DE1816268A1 - Duese,insbesondere zum Herstellen von Fasern aus einem geschmolzenen anorganischen Material - Google Patents

Duese,insbesondere zum Herstellen von Fasern aus einem geschmolzenen anorganischen Material

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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/06Manufacture of glass fibres or filaments by blasting or blowing molten glass, e.g. for making staple fibres

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Description

  • Düse, insbescndere zum Herstellen von Fasern aus einem geschmolzenen anorganischen Material Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse mit einem nahe der Austrittsöffnung im Strömungskanal angeordneten Kern, insbesondere zur Herstellung von Fasern aus einem geschmolzenen anorganischen Material, das in den aus der Düse austretenden Gasstrom geleitet wird.
  • Bei der Herstellung anorganischen Fasermaterials wird gewöhnlich ein Strahl einer Schmelze des betreffenden Materials erzeugt und einer Zerfaserungseinrichtung zugeführt. Als eine solche Zerfaserungseinrichtung kann ein Gasstrom mit hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit, beispielsweise ein Damp!- oder Luftstrom, verwendet werden, der ungefähr in einem rechten Winkel gegen den Strahl des geschmolzenen Materials gerichtet ist und dabei kleine Tröpfchen entstehen lässt, die er zu masern auszieht.
  • Die Herstellung anorganischen Fasermaterials, insbesondere keramischer Fasern, nach der genannten Verfahren flilirte bisher zu einem Erzeugnis mit verhältnismässig niedrigem Fasergehalt; der Rest des materials bestand aus "eschossenem" ("shot") oder nicht zerfaserten Material.
  • Man hat bereits versucht, dieses Problem durch Einsetzen von Kernen in das Ausstoßende der Düse zu lösen. obwohl die derart gebaute Düsenkonstruktion ihrem Zweck gedient haben, waren sie doch nicht voll zufriedenstellend, da sie kelne wesentliche Verbesserung der Qualität des Fasermaterials gebracht haben.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende aufhabe besteht darin, eine neue und verbesserte Düse für die Herstellung geblasener Fasern zu schaffen.
  • Gemäss der Erfindung ist der stern im Strömungskanal exzentrisch angeordnet und liegt mit einem Teil seines Umfangs an der Wand des Strömungskanals an und bildet mit seinem anderen Teil und der gegenüberliegenden Wand des Strömungskanals einen Spalt, und wird der Kern von einem in Strömungsrichtung verlaufenden Kanal durchsorgen.
  • Zweckmässigerweise ist der Strömungskanal zylindrisch, und der Kern besitzt einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt.
  • Das Austrittsende des Strömungskanals und das austrittsende des Kerns sind vorzugsweise etwa in gleicher Richtung derart abgeschrägt, dass der Teil des Strömungskanals, an den der Kern anliegt, gegenüber dem übrigen Bereich des Strömungskanals zurückspringt.
  • Es ist zweckmässig, wenn der Kern über das Austrittsende des Strömungskanals hinausragt0 Um eine gute Breitenstreuung des geschmolzenen Materials innerhalb des sichelförmigen Spaltes zu erzielen, ist nach einer bevorzugten Ausbildung der erfindung der Kanal im Austrittsende des Kerns als Ringkanal ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei ein zur anliegenden Teil des Umfangs des Kerns diametral angeordneter Umfangsteil des kerns mit einer in Strömungsrichtung verlaufenden Nut versehen, die zweckmässigerweise im Querschnitt V-förmig ist.
  • Bei einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemässen Düse ist es vorteilhaft, dass der Querschnitt des Kerns zum Austrittsende hin abnimmt. So erhält der aus dem spalt austretende Gasstrom in seinem unteren Bereich genügend energie und Dicke, um ein Hindurchfallen der Schmelze durch den Gas strom zu verhindern.
  • Bei besonders grosser Schmelzmenge ist es vorteilhaft, wenn der Kern im Durchmesser oval ist, wobei dann der grössere Durchmesser des im Querschnitt ovalen Kerns durch den Teil des Strömungskanals geht, an den der Kern anliegt.
  • Die erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber erläutert. Es zeigen Fig.l die einzelnen Teile einer erfindungsgemässen Düse in einer auseinandergezogenen perepektivischen Darstellung; Fig.2 die in Fig.l dargestellte Düse im Längsschnitt; Fig.3 das Austrittsende der Düse nach Fig.2 in Vorderansicht; Fig.4 das Austrittsende einer anderen Ausführungeform der Düse in Vorderansicht; Fig.5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Düse im Gebrauch; Fig.6 eine der Pig.l entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Düse; Fig.7 die in Fig.6 dargestellte Diese im Längsschnitt; Fig.8 das Austrittsende der Düse nach Fig07 in Vorderansicht; Fig.9 eine Vorderansicht des Austrittsendes einer bereits vorgeschlagenen Ausführungsform einer Düse im Gebrauch; Fig.lO eine Vorderansicht der Düse nach Sig.6-8 im Gebrauch.
  • Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, besteht das Hauptteil der Düse aus einer hohlen, zylindrischen Gasführung 10, 50, diemittels eines Aussengewindes 12, 52 an eine unter hohem-Druck stehende Gasleitung (nicht dargestellt) anschraubbar ist. Die Gasführung 10 hat ein abgeschrägtes Austrittsende 14,54, das in einer um etwa 450 gegen die waagerechte Achse der Gasführung 10,50 geneigten Ebene liegt. Wenn erwünscht, kann der Winkel auch gresser oder kleiner als 450 sein.
  • An der oberen Innenwand 15, 55 der Gasführung 10, 50 ist auslaßseitig ein Einsatzkern 16, 56 starr befestigt, dessen Querschnitt kleiner ist als der Innenquerschnitt der Gasführung 10,50. Der obere Teil 18, 58 des Einsatzkerns 16, 56 hat die gleiche Wölbung wie die Innenwand 15, 55 der Gasführung 10, 50 und liegt an dieser an. In der Wandung der Gasführung 10, 50 ist oben ein Loch 22,62 vorgesehen, durch das eine Schraube 24, 64 od.dgl. gesteckt werden kann, die zum Befesti-gen des Einsatzkerns 16, 56 in eine Bohrung 26, 66 des Einsatzkerns 16, 56 einschraubbar ist.
  • Das Ende 28, 68 des Einsatzkerns 16, 56 ist ebenfalls abgeschrägt, und zwar im wesentlichen um den gleichen Winkel wie das Austrittsende 14,54 der Gasführung 10,50.
  • Wie aus den Fig.2 und 7 zu ersehen ist, ragt der Einsatzkern 16, 56 mit seinem vorderen Ende 28, 68 über die Gasführung 10, 50 hinaus. Das Ende 28, 68 des Einsatzkerns 16, 56 kann jedoch, wenn erwünscht, auch in der gleichen Ebene wie das Austritt sende 14, 54 das Gasführung 10, 50 liegen oder zurückgenommen sein. Der Einsatzkern 16, 56 wird in waagerechter Richtung von einem Kanal 34, 72 durchzogen.
  • Bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Einsatzkern 16 im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes, dessen in der Zeichnung oberer Teil 18 abgefräst oder abgeschliffen worden ist, um ihm die gleiche Wölbung zu geben, die die Innenwand 15 der GasSuhrung 10 hat, so dass der obere Teil 18 überall an der Innenwand 15 anliegt. Der übrige Umfangsteil 30 des Einsatzkerns 16 verjüngt sich konisch zum hustrittsende hin. Seine Mantellinien bilden mit der Achse des Einsatzkerns 16 einen Winkel von vorzugsweise etwa 2,50, was in Fig.2 übertrieben dargestellt ist. Infolge dieser Form des Einsatzkerns 16 bildet sich zwischen dem nicht anliegenden Teil des Einsatzkerns 16 und der gegenüberliegenden Wand der Gasführung 10 ein sichelförmiger Spalt oder Durchgang 32 für das Gas, dessen Querschnitt sich um Austrittsende hin erweitert. Es sei darauf hingewiesen, dass Neigungswinkel, die grösser oder kleiner als 2,50 sind, ebenfalls angewandt werden können.
  • Der durch den Einsatzkern 16 verlaufende Kanal 34 hat im grössten Teil seiner Länge einen kreisförmigen Querschnitt, der mit 36 bezeichnet ist, und i-verbleibenden Teil seiner Länge einen mit 38 bezeichneten elliptischen Querschnitt. Der ellipsenförmige leil 38 des kanals 7)4 endet in der Endfläche 28 des Einsatzkerns 16 und bildet einen weiteren Auslass der Düse. Vorzugsweise kann der vordere Teil 38 des Kanals 34 auch andere Querschnittsformen aufweisen, wie beispielsweise kreisförmig, rechteckförmig, V-förmig oder umgekehrt V-förmig usw.
  • Die Düse ist im Gebrauch im wesentlichen waagerecht ausgerichtet, um eine hohe Geschwindigkeit des sich im Querschnitt erweiternden, aus dem Spalt 32 austretenden Gasstromes zu erreichen. Man lässt, wie in Fig.5 gezeigt, einen Strahl 40 des geschmolzenen anorganischen Materials vor dem Austritt sende der Düse senkrecht nach unten fallen, und zwar genau in die Wölbung oder "Tasche" des aus dem Spalt 32 austretenden Gasstromes 44 hinein.
  • Das geschmolzene Material wird bei einer bereits vorgeschlagenen Ausführungsform der Düse von dem Gasstrom in einen Winkel von 90° aus seiner Bahn gerissen und zersplittert in eine Vielzahl von Kügelchen und Tröpfchen, die ihrerseits zu Fasern ausgezogen werden0 Bei der erfindungsgemässen Düse wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich, ein aus dem Kanal 34 austtetender Gas strahl 42 auf den strahl 40 des geschmolzenen materials gerichtet, um den Strahl 40 aus seiner vertikalen Bahn winklig abzulenken, und um die dicke Masse in eine Vielzahl dünnerer Strahlen zu zerteilen, bevor das gesohmolzene tLaterial die "Tasche" des Hauptgasstromes 44 berührt. Dadurch wird der Vorgang des Zersplit-terns und das Zerfasern erleichtert.
  • -Der sichelförmige Querschnitt des Gasstromes 44, der sich zum Auatritt hin erweitert, ist unten arn dicksten und wird nach den umgebogenen Seiten zu gleichmässig dünner. Der Gas strom muss unten genug Energie und Dicke haben, um ein Hindurchfallen der Schmelze durch den Gasstrom zu verhindern, da die Zersplitterung durch den ersten Energie austausch zwischen den beiden Strömen bewirkt wird. Die Ausdehnung und das Mitreissen der Umgebungsluft im oberen Bereich des Gas stromes sorgen für eine Einhüllung der geschmolzenen, zersplitterten Teil chen in der Zerfaserungszone, während bei nicht gebogenen Strömen, die sich lediglich durch das Mitreissen der Umgebungsluft ausweiten, solche Teilchen ganz aus der- Zerfaserungszone hinausgestossen werden können.
  • Bei der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Düse treten Schwierigkeiten auf, wenn mit grossen Schmelzgiessmengen, wie beispielsweise ;iengen von 454 kgjh, gearbeitet wird, weil dann diese grossen Schmelzmengen von der Tasche nicht ganz aufgenommen werden können und ein Teil über den Taschenrand fliesst. Die in Fig.4 gezeigte Ausführungsform hat dagegen den Vorteil, dass ein ovaler Einsatzkern 16' in der Düse eine tiefere Tasche bildet und so den Schmelzstrahl besser aufnimmt.
  • Fig.4 zeigt die Austrittsseite-der Ausführungsform, die bis auf die Querschnittsform des Einsatzkerns 16', der in den Fig.1 bis 3 dargestellten Ausführungsform entspricht. Der Einsatzkern 16' ist in dem Strömungskanal 10' derartangeordnet, dass sein grösserer Durchmesser durch den Teil 15' des Strömungskanals lo' geht, an dem der Kern 16' anliegt. Im übrigen sind für gleiche Teile gleiche, mit eineL Apostroph versehene Bezugszeichen verwendet.
  • Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Düse ist in den Fig. 6 bis 8 und 10 dargestellt. Sie entspricht im Aufbau ebenfalls der ersten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass der Sinsatzkern 56 einen kreisföriAgen Querschnitt besitzt, und der durch den Binsatzw kern 56 verlaufende Kanal 72 zur Austrittsseite hin als Ringkanal 74 ausgebildet ist. Der Kern 56 ist ausserdem durch zwei Schrauben 64 an der Innenwand 55 des Strömungskanals 50 befestigt und besitzt diametral zum Teil 58 seines Umfangs eine in seinen Mantel eingeschnittene Mut 70, die im Querschnitt V-förmig ist und in Strömungsrichtung verläuft.
  • Wie bei den beiden Ausführungsformen der in den Fig.l bis 5 dargestellten Düse, ist die Düse der Fig.6 bis 8 im Gebrauch im wesentlichen waagerecht ausgerichtet, um dem aus dem sichelförmigen Spalt 67 austretenden Gasstrom eine hohe Auwtrittsgeschwindigkeit zu verleihen.
  • Aus Fig.10 ist zu ersehen, dass der durch die Ringnut 74 erfolgte Gasaustritt den Strahl 80 des geschmolzenen anorganischen Materials wirkungsvoll in einzelne Fragmente auf splittert, bevor die Beruhrung mit dem Hauptgasstrom erfolgt. Durch die an d-er Unterseite des Einsatzkerns 56 verlaufende V-förmige Nut 70 wird der aus dem Spalt 67 austretende Gasstrom so auf den verbleibenden Teil des Strahls 80, der nicht durch den Gasaustritt aus der Ringnut 74 zerteilt wurde, gerichtet, dass er zersplittert und eine seitliche Breitenstreuung erfolgt. Die kombinierte Wirkung der Ringnut 70 zusammen mit der V- förmigen Mut 70 bewirkt ein Streuen des geschmolzenen Strahles innerhalb der mit 81 bezeichneten Grenze der sichelförmigen Gastasche" nach aussen, wodurch die Schmelze einem grösseren Bereich des Gasstromes ausgesetzt ist, wie es durch den schraffierten Bereich 90 in Fig.10 dargestellt ist. Dadurch wird der Faseranteil des geblasenen Endproduktes erhöht.
  • Im Gegensatz dazu steht die Abbildung in Fig09, die das Austrittsende 82 einer bereits vorgeschlagenen Düse zeigt, deren schraffierter Teil 84 den Bereich des austretenden Gasstromes darstellt, der den geschmolzenen Strahl 80 des anorganischen Materials berührt. Man sieht, dass nur ein geringer Teil des Gases am Boden der Düse zur Wirkung kommt und der übrige Teil des Spaltes 86 entlang dem oberen Umfangsteil des Einsatzkerns 88 keine Funktion ausübt.
  • Patentansprüche:

Claims (9)

  1. Patentansprüche : 1. Düse mit einem nahe der Austrittsöffnung im Strömungskanal angeordneten Kern, insbesondere zur Herstellung von Fasern aus einem geschmolzenen anorganischen Material, das in den aus der Düse austretenden Gasstrom geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (16, 16', 56) im Strömungskanal (10, 10', 50) exzentrisch angeordnet ist und mit einem Teil (18,18',58) seines Umfangs an der Wand (15, 15', 55) des Strömung kanals (10, 10', 50) anliegt und mit seinem anderen Teil und der gegenüberliegenden Wand des Strömungskanals (10, 10', 50) einen Spalt (32, 32', 67) bildet, und dass der Kern (16, 16', 56) von einem in Strömungsrichtung verlaufenden Kanal- (34, 34', 72) durchzogen wird.
  2. 20 Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (10, 10', 50)- zylindrisch ist und der Kern (16, 16', 56) einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt besitzt.
  3. 3. Düse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Austrittsende (14, 14', 54) des Strömungskanals (10, 10', 50) und das Austrittsende (28, 28', 68) des Kerns (16, 16', 56) etwa in gleicher Richtung derart abgeschrägt sind, dass der Teil (15, 15', 55) des Strömungskanals (10, 10', 50), an den der Kern (16, 16', 56) anliegt, gegenüber dem übrigen Bereich des ftrömungskanals (10, 10',50) zurückspringt0
  4. 4, Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Kern (16, 16', 56) über das Austriltsende (14, 14', 54) des Strömungskanals (10,10',5G) hinausragt.
  5. 5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (72) im Austrittsende (68) des Kerns (56) als Ringkanal (74) ausgebildet ist.
  6. 6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,~dass ein zum anliegenden Teil (58) des Umfangs des Kerns (56) dieametral angeordneter Umfangsteil des Kerns (56) mit einer in Strömungsrichtung verlaufenden Nut (70) versehen ist.
  7. 7c Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (70) im Querschnitt V-förmig iat.
  8. 8. Düse nach eine; der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kerns (16, 16') zum Austrittsende (28, 28') hin abnimmt.
  9. 9 Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der grössere Durchmesser des im Querschnitt ovalen Kerns (16') durch den Teil (15') des Strömungskanals (10') geht, an den der Kern (16') anliegt.
DE19681816268 1967-12-28 1968-12-21 Düse, insbesondere zum Herstellen anorganischer Fasern durch Zerblasen Expired DE1816268C3 (de)

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US69434467 1967-12-28
US69434367 1967-12-28

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Publication Number Publication Date
DE1816268A1 true DE1816268A1 (de) 1969-07-24
DE1816268B2 DE1816268B2 (de) 1977-05-12
DE1816268C3 DE1816268C3 (de) 1977-12-29

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