DE2318213A1 - Verfahren zur herstellung von mit einem metall beschichteten fasern, vorzugsweise von mit aluminium beschichteten glasfasern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

DR.-INQ. DIPL.-ING. M. SC. DIPL.-PMYS. DH. DIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Owens-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio / USA

Verfahren zur Herstellung von mit einem Metall beschichteten Fasern, vorzugsweise von mit Aluminium beschichteten Glasfasern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die ErfindUÄg betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einem Metall beschichteten Fasern, vorzugsweise von mit Aluminium beschichteten Glasfasern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In einer bevorzugten Form bezieht sich die Erfindung auf die Beschichtung von Fasern mit einer Flüssigkeit, nämlich die Beschichtung von Glasfasern mit geschmolzenem Aluminium.

Gelegentlich werden von militärischen Luftfahrzeugen Radiowellenreflektoren ausgeworfen, die aus elektrischen Leitern

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beliebiger Länge bestehen, um feindliche Radaranlagen zu verwirren und um auf die Flugzeue gerichteten Abwehrfeuer, welches von diesen Radaranlagen gesteuert wird, fehlzuleiten. Solche Reflektoren sind überlicherweise als Häcksel, Kabel oder Fenster bezeichnet (chaff, rope or window) wobei jedoch die Wirksamkeit dieser Streureflektoren gegenüber feindlichem Radar von einer Anzahl von Faktoren abhängt.Zwar können schwerere Metalle wie Zink, Zinn, Blei, Wismut und einige Legierungen dieser Metalle, auch Kupfer und Nickel theoretisch zur Herstellung von Streureflektoren verwendet werden. Bei der praktischen Durchführung ist jedoch das hauptsächlich verwendete Metall Aluminium, und zwar auf Grund seiner niedrigen spezifischen Schwere und seiner darauf zurückzuführenden Fähigkeit, relativ langsam durch die Luft nach unten zu fallen. Ein anderer Faktor ist hierbei die effektive Länge der>Streureflektoren mit Bezug auf die feindliche Radarfrequenz. Da individuelle Längen oder Streifen von Reflektoren als Dipole wirken, die die auf sie auffallenden Radarwellen reflektieren oder zurückwerfen, erfordert größte Wirksamkeit eine Länge, die nahe an der halben Wellenlänge des feindlichen Radars liegt.

Darüber hinaus ist es notwendig, daß die einzelnen Längsstücke oder Stränge der Reflektoren, das heißt der Streufolien aus-

zu widerstehen

reichend steif sind, um einer Verbiegung ohne Brechen/und ausreichend elastisch, um wieder ihre lineare Form anzunehmen. Sonst würde nämlich die Wirksamkeit solcher Streufolien bei dem Zurückstrahlen oder Reflektieren der Radarwellen dann, v/enn die einzelnen Längsstücke der Streufolien leicht aus ihrer normalen linearen Form gebracht werden könnten, beispielsweise durch Einwirkungen der Luftströme oder durch ein Verwickeln miteinander wenn einige oder mehrere der anderen Stränge von dem

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Flugzeug freigegeben oder abgeschossen werden, stark verringert werden und eine Verwirrung des feinlichen Abwehrfeuers könnte nicht erzielt werden.

Eine besonders geeignete Form solcher Störfolien oder Streureflektoren stellen mit einem elektrischen Leiter überzogenen Glasfasern, vorzugsweise mit Aluminium überzogenen Glasfasern beliebiger Länge dar. Streufolien dieser Art sind besonders wirksam auf Grund der Festigkeit und Elastizität der Glasfasern. Selbst wenn die Glasfasern mehrere Fuß ( jeweils 30 cm ) lang sind, können sie aus einem geeigneten Durchmesser hergestellt werden, damit ihnen eine ausreichende Elastizität zur Wiederannahme einer linearen Form gegeben werden kann...

Darüber hinaus haben mit Aluminium beschichtete Glasfasern selbstverständlich auch andere wirtschaftlich Verwendungszwecke. Beispielsweise werden Aluminiumdrähte allgemein für die übertragung hoher Spannungswerte in Fernnetzen verwendet« Der Ersatz der Aluminiumdrähte durch Aluminium beschichtete Glasfasern würde zu einer beträchtlichen Kostenersparnis bei den Materialkosten führen, die zur Herstellung von Fernleitungskabeln verwendet v/erden. Darüber hinaus würden sich die mit Aluminium beschichteten Glasfasern nicht in dem Maße dehnen oder strecken wie dies geglühte Aluminiumdrähte tun.

Es sind übrigens schon eine Anzahl von Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung Aluminium beschichteter Fasern bekannt, eine solche Vorrichtung ist dem U.S. Patent 3 544 997 zu entnehmen, bei welcher die Glasfasern über einen · Rollenapplikator gezogen werden, der auf die Fasern ge-

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schmolzenes' Metall aufbringt. Mit diesen und mit anderen früheren Verfahren sind jedoch schwere Probleme verbunden, insbesondere muß sehr genau darauf geachtet werden, daß bei dem Aufbringen des geschmolzenen Metalls auf die Glasfasern ein thermischer Schpck der Glasfasern vermieden wird und daß das Metall daran gehindert wird, zu schnell zu erstarren und sich zu verfestigen, was zu Faserbrüchen führt. Wenn sich nämlich hierbei geschmolzenes Aluminium an dem Applikator ansammelt, wirkt es als Wärmeableitung und verstärkt die Wahrscheinlichkeit, daß das Aluminium sich verfestigt und die Fasern brechen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren sowie eine dazu gehörende Vorrichtung anzugeben zur Herstellung von mit Metallen beschichteten Fasern, insbesondere zur Herstellung von mit Aluminium beschichteten Glasfasern, wobei die Beschichtung einwandfrei und vollständig erfolgt und ein Faserbruch nicht zu befürchten ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfingungsgemäß darin, daß ein Ström geschmolzenem Materials, vorzugsweise Glas, zu einem kontinuierlichen Faden ausgezogen und ein Gefäß mit geschmolzenem Metall bis zu einer die Ausbildung einer, von einer äußeren Kante des Gefäßes vorspringenden Lippe aus geschmolzenem Metall ermöglichenden Standhöhe gefüllt v/ird, daß zur Metallbeschichtung die Fäden durch die Lippe gezogen v/erden und daß zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Standhöhe an Metall in dem Gefäß diesem kontinuierlich mit einer mittleren Rate zusätzliches Metall zugeführt wird.

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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht lösungsgemäß darin, daß die Anordnungen zur Zuführung des Materials an das Gefäß Mittel umfassen, um'das Material dem Gefäß mit einer schnelleren Rate als es der normalen Abfuhrgeschwingigke.it bei der Faserbeschichtung entspricht, dann zuzuführen, wenn sich die Standhöhe des Materials in dem Gefäß unterhalb einer vorgegebenen Standhöhe (Sollstandhöhe) befindet und das Mittel vorgesehen sind, um das Material dem Gefäß mit einer niedrigeren Rate als es der normalen Abzugsgeschwindigkeit durch die Faserbeschichtung entspricht, dann zuzuführen, wenn sich die Standhöhe des flüssigen Materials oberhalb der gewünschten vorgegebenen Standhöhe {Sollstandhöhe) befindet.

Die Erfindung besteht also aus einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Beschichtung von Fasern aus Glas, aus synthetischen oder dgl. 'Material nLt einem flüssigem Metall oder mit sonstigen Flüssigkeiten. Nachdem die Fasern oder Fäden gebildet sind und während sie^noch recht heiß .sind,laufen die Fasern durch eine Lippe aus geschmolzenem Metall, die von einer oberen Kante eines Gefäßes, daß das geschmolzene Metall enthält, vorspringt. Die Fäden laufen dann v/eiter über eine geheizte Wischvorrichtung, um das geschmolzene Metall gleichmäßig über den Fäden zu verteilen. Dann v/erden die Fäden gekühlt, es wird eine Schlichte aufgebracht und/beschichteten Fäden werden zu einer geeigneten Packung gesammelt, d.h. üblicherweise aufgewickelt.

Die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums in dem Gefäß bei dem Ausführungsbeispiel ist extrem kritisch zur Aufrechterhaltung einer konstanten und gleichmäßigen Lippe und damit wieder zur gleichmäßigen Beschichtung der Fäden oder Fasern.

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Die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums wird mit Hilfe eines pneumatischen Fühlers abgetastet. Ein aus dem Metall, mit welchem die Fasern beschichtet v/erden, gebildeter Draht wird kontinuierlich dem Gefäß mit relativ geringer Geschwindigkeit oder Rate zugeführt, und zwar dann, wenn die Standhöhe des geschmolzenen Metalls eine vorgegebene gewünschte Standhöhe, d.h. üblicherweise die Sollstandhöhe, überschreitet, die Zuführung erfolgt mit größerer Geschwindigkeit dann, wenn die Oberfläche des geschmolzenen Metalls sich unterhalb der Sollstandhöhe befindet. Zur Steuerung und Kontrolle der Vorschubsrate ist ein Standhöhenregelschaltkreis vorgesehen, der auf den pneumatischen Fühler anspricht. Indem die Geschwindigkeit oder die Rate des Vorschubs des Drahtes in das Gefäß geändert wird, gelingt es, eine durchschnittliche Vorschubgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, die der Geschwindigkeit entspricht, mit welcher das jeweilige Metall den Fasern zu—geführt und von diesem dem Gefäß entzogen wird. Die Standhöhenregelung umfasst weiterhin Sicherheitsschaltungen, die den Drahtvorschub abstoppen und Alarm geben, wenn die Oberfläche des geschmolzenen Metalls entweder gefährlich hoch oder gefährlich niedrig ist. Sollte die Standhöhe des geschmolzenen Metalls von einem gefährlich hohen Niveau wieder innerhalb der erlaubten Toleranz abfallen, dann wird der Drahtvorschub entweder unmittelbar oder nach einer kurzen Zeitverzögerung automatisch wieder aufgenommen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter"ansprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsv?eise eines Aufführungsbeispiels der Erf Jndung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

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Fig. 1 in einer eher schematischen Darstellung eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Metall beschichteter Glasfäden,

Fig. 2 zeigt ebenfalls in scheraatischer Darstellung eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch das Schraelzgefäß für das geschmolzene Metall dar, und zwar entlang der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 zeigt in vergrößerter Teildarstellung die Ausbildung und den Aufbau der oberen Kante desOdas geschmolzene .Metall enthaltenden Gefäßes und die Ausbildung der aus geschmolzenen Metall bestehenden Lippe, während die

Fig. 5 die Schemaschaltung der elektrischen Verbindungen der Standhöhenregelung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Standhöhe des geschmolzenen Metalls in dem Gefäß darstellt.

In den Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Herstellung von beim Ausführungsbeispiel ir.it Aluminium beschichteten Glasfasern dargestellt. Obwohl sich also' das dargestellte Ausführungsbeispiel mit der Beschichtung von Glasfasern mit Aluminium beschäftigt, versteht es sich, daß die Vorrichtung 10 auch zur Beschichtung von Glasfasern mit zu AIu-

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minium unterschiedlichen Flüssigkeiten und Metallen geeignet ist und zur Beschichtung von anderen Arten von Fasern mit Flüssigkeiten wie beispielsweise geschmolzenen Metallen.

Die Vorrichtung 10 kann eine übliche Apparatur zur Bildung von Glasfasern umfassen, beispielsweise eine Schmelzeinhext 11, der ein elektrischer Speiser öder peeder 12 zu geordnet ist. Der Speiser 12 weist an seinem Boden eine Vielzahl von ausgerichteten Spitzen13 auf, die mit kleinen Öffnungen versehen sind, an den sich Ströme geschmolzenen Glases bilden, aus denen dann mit hoher Geschwindigkeit die Fasern 14 ausgezogen bzw. verdünnt werden. Der Speiser 12 ist aus einem elektrisch leitendem, hohen Temperaturen widerstehendem Material wie beispielsweise Platin hergestellt und ist mit Anschlüssen 15 an entgegengesetzten Seiten versehen, über welche eine Spannung zur Zuführung eines Stroms ausreichenden Größe angelegt wird, um das geschmolzene Glas auf die gewünschten Ausziehtemperaturen zu erhitzen.

Die Ausziehkraft für die Fasern 14, um aus den aus dem Speiser 12 ausfließendem geschmolzenem Material Fasern herzustellen, kann von einem üblichen Wickelmechanismus, beispielsweise einer Wickelanordnung 16 zur Verfügung gestellt werden. Die Wickelanordnung 16 umfasst einen nicht dargestellten Motor, um einen Spulkopf bzw. eine Spindel 17 anzutreiben. Auf die Spindel 17 ist eine Röhre 18 zum Aufbau der Fasern aufgeschoben. Die Fasern 14 können, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellt einzeln um die Röhre 18 gewickelt werden, sie können jedoch auch zu einem einzigen Strang zusammengefasst und dann auf die Röhre 18 aufgewickelt v/erden. Werden die Fasern zu einem einzigen Strang zusammengefasst, dann rauß eine Querführung vorgesehen sein, um den Strang gleichmäßig über die j' ■

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sich aufbauende Packung zu verteilen.

unmittelbar naeludesR die Ströme geschmolzenen Glases zu Fasern oder Fäden 14 ausgezogen sind, laufen die Fäden 14 an einem Gefäß 19 vorbei» wo sie einzeln mit geschmolzenem Aluminium beschichtet werden. Das Gefäß 19. besteht vorzugs-

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weise aus einem -gillziuianitrid/keramischen Material, welches von geschmolzenen Aluminium nicht angegriffen wird. Das Gefäfl 19 fauß ausreichend nahe an den Spitzen 13 des Speisers angeordnet sein, damit die Fäden 14 noch heiß sind, wenn sie »it de» gesefaiaalsenen Aluminium beschichtet werden. Dabei kann sswischen den Fäden 14 angrenzend an die Spitzen 13 eine nicht dargestellte'AbschirHttmg positioniert werden, um/äie Temperaturgieichförmigkeit der Spitzen 13 und der von den Spitzen freigegebenen Ström© geschmolzenen Glases kontrolliert werden können, da sich*auf diese Weise die Gleichmäßigkeit der Durchmesser der Vielzahl der ausgezogen Fäden 14 bestimmen läßt. Wenn der Abstand zwischen den Speiserspitzen 13 und dem Gefäß 19 so ist, daß die Fäden 14 sich/nennenswertem Maße abgekühlt haben, dan« werden die Fäden 14 einem Schwerem thermischein Schock unterworfen, wenn sie mit dem geschmolzenen Aluminium beschichtet werden. Ein solcher thermischer Schock kann die Fasern 14 «uns Brechen und Zerreißen bringen. Daher hat eich ein Abstand in der Größenordnung etwa zwischen 3 und 4 Soll (7,6 - 10 esa) zwischen den Speiser spitzen 13 und dem Aufbrlnggebiet des geschmolzenen Aluminiums als zu friedenstellend herausgestellt.

Nachdem die beschichteten Fasern 14 abgekühlt sind und die Alueiniumbeschichtung gehärtet ist, werden die Fasern 14 über eine Äpplikatorrplle 20 eines Schlichteapplikators 21 gezogen, wo eine geeignete Schlichte, beispielsweise eine verdünnte

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Stearinsäurelösung auf die Fasern aufgebracht wird. Die Fasern werden dann von der Wickelanordnung 16 auf der Röhre in Form einer Packung aufgewickelt.

Im Verlauf der Beschichtung der Fäden 14 mit dem geschmolzenen Aluminium ergibt sich die Tendenz der Standhöhe des Aluminiums in dem Gefäß 19, abzusinken. Um die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiumspiegels in dem Gefäß 19 im "wesentlichen auf konstanter Höhe zu halten, wird dem Gefäß zusätzliches Aluminium zu geführt. Dieses zusätzliche Aluminium gelangt in der Form eines Drahtes 22 in das Gefäß, der von einer Spule oder einer Haspel abgewiekelt und zugeliefert wird. Dabei treibt ein Elektromotor 24 einen geeigneten Antriebsmechanismus 25 an, um den Draht von der Spule 23 abzuziehen und durch eine Röhre 26 zu pressen. Die Röhre 26 führt den Aluminiumdraht in das Gefäß 19. Das Aluminium in dem Gefäß 19 wird in geschmolzenem Zustand aufrecht erhalten, dabei wird der zugeführte Aluminiumdraht 22 mit Hilfe eines das Gefäß 19 umgebenden Ofens 27 kontinuierlich geschmolzen. Der Ofen kann aus einem rostfreien Stahlgehäuse bestehen, daß mit einem geeigneten hoch temperaturfestem feuerfeste_n Material ausgegleitet ist. Weiterhin ist auf das rostfreie Stahlgehäuse eine Beschichtung, beispielsweise Aluminiumoxyd aufgebracht, um eine Korrosion durch das geschmolzene Aluminium

zu verhindern, welches in Kontakt mit dem Gehäuse kommen kann, des

Innerhalb Ofens 27 sind eine Vielzahl elektrischer Widerstandsheizanordnungen 27a angeordnet, um dem Gefäß 19 Wärme zuzuführen.

Die Widerstandsheizanordnungen 27 können zur Bewirkung einer Zonenheizung angeordnet sein, um das geschmolzene Aluminium in dem gesamten Gefäß auf einer im wesentlichen gleichförmigen Temperatur zu halten.

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Die Rate, rait welcher der Aluminiumdraht 22 dem Gefäß 19 zugeführt wird, wird von einem Standhöhenregelschaltkreis 28 geregelt, der die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums in dem Gefäß 19 mittels einen pneumatischen Fühlers 29 abtastet. Die Standhöhenregelung 28, auf die weiter unten noch genauer eingegangen wird, kontrolliert und steuert den Betrieb des Motors 24 zur Zuführung des Drahtes 22 in das Gefäß 19 mit geeigneter Zuführgeschwindigkeit.

Im folgenden wird nunmehr auf die Fig. 3 und 4 genauer eingegangen, in welchen der das geschmolzene Aluminium oder die sonstige flüssige Beschichtung enthaltende Topf oder das Gefäß 19 im größeren Detail gezeigt ist. Das Gefäß 19 ist mit Aluminium bis zu einer gewünschten Oberflächenstandhöhe 30 angefüllt. Der pneumatische Fühler 29 ist über dem Oberflächenniveau 30 angeordnet, wobei ein offenes Ende bzw. eine Düse 31 auf die Oberfläche 30 gerichtet ist und zu dieser geringfügig im Abstand gehalten ist. Mit Ausnahme einer Seite 33 des Gefäß 19 erstreckt sich dabei eine obere Kante 34 des Gefäßes 19 über die höchste Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums.

Der obere Teilbereich der Gefäßseite 33 ist in der aus-Bchnittsweisen Darstellung der Fig. 4 genauer dargestellt. Diese Seite 33 umfaßt eine obere Kante 35, die im Abstand unterhalb der gewünschten Aluminiumoberflächenstandhöhe 30 gehalten ist. In Richtung auf die Oberfläche des Aluminiums erstreckt sich von der oberen Kante 35 eine Art Wehr oder Damm 36. Der Damm 36 weist eine obere Kante 37 auf, die parallel zu und In einem geringfügigem Abstand unterhalb der gewünschten Oberflächenstandhöhe 30 des Aluminiums angeordnet

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ist. Die obere Kante 37 kann entweder abgerundet wie gezeigt oder spitzzulaufend ausgebildet sein, obwohl eine abgerundete Kante leichter herzustellen ist. Ausgehend von dem Damm 36 erstreckt sich die 'obere Kante 35 der Seitenwand 33 nach außen bis zu einer äußeren Kante 38. Diese äußere Kante muß geradlinig und parallel zu der Oberfläche 30 des geschmolzenen Aluminiums und parallel zu der obersten Kante 37 des' Dammes 36 angeordnet sein. Wenn das Gefäß 19 mit dem geschmolzenen Aluminium bis zu der normalen bzw. gewünschten Oberflächenstandhohe 30 gefüllt ist, fließt das geschmolzene Aluminium über den Damm 36 und bildet aufgrund der Oberflächenspannung eine Lippe 39 aus, die sich nach außen ausgehend von der äußeren Kante 38 erstreckt. Die Lippe 39 wird von den Damm 36 aufrechter hai ten, ^ auch dann, wenn sich das geschmolzene Aluminium in dem Gefäß momentan unter die oberste Kante 37 des Dammes 36 absenkt.

Solange wie das geschmolzene Aluminium im wesentlichen auf der gewünschten Oberflächenstandhohe aufrechterhalten wird, hindert die Oberflächenspannung das Aluminium daran, über die äußere Kante 38 zu fließen. Der Fluß des geschmolzenen Aluminiums wird weiterhin durch die Ausbildung einer konkaven Ausnehmung 40 innerhalb der Seitenwand 33 verhindert,die sich an die äußere Kante 38 anschließt und ebenfalls auf den Begriff der Oberflächenspannung einwirkt. Unmittelbar unterhalb dieser konkaven Ausnehmung 40 ist eine zweite Ausnehmung 41 in die Gefäßseite 33 eingeformt. Innerhalb dieser Ausnehmung

41 ist eine Stange 42 geringen Durchmessers aus keramischen Material montiert. In Längsrichtung durch diese keramische Stange 42 läuft ein elektrischer Heizdraht 43, um die Stange

42 elektrisch aufzuheizen. Durch den Heizdraht 43 wird elektrischer Strom geleitet, um die Stange 42 auf eine Temperatur

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oberhalb der Schmelztemperatur des Aluminiums aufzuheizen.

Nachdem der geschmolzene Glasstrom von der Speiserspitze zu einem Faäen 14 aasgezogen worden ist und bevor dieser Faden 14 sich nennenswert abgekühlt hat, wird er über die Lippe 39 aus geschmolzenem Aluminium geführt, die von der Gefäßseite 33 vorspringt. Beim Durchlauf durch die Aluminiumlippe 39 wird der Faden 14 mindestens teilweise mit dem geschmolzenen Aluminium beschichtet. Der beschichtete Faden wird dann aa der keramischen Stange entlanggestreift, die das geschmolzene Aluminium über den Faden verteilt, wodurch die Wahrscheinlichkeit, daß der Faden 14 100%ig mit Aluminium beschichtet ist, entsprechend vergrößert wird.

Wie weiter vorne schon erwähnt, wird der beschichtete Faden anschließend gekühlt, geschlichtet und zu einer Wickelpackung 18 aufgewickelt. Dabei hat sich herausgestellt, daß dann, wenn der Faden 14 zu 1OO% mit Aluminium beschichtet ist, diesereine stumpfe matte Erscheinungsform bietet, während bei einer weniger als 100% des Oberflächenbereichs des Fadens bedeckenden Äluminiumbeschbhtung der beschichtete Faden 14 glänzend oder spiegelnd erscheint. Auf diese Weise führt eine optische Untersuchung leicht zu der Feststellung, ob die Vorrichtung 10 einwandfrei eingestellt ist und ob die Fasern vollständig mit geschmolzenem Aluminium beschichtet werden.

Dabei hat sich herausgestellt, daß Konstruktion und Ausrichtung des Gefäßes 19 extrem kritisch sind hinsichtlich einer lOOligen Aluroiniumbeschichtung und zur Verringerung von Paserbrüchen. Wenn die oberste Kante 37 d^s Dammes 36 nicht

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flach und parallel zu der Oberfläche des geschmolzenen Aluminiums verläuft oder wenn die äußere Kante 38 der Seitenwand 33 nicht gerade und parallel zu der Oberfläche an geschmolzenem Aluminium und zu der äußersten Kante 37 ist, dann erstreckt sich die Lippe 39 nicht gleichmäßig über die volle Breite des Gefäßes 19. In Extremfällen fließt dann das geschmolzene Aluminium über die Seite 33 ohne Bildung einer Lippe 39. Ist die Lippe 39 nicht gleichmäßig und werden einige der Fäden oder Fasern 14 nicht mit geschmolzenem Aluminium beschichtet, dann verursachen Abschürfungen und Spannungen, die von dem Hinüberziehen der Fasern über die keramische Stange 42 herrühren, ein Brechen der nicht oder teilweise beschichteten Fasern 14. Darüber hinaus müssen sowohl die äußere Kante 38 und die geheizte Stange 42 parallel sein zu der ausgerichteten Vielzahl von mit öffnungen versehenen Spitzen 13 des Speisers 12.

Eine weitere Schwierigkeit rührt gelegentlich her von einem Ansammeln von Aluminium und einem Erstarren des Aluminiums auf der keramischen Stange 42. Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Geschehens ist jedoch durch das Erhitzen der Stange 42 stark reduziert. Dies kann jedoch unter gewissen JJm- . ständen dennoch auftreten. Befindet sich die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums in dem Gefäß 19 nennenswert oberhalb der gewünschten richtigen Standhöhe 30, dann kann das Aluminium entweder über die äußere Kante 3Θ auf die Stange 42 fließen oder die Lippe 39 kann sich zu weit nach vaußen ausgehend von der Kante 38 erstrecken und es wird auf die Fäden 14 zu viel Aluminium aufgebracht, welches dann an der Stange 42 abgelagert wird. Wenn sich auf der keramischen Stange 42 Aluminium aufbaut, dann wirkt dies als Wärmeschiifmung oder

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Kühlblech und entfernt Wärme von den Fasern 14. Gegebenenfalls wird von mindestens einigen der Fasern oder Fäden 14 so ausreichend Wärme etnnommen, daß eine Erstarrung des Aluminiums verursacht wird und die Fasern 14 brechen. Ein weiterer möglicher Grund eines Aufbaus an Aluminium auf der keramischen Stange 42 kann davon herrühren, daß das Gefäß 19 nicht so angeordnet ist, daß die oberste Kante 37 des Dammes 36 parallel zu der Oberfläche 30 verläuft. In diesem Falle ist entweder die Lippe 39 nicht gleichmäßig oder es fließt geschmolzenes Aluminium von dem Gefäß 19, bevor sich die Lippe 39 ausbildet.

Im folgenden wird nunmehr anhand der Fig. 1, 2 und 5 genauer auf die Standhöhenregelung 28 zur Aufrechterhaltung des geschmolzenen Aluminiums im wesentlichen auf der gewünschten Standhöhe 30 in dem Gefäß 19 eingegangen» Wie weiter vorn schon erwähnt, ist ein pneumatischer Fühler 29 oberhalb des Gefäßes 19 angeordnet, wobei ein offenes Ende bzw. eine Düse 31 unmittelbar oberhalb der normalen Oberflächenstandhöhe angeordnet und auf die Oberfläche gerichtet ist. Die Düse 31 muß deshalb aus einem Material hergestellt sein, welches von den» geschmolzenen Aluminium nicht korrodiert werden kann, beispielsweise aus mit Aluminiumoxyd beschichtetem rostfreien Stahl oder Siliziumnitrit. Dem pneumatischen Fühler 29 wird von einer geeigneten nicht dargestellten Quelle ein extrem genau geregelter konstanter Fluß eines Luftstroms oder eines anderen Gases zugeführt. Der Rückdruck innerhalb des Fühlers 29 hängt von der Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums innerhalb des Gefäßes 19 ab. Wenn die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums unterhalb der gewünschten Standhöhe 30, d.h. unterhalb der Sollstandhöhe fällt, dann fällt auch der Rückdruck innerhalb des pneumatischen Fühlers 29 ab.

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Steigt umgekehrt die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums über den Sollstand, dann erhöht sich auch der Rückdruck innerhalb des pneumatischen Fühlers 29.

Der Rückdruck innerhalb des pneumatischen Fühlers 29 wird so verwendet, daß er einen einstellbaren Druckschalter betreibt, der beispielsweise dem von der Firma Dwyer Instrument Company hergestelltem Schalter "3010 HH photohelic pressure switch" entsprechen kann. Wie Fig. 5 zeigt, handelt es sich bei diesem Druckschalter 44 um einen doppelpoligen Schalter mit einer Einhubbewegung. Der Schalter 44 ist so eingestellt, daß dann, wenn das geschmolzene Aluminium die gewünschte Oberflächenstandhöhe 30 überschreitet, der Rückdruck in dem Fühler 2 9 den Schalter 44 schließt. Fällt der Spiegel des geschmolzenen Aluminiums unterhalb der Sollstandhöhe, dann öffnet der Druckabfall den Schalter 44.

Mit einem Paar Eingangsklemmen 45 und 46 ist eine übliche elektrische nicht dargestellte Versorgungsquelle, beispielsweise eine übliche HO^-Volt 60Hz Netzspannung, verbunden, um die Standhöhenregelung und den Motor 24 mit Energie zu versorgen. Die Eingangsklemme 45 ist über einenEin/Ausleistungsschalter 47 mit einer Leitung 48 verbunden. Ist der Schalter 47 geschlossen, dann leuchtet eine Kontrolllampe 49 auf.- über einen' Spannungsteiler wird ebenfalls dem Motor 24 Energie zugeführt. Der Spannungsteiler besteht aus einem Potentiometer 50, welches zwischen die Anschlüsse 46 und 48 geschaltet ist, die Versorgungsspannung für den Motor gelangt über die normalerweise geschlossenen, d.h. Ruhekontakte des Relais 51 und einem Paar Tn Reihe geschaltetet Druckschalter 52 und 53 zum Motor 24. Das Potentiometer 50 ist auf eine geeignete Versorgungsspannung für den

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Motor 24 eingestellt, um den Motor 24 mit einer vorgegebenen schnellen Geschwindigkeit zu betreiben. Wird der Motor 24 in dieser schnellen Geschwindigkeit betrieben, dann wird dem Gefäß 19 der Äluminlumdraht 22 mit einer Rate zugeführt, die gröBer ist als die den FHden 14 zugeführte Aluminiumsverbrauchsrate.

Wird der AluniiniuHidraht 22 dem Gefäß 19 mit einer solchen schnellen Geschwindigkeit zugeführt, dann baut sich innerhalb des Gefäßes 19 die Standhöhe.des geschmolzenen Aluminiums auf, bis das geschmolzene Aluminium die Sollstandhöhe 30 überschreitet. Ia diesem Moment schließt der Druckschalter 44 vma at gleichzeitig die Warnlampe 54 und die Wicklungen des Seiais 51. Wird das Relais 51 erregt, dann erfolgt die Stromzuführung zu dem Motor 24 nunmehr so, daß er von dem Potentiometer 50 abgetrennt wird und sein Spannungsanschluft an den veränderbaren Abgriff eines zweiten Potentioraeters 55 gelegt wird. Das zweite Potentiometer 55 ist ebenfals als Spannungsteiler zwischen die Anschlüsse 46 und 48 geschaltet, um den Motor 24 eine niedrigere Betriebsspannimg xuzufuhren. Das zweite Potentiometer 55 ist so eingestellt, daft der Motor 24 den Aluminiumdraht 22 dem Gefäß 19 mit einer Hate zuführt, die geringer ist als die yerbrauchsrate des Aluminiums αϊe dadurch bewirkt ist, daß dieses konti-/nuieriich auf die FSden 14 aufgebracht wird. Daher wird bei normalem Betrieb der Druckschalter 44 periodisch geschlossen und geöffnet, sowie sich die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums unter Ansteigen und Abfallen von der Sollstandhöhe 30 entfernt. Als Folge des Betriebs des Schalters 44 ist die durchschnittliche Rate, mit welcher der Aluminiumdraht 22 dem Gefäß 19 zugeführt wird, gleich der Rate, mit welcher das geschmolzene Aluminium auf die Fäden oder Fasern 14 aufgebracht wird.

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Unter'bestimmten Umständen kann die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums ih dem Gefäß 19 gefährlich hoch oder gefährlich niedrig werden. Die Druckschalter 52 und 53 sind ebenfalls mit dem pneumatischen Fühler 29 verbunden, um solche gefährlich hohen oder gefährlich niedrigen Zustände abzutasten. Der Druckschalter 52 ist so eingestellt, daß er betätigt wird, wenn der Druck innerhalb des Fühlers 2 9 ansteigt, weil die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums die gewünschte Standhöhe 30, d.h. die So11standhöhe, um einen vorgegebenen Anteil übersteigt. Der Druckschalter 52 sollte so eingestellt sein, daß er betätigt wird, direkt bevor das geschmolzene Aluminium aus dem Gefäß 19 überfließt, um die Zuführung zusätzlichen Aluminiumdrahts 22 zu dem Gefäß 19 zu unterbrechen. Sollte dann die Standhöhe anschließend abfallen, dann wird der Schalter 52 vieder freigegeben, um den Motor 24 erneut mit Energie zu versorgen. Wahlweise kann ein nicht dargestellter Zeitverzögerungsschaltkreis vorgesehen sein, so daß ein kurzes Zeitintervall eingeschaltet wird nach dem Abfall der Aluminiumstandhöhe und bevor der einmal betätigte Schalter 52 wieder freigegeben wird. Wenn beispielsweise mehrere Fasern 14 brechen, dann kann sich die Standhöhe des Aluminums innerhalb des Gefäßes 19 schneller aufbauen,als geschmolzenes Aluminium auf die verbleibenden Fasern 14 aufgebracht wird, obwohl der Aluminiumdraht 22 dem Gefäß 19 mit geringer Geschwindigkeit zugeführt wird. In diesem Falle baut sich die Aluminiumstandhöhe in dem Gefäß auf, bis der Schalter 52 zur Unterbrechung eines weiteren Vorschubs durch den Motor 24 betätigt wird. Ist dann das geschmolzene Aluminium im entsprechenden Maße von den verbleibenden Fäden oder Fasern 14 verbraucht, dann fällt die Aluminiumstandhöhe wieder, bis der Schalter 52 freigegeben und der Motor 24 wfeier eingeschaltet wird, um zusätzlichen Draht 22 dem Gefäß 19 zuzuführen. Auch auf diese

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Weise gelingt es, die Vorrichtung 10 so zu betreiben, daß das Gefäß 19 nicht überfließt.

Wenn dagegen andererseits ein Bruch oder Riss in den Gefäß 19 auftreten sollte, oder wenn die Standhöhe des geschmolzenen Aluminiums beträchtlich unter die Soll standhöhe 30 fallen sollte, aus irgendwelchen anderen Gründen beispielsweise, dann wird durch den Druckabfall innerhalb des pneumatischen Fühlers 29 der Schalter 53 freigegeben. Wird entweder der Schalter 52 erregt oder Schalter 53 freigegeben, dann wird aufgrund gefährlicher Aluminiumstandhöhen, wie erläutert, jedes Mal der Motor 24 abgestoppt und es wird eine Warnlampe 56 eingeschaltet, um dem Bedienungspersonal eine entsprechende Mitteilung über den Zustand der Vorrichtung zu machen.

Es versteht sich, daß,ohne daß der erfindungsgemäße Rahmen verlassen wird, Modifikationen und Veränderungen eingeführt werden können, beispielsweise ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 auch mit anderen üblichen Anordnungen und Systemen zur Herstellung von Glasfasern zu verwenden, oder mit sdbhen Apparaten, die Fasern aus anderen Materialien bilden, beispielsweise aus Kunstharz. Darüber hinaus kann die Vorrichtung selbstverständlich auch verwendet werden zur Beschichtung von Fasern beliebiger Art einschließlich Glasfasern mit anderen Metallen als Aluminium oder mit Beschichtungsmaterialien, die sich sonst in einem flüssigen Zustand befinden.

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Claims (1)

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   Paten ta nsprüche :

   1, Verfahren zur Herstellung von mit einem Metall beschichteten Fasern, vorzugsweise von mit Aluminium beschichteten Glasfasern,. dadurch gekenn-, zeichnet, daß ein Strom geschmolzenem Materials, vorzugsweise Glas, zu einem kontinuierlichen Faden ausgezogen und ein Gefäß mit geschmolzenem Metall bis zu einer die Ausbildung einer, von einer äußeren Kantendes Gefäßes vorspringenden Lippe aus geschmolzenem Metall ermöglichenden Standhöhe gefüllt wird, daß zur Metallbeschichtung die Fäden durch die Lippe gezogen werden und daß zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Standhöhe an Metall in dem Gefäß diesem kontinuierlich mit einer mittleren Rate zusätzliches Metall zugeführt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach der Beschichtung der Fäden mit dem geschmolzenem Metall und bevor das Metall erstarrt; die Fäden über eine geheizte keramische Stange gezogen werden, wodurch das geschmolzene Metall in gleichförmiger Beschichtung auf den Fäden verteilt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß nach Erstarrung der Metallbeschichtung die beschichteten Fäden zu einer Packung aufgewickelt werden.

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   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß dann, wenn die Standhöhe des geschmolzenem Metalls in dem Gefäß niedrig ist,zusätzliches Metall mit vorgegebener schneller Rate zugeführt wird und daß bei hoher Standhöhe des Metalls die Zuführung mit einer vorgegebenen langsamen Rate erfolgt.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl geschmolzener Glasströme zu Fäden ausgezogen und gleichzeitig durch die aus geschmolzenem Metall gebildete Lippe an dem Gefäß gezogen werden.

   6. Vorrichtung zur Herstellung von mit einem sich in einem flüssigen Zustand befindlichem Material beschichteten Fasern oder·Fäden, vorzugsweise von mit Metall, nämlich Aluminium beschichteten Glasfäden, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gefäß (19) zur Aufnahme des flüssigen Materials mit einem geradlinigem horizontalen Seitenteil (33) vorgesehen ist, daß Anordnungen (28, 24, 25) zur Zuführung des Materials an das Gefäß (19) mit einer solchen Rate vorgesehen sind, daß das flüssige Material auf einer gewünschten Standhöhe (3O) unmittelbar oberhalb des Seitenbereiches (33) aufrechterhalten wird, derart, daß das flüssige Material eine auf Grund der Oberflächenspannung von dem Seitenbereich (33) vorspringende Lippe (39) ausbildet, durch welche die Fasern (14) zur Beschichtung gezogen werden.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnungen zur Zuführung des Materials an das Gefäß Mittel (44, 50, 24)

   - umfassen, um das Material dem Gefäß mit einer schnelleren Kate als es der normalen Abführgeschwindigkeit bei der

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   Faserbeschichtung entspricht, dann zuzuführen, wenn sich die Standhöhe des Materials in dem Gefäß (19) unterhalb einer vorgegebenen Standhöhe (Sollstandhöhe 30) befindet und das Mittel (55, 24) vorgesehen sind, um das Material dem Gefäß mit einer niedrigeren Rate als es der normalen Abzugsgeschwxngigkeit durch die Faserbeschichtung entspricht, dann zuzuführen, wenn sich die Standhöhe des flüssigen Materials oberhalb der gewünschten vorgegebenen Standhöhe (Sollstandhöhe (3Q)) befindet.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichförmigeren Beschichtung der Fasern (14) mit dem flüssigem Material Anordnungen (Keramikstange 42) zum v/ischartigen überstreifen der Fasern nach Beschichtung vorgesehen sind.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet , daß Anordnungen (Ofen 27) zur Erhitzung des Materials in dem Gefäß (19) und Anordnungen (Heizdraht 43) zur Erhitzung der Wischvorrichtung (Keramikstange 42) vorgesehen sind.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet , daß Schutzvorrichtungen (Druckschalter 52) vorgesehen sind zur Blockierung der Zuführanordnungen für das Metall, wenn die Standhöhe in dem Gefäß (19) gefährlich hoch ist, und Schutzvorrichtungen (Druckschalter 53) wenn die Standhöhe in dem Gefäß (19) gefährlich niedrig ist.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet , daß eine Standhöhenregelung (28)

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   •und ein Fühler (29) zur Abtastung der Standhöhe des geschmolzenen Materials, vorzugsweise Metalls, in dem Gefäß < 19} vorgesehen sind, mit einer Vorrichtung (25, 24) zur Zuführung eines au^.dem Metall gebildeten Drahtes (22) in das Gefäß(1?) und das eine auf die abgetastete Standhöhe ansprechende Schaltvorrichtung (44) vorgesehen ist, um <äie durchschnittliche Drahtzuführgeschwindigkeit auf im wesentlichen dem gleichen Niveau zu halten.

   12. . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch

   gekennzeichnet, daß die Standhöhenregelung (2<8) auf üap. Vorschubmotor (24) für die Zuführung des Metal1-ärahts (22), vorzugsweise Aluminiumdrahts, einwirkt, derart, daß die .durchschnittliche Drahtvorschubrate der Abzugsrate des Metalls durch die Fäden (14) entspricht.

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet , daß zur Abtastung der Standhöhe des geschmolzenem Metalls ein pneumatischer Fühler (29) vorgesehen ist mit einer an die Metalloberfläche angrenzenden und auf diese gerichteten öffnung, daß eine Anordnung zur Zuführung eines konstanten Gasflusses -zu dem Fühler und damit zur Aufleitung des Gasflusses von dem Fühler auf die Metalloberf lache vorgesehen ist und daß Sehaltmittel (Druckschalter 44, 52, 53) zur Abtastung des Rückdrücks in dem Fühler als Maß der Oberflächenstandhöhe vorgesehen sind.

   14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-13, dadurch gekennzeichnet , daß die den Rückdruck in dem Fühler (29) abtastenden Druckschaltern (44, 52, 53) zwei Schaltzustände aufweisen, einen ersten Schaltzustand_f wenn der Rtickdruck unterhalb eines vorgegebenen Drucks ist und

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   einen zweiten Schaltzustand, wenn der Rückdruck oberhalb eines vorgegebenen Drucks ist. ·

   15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-14, da'durch gekennzeichnet , daß eine Alarm gebende Überwachungsschaltung vorgesehen ist, die die Drahtvorschubanordnung (Motor 24) dann abschaltet, wenn der Rückdruck in dem Fühler (29) um einen vorgegebenen Toleranzwert von dem gegebenem Rückdruck abweicht.

   16. Vorrichtung nach einem der Ansprücke 6-15, dadurch gekennzeichnet , daß das von einem Ofen (27) umgebende Gefäß (19) eine Seitenwand (33) aufweist mit einer sich unterhalb der gewünschten Standhöhenoberfläche (30) des geschmolzenen Metalls befindlichen oberen Kante (35) , daß sich ausgehend von der oberen Wandkarite (35) ein Damm (36) erstreckt mit einer obersten Kante (37), die im Abstand unterhalb und parallel zu der gewünschten Standhöhenoberfläche (30) angeordnet ist, derart, daß das geschmolzene Metall zur Bildung einer sich von einer äußeren Kante (38) als Folge der Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls nach außen erstreckenden Lippe (39) über den Damm(36) fließen kann, daß im Abstand unterhalb und parallel zu dieser Lippe (39) aus geschmolzenem Metall eine keramische Wischvorrichtung (Keramikstange 42) angeordnet ist und daß bei Durchlauf der Glasfasern (14) durch die Lippe (39) und über die Wischvorrichtung (42) eine gleichförmige Metallbeschxchtung erfolgt.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Gefäß (19) angrenzend und parallel zu der äußeren Kante (38) der einen Seitenwand (33) eine

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   konkave, zur Ausbildung der Oberflächenspannung beitragende Ausnehmung (40) ausweist, daß diese Ausnehmung (40) zwischen der äußeren Kante (38)und der Wischvorrichtung(42) liegt, um ein Überfließen vom geschmolzenen Metall zur Wischvorrichtung zu verhindern.

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