, wie mit 440 b gekennzeichnet. Wenn es jedoch erwünscht ist, das Fassungsvermögen der Fadenerzeugungsvorrichtung zu vergrößern, dann kann die Seitenwand 440 durch einen

as sich vertikal erstreckenden oder sogar nach außen divergierender, unteren Teil 440« verlängert werden. Wie ersichtlich, verbessert die Erfindung die Bearbeitung und Aufbereitung von Glas zur Bildung feiner, kontinuierlicher Fäden, da sie die Abgabe von Glasströmen gleichmäßiger Abmessung aus den verschiedenen Fadenerzeugungsvorrichtungen ermöglicht, auf Grund des hohen Grades an Wärmcbeständigkeit und thermischer Gleichmäßigkeit, der in dem Glasfluß oberhalb der Bodenwand jeder Fadenerzeugungsvorrichtung erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   !. Vorrichtung zur Verarbeitung eines durch Wärme erweichten mineralischen Materials und insbesondere Glases zur Formung von Glasfasern, weiche mindestens eine Fadenerzeugungsvorrichtung umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie nahe einem Durchflußkanal, der in den Boden eines Vorschmelzraumes eingeformt ist, die die Quelle des durch Wärme erweichten Glases darstellt, verwendbar ist, weiche Fadenerzeugungsvorrichtung eine Bodenwand aufweist, welche mit Öffnungen durchsetzt ist, durch weiche Materialfäden austreten, wobei die Fläche der Bodenwand größer ist als die durch den Durchflußkanal begrenzte Durchtrittsfläche und weiche Fadenerzeugungsvorrichtung weiter von der Boüenwand hochragende Wände ai.'veist. dadurch gekennzeichnet, daß die hochragenden Wände (40, 140. 240, 340, 440) obere Teile (40 5, 140 ft. 240 b. 340 b, 440 h) aufweisen, ciie gegeneinander unter einem solchen Winkel konvergieren, daß sie eine im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die untere Mündung des Durchflußkanals (70) aufweisende obere öffnung begrenzen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (140, 240, 440) der Fadeir-'rzeugungsvorrichtung (18) untere, vertikale Teik (I40₍;. 240«, 440 o) aufweisen.
3. V Vorrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die i. jchragenden Wände (40) der Fadenerzeugungsvorrichtung (18) untere, konvergierende Teile (40«) und obere Teile (40«) mit einer stärkeren Konvergenz aufweisen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochragenden Wände (340) untere, divergierende Teile (340«) aufweisen.
5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (48) rechteckig ist und daß die hochragenden Wände (140, 141) vertikal hochragende Endwändc (141) umfassen.
6. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (248) rechieckig ist und daß die hochragenden Wände (240, 241) Endwände und Se; tcnwände umfassen, wobei alle diese Wände zu der oberen öffnung hin konvergierei..
7. 7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Uodenwand (448) kreisrund ist und daß eine davon hochragende Wand (440) einen oberen konischen Teil (440 b) aufweist, der zu der oberen öffnung hin konvergiert.
8. 8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (48) in eine Anzahl von mit öffnungen (50) durchsetzten Teilbereichen (48a, 486) aufgeteilt ist und daß die Bodenwand so ausgebildet ist, daß sie zu> Verhinderung eines Durchbiegens mechanisch zwischen den Teilbereichen unterslülzbar ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verarbeiturig^eines durch Wärme erweichten mineralischen Materials und insbesondere Glases zur Formung von Glasfasern, welche mindestens eine Fadenerzeugungsvorrichtung umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie nahe einem Durchflußkanal, der in den Boden eines Vorschmelzeraumes cingeformt ist, die die Quelle des durch Wärme erweichten Glases darstellt, verwendbar ist, welche Fadenerzeugungsvorrichtung eine Bodenwand aufweist, weiche mit öffnungen durchsetzt ist, durch welche Materialfäden austreten, wobei die Fläche der Bodenwand größer ist als die durch den Durchflußkann] begrenzte Durchtrittsfläche, und welche Fadenerzeugungsvorrichiung weiter von der Bodenwand hochragende Wände aufweist.

   Eine solche bekannte Vorrichtung ermöglicht, durch einen verengten Durchflußkanal zwischen dem Vorschmclzraumkanal und jeder Fadenerzeugungsvorrichtung die Interferenzen und thermischen Wechselwirkungen zwischen benachbarten Fadenerzeugungsvorrichtungen und'oder dem Vorschmelzraumkanal erheblich zu verhindern, so daß die Stabilität und Betriebseigenschaften jeder Fadenerzeugungsvorrichtung verbessert werden. Diese Verminderung der thermischen Wechselwirkung führte jedoch gleichzeitig zu neuen Problemen.

   Bei den bisher bekannten Fadenen-eugungsvorrichtungen, die im allgemeinen Bodenwände mit darin ausgebildeten öffnungen aufweisen und bei denen die Bodenwandflache größer als die des verengten Durchflußkanals ist, ragen die Seiten im allgemeinen senkrecht von der Bodenwand hoch oder divergieren sogar voneinander beim Hochragen. In den oberen Ekken dieser Fadenerzeugungsvorrichtungen treten daher stagnierende Glastaschen auf. die über verlängerte Zeiträume erhit/t werden, die die Glaseigenschaften verschlechtern. Im rbrigen führt die Strömung des Glases in den üblichen Fadenerzeugungsvorrichtungen zu Wirbelströmungsproblemen und zu anderen Störungen der thermischen Merkmale des Glases, welche die üblichen Fadenerzeugungsvoi richtungen für die vorstehend besprochenen Anwendungen weniger geeignet machen. Da der \ erengte Durchflußkanal enger ist als die obere öffnung der Fadenerzeugungsvorrichtung, tritt Erosion der Ränder des den Durchflußkanal bildenden feuerfesten Materials auf, wodurch das Cilas unerwünschte Eigenschaften erhält. Im übrigen muß bei der ersten Füllung mit geschmolzenem Glas die Luft in geeigneter Weise aus der Fadenerzeugungsvorrichtung entfeint werden, damit sie nicht die Glasbearbeitung stört. Bei den bekannten Fadenerzeugungsvorrichtungen kann die Luft in einer Tasche eingeschlossen werden und entweder die Gleichmäßigkeit der Temperatur in der Fadenerzeugungsvorrichtung stören oder dazu neigen, aus den Lufttaschen in kleinen Blasen aus/uU-cken, die wiederum Ungleichmaßigkeiteu und örtliche Wärniestörungcn verursachen. Des weheren sind die Charakteristika der Strömung des geschmolzenen Glases aus dem Vorschmelzrauni durch den verengten Durchflußkanal die Fadenerzeiijuingsvorrichtung hinab zu der gelochten Bodenwand derart, daß Geschwindigkeitsgradienten waagerecht quer über die Fadenerzeugungsvorrichtung iuiftrctcn, die ungleichmäßige Eigenschaften des Glases im Bereich der Bodenwand zur Folge haben und demgemäß eine mangelhafte Gleichmäßigkeit der Fäden oder I äscin und Mangel in deren Festigkeit ergeben.