DE2522721A1 - Vorrichtung zur erzeugung von fasern aus in waerme schmelzbarem material, insbesondere glas - Google Patents

Description

DIPL.-ING M. SC. DIPL- ΓΜΫ1 OB. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTSART

^A 41 220 m

a - 163

"•6. Mai 1975

Owens-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio 43659, USA

Vorrichtung zur Erzeugung von Fasern aus in Wärme schmelzbarem Material, insbesondere Glas

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Fasern aus in Wärme schmelzbarem Material, insbesondere Glasfasern, wobei geschmolzenes Glas einer eine Vielzahl von peripheren öffnungen aufweisenden Zentrifugalanordnung in der Weise zuführbar ist, dass das geschmolzene Glas aus den öffnungen in Form von Strömen austritt und dabei zur Erzeugung eines

509850/07U

A 41 220 m

a - 163

16. Mai 1975 - 2 -

in axialer Richtung von der Zentrifugalanordnung wegfliessenden Schleiers aus Glasfasern der Einwirkung eines eine hohe Temperatur und eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden und die Glasströme ausziehenden Gasstroms ausgesetzt wird,der um die Peripherie der Zentrifugalanordnung austritt und auf die austretenden Glasströme gerichtet ist.

Es ist zur Erzeugung von grossen Glasfasermengen bekannt, einen Strom geschmolzenen Glases einer Hochgeschwindigkeits-Zentrifugalanordnung oder einem Rotor zuzuführen, der an seiner peripheren Fläche über eine Vielzahl von Bohrungen oder Öffnungen verfügt, durch welche das geschmolzene Glas unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft fliesst. Die aus den Rotoröffnungen austretenden Glasströme werden dann der Einwirkung von Hochgeschwindigkeits-Blasströmen, gasförmigen Strahleinwirkungen oder Druckströmen unterworfen, die die geschmolzenen Ströme zu feinen Fäden und Fasern ausziehen. Die Produktionsrate, mit welcher durch ein solches Verfahren Glasfasern erzeugt werden können, ist eine Funktion der Anzahl der Bohrungen um den Umfang des Rotors. Daher müssen, wenn der Durchsatz oder die Produktionsrate gesteigert werden soll, die Anzahl der peripheren Öffnungen des Rotors erhöht werden; dies kann dadurch geschehen, dass der periphere Oberflächenbereich des Rotors, in den die Öffnungen gebohrt werden, vergrössert wird. Eine Vergrösserung dieses Oberflächenbereiches kann erzielt werden durch Vergrösserung der Rotorhöhe oder durch Vergrösserung seines Durchmessers. Vergrössert man die Tiefe oder Höhe des Rotors, dann führen Glasfluss und thermische Gleichgewichtsprobleme zu unerwünschten Fasereigenschaften; erhöht man andererseits den Durchmesser des Rotors, dann werden die dynamischen

509850/07U

A 41 220 m

a - 163

16. Mai 1975 - 3 -

Strömungsverhältnisse unterhalb des Rotors in nachteiliger und widriger Weise beeinflusst. Es wird dann nämlich der sich unmittelbar unterhalb des Rotors befindende Niederdruckbereich grosser und gewinnt dadurch auch einen grösseren Einfluss auf die Stabilität der vom Rotor nach unten strömenden Fasern; diese Fasern können in ihrer Gesamtheit als Faservörhang oder Faserschleier bezeichnet werden und dieser Faserschleier wird unstabil. Untersuchungen haben dabei gezeigt, dass eine Vergrösserung des Rotordurchmessers bis in den Bereich zwischen 30 bis 40 cm dazu führt, dass der Faservorhang oder der Faserschleier extrem unstabil wird. Dieser unstabile Faserschleier entwickelt die Tendenz, zweck- und ziellos in jeder beliebigen Richtung zu schwanken, zu schwingen oder zu wobbeln, und zwar

-halb
unter α es stromabwärtigenErstreckung der Drehachse des Rotors.

Dieses Schwanken und Wobbeln beeinflusst die Flussparameter des Brenners und des ausziehenden Blasgasstroms in der faserbildenden Zone. Es wird angenommen, dass der Bereich der grössten Beeinträchtigung diametral der Schwankungsrichtung gegenüberliegt (to be diametrically opposite the direction of the wobble). Aufgrund dieser gestörten Flussparameter wird eine rauhe, ungleichmässige und daher unerwünschte Faser erzeugt. Gestattet man es dem Faserschleier, kontinuierlich seine Schwankungs- oder Wobblungsbewegungen durchzuführen, dann liegt stets ein faserbildender Bereich vor, aus welchem rauhe oder grobe Fasern austreten, so dass man zu einem ungleichförmigen Endprodukt an Glaswolle oder sonstigen Erzeugnissen gelangt.

Andererseits ist das Phänomen einer Instabilität des Faservorhangs nicht notwendigerweise auf Rotoren mit grossen Durchmessern beschränkt. Es sind auch schon instabile Faserschleier

509850/07U

A «1220.

a - 163

16. Mai 1975 - 4

unterhalb von Rotoren mit einem Durchmesser von etwa 20 cm beobachtet worden. Allgemein gesagt kann daher das Phänomen der Instabilität aus verschiedenen Gründen oder Momenten beim Ausziehen der Fasern beobachtet werden, was von der Stärke der Wirbelbildung unmittelbar unterhalb des Rotors abhängt.

Die Vorteile, die man durch die Vergrösserung des Rotordurchmessers gewinnt, liegen darin, dass für eine gegebene Glasfaserproduktionsrate eine niedrigere Umdrehungsgeschwindigkeit ausreicht. So ergeben sich beispielsweise für Rotordurchmesser von 20, 30 und 40 cm zur Erzeugung eines Ausstosses zwischen 454 kg bis 681 kg Umdrehungsgeschwindigkeiten von jeweils 3000, 2100 und 1600 Umdrehungen pro Minute (Upm). Darüber hinaus belaufen sich die bei den genannten Geschwindigkeiten auf die Rotoren auswirkenden Zentrifugalkräfte auf annähernd 1000, 750 und 570 g. Daher arbeiten Rotoren mit grösseren Durchmessern mit niedrigeren Materialspannungen, so dass auch erwartet werden kann, dass sie über eine grössere nutzvolle Lebensdauerspanne verfügen.

Es sind auch schon Versuche bekannter Art vorgenommen worden, um den Einfluss des sich unterhalb des Rotors befindenden Niederdrucksbereichs zu verringern und auf diese Weise eine Kontrolle über den Faserschleier zu erzielen; solche Massnahmen lassen sich den US-Psen 3 114 618, 3 285 723, 3 179 507, 3 372 011, 2 855 626 und 3 040 377 entnehmen. Bei den ersten drei genannten Patenten werden Mittel verwendet, die den Faserschleier unter physischer Einwirkung nach aussen und von der axialen, stromabwärtigen Mittellinie des Rotors wegdrücken. Dies wird dadurch erzielt, dass man innerhalb des Faserschleier-

609850/0714

A 41 220 m a - 163

16. Mai 1975 - 5 -

bereichs, der bei der angegebenen Herstellungsweise zylindrisch ausgebildet ist, geometrische Strukturen, beispielsweise konische Oberflächen anordnet, die stromabwärts divergieren oder indem man ein Gas wie beispielsweise Luft oder Dampf in den Niederdruckbereich einführt, um dessen Stärke zu reduzieren. Konvergierende konische Drehkörper sind bei den drei letztgenannten Veröffentlichungen am Boden des Rotors befestigt und dienen als Mittel zur Reduzierung der Flussinstabilität stromabwärts des Rotors.

Ein solcher konische Aufbau oder eine solche konische Konfiguration ist zwar einfach in der Herstellung, bildet jedoch nicht die optimale Form zur Verdrängung des Niederdrucksbereiches aus. Entlang der Kegeloberfläche existiert eine separate Flussbedingung mit charakteristischer Wirbelbildung eines Rückflusses von Gas und Fasern in stromaufwärtiger Richtung. Weitere Untersuchungen haben dann festgestellt, dass die Arbextstemperaturen der Glasfasern, des Ausziehmediums und des konischen Körpers so sein können, dass Fasern auf die konische Oberfläche auftreffen und an dieser hängenbleiben. Eine solche Bedingung zerreisst und unterbricht die Flussparameter des Faservorhangs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung bei Glasherstellungsverfahren nach dem Rotorprinzip zu schaffen, die in der Lage sind, die Stabilität des sich bildenden Faserschleiers oder Faservorhangs aufrechtzuerhalten, so dass es nicht zu Schwankungen kommt und auch zu verhindern, dass sich an unterhalb des Rotors angeordneten Körpern Fasern ablagern.

509850/07U

A 41 220 m

a - 163

16. Mai 1975 - 6 -

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäss darin, dass innerhalb des so erzeugten Glasfaserschleiers und unmittelbar unterhalb der Zentrifugalanordnung ein konvergierender Drehkörper vorgesehen ist und dass dem Grenzbereich des Drehkörpers ein kontinuierlicher Fluss eines eine zusätzliche Masse bildenden Fluidums zuführbar ist.

Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung von Glasfasern besteht darin, dass der Wärmeübergang von den mit hoher Temperatur einwirkenden Blasströmen zum Ausziehen der Fasern auf einen sich unterhalb des Rotors befindenden und in vorgegebener Form ausgebildeten Drehkörper dadurch reduziert wird, dass in die längs der Drehkörperoberfläche existierenden Grenzschicht ein zusätzlicher kontinuierlicher Gasfluss injiziert wird, wobei dieser Gasfluss aus dem Inneren des Drehkörpers stammt und durch die den Rotor lagernde und antreibende Hohlwelle in diesen gelangt ist. Dieses zusätzliche Gas ist kühl und kühlt zunächst bei seinem Durchströmen des Drehkörpers diesen von innen und bildet anschliessend in aerodynamischer Weise eine zusätzliche Gasgrenzschicht an der Drehkörperoberfläche aus, die gleichzeitig noch Hitze von diesem entfernt.

Die Erfindung besteht also darin, dass die Flussparameter des Faservorhangs oder Faserschleiers dadurch stabilisiert werden, dass ein Flussregler oder eine Flussteuervorrichtung, die aus einem Drehkörper besteht,unterhalb des Rotors angeordnet wird; dabei weist dieser Drehkörper ein solches Profil oder eine solche Konfiguration auf, dass diese sich der nominellen Stromlinie annähert, die den Niederdruckbereich unterhalb des Ro-

5098S0/O7U

A 41 220 m

a - 163

16. Mai 1975 -T-

tors definiert. In die Grenzschicht wird dann eine zusätzliche Luftmasse oder ein sonstiges geeignetes Gas injiziert und fliesst längs des Profils der Flussteuereinrichtung; auf diese Weise wird über der Oberfläche dieser Einrichtung eine relativ kühle Grenzschicht gebildet. Diese kühle Grenzschicht kontrolliert auch die Oberflächentemperatur des Luftreglers oder der Luftsteuereinrichtung, indem der Wärmeübergang über die Grenzschicht (von den heissen Blasgasströmen) reduziert wird, ausserdem bildet diese Grenzschicht eine dynamische Barriere hoher Dichte und wirkt als Gasschild zum Schutz des Flussreglers gegen ein Auftreffen von Fasern. Die Erfindung umfasst in diesem Zusammenhang zwei grundsätzliche Ausbildungen von Flussreglern, die einmal an ihrer äusseren Profilfläche für einen laminaren Fluss und zum anderen für einen turbulenten Fluss sorgen, der sich innerhalb der Grenzschicht ereignet.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal vorliegender Erfindung liegt darin, dass der Flussregler geschlossen mit einem inneren Hohlraum ausgebildet ist, wobei seine innere volumetrische Kapazität als Akkumulator ausgenutzt wird, um auf diese Weise Schwingungen oder Fluktuationen der unter Druck stehenden Gaszufuhr zu dämpfen und für einen gleichen weichen und kontinuierlichen Gasfluss in die Grenzschicht zu sorgen.

Der Erfindung gelingt es daher,ein Verfahren und eine Vorrichtun< zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe sich die Flussparameter des Faservorhangs, der aus Fasern, Fäden und den heissen Blasströmen besteht, unmittelbar unterhalb des die Fasern unter Zentrifugalkrafteinwirkung erzeugenden Rotors stabilisiert werden.

B098S0/07U

A 41 220 m

a - 163

16. Mai 1975 - 8 -

Mit der Erfindung gelingt weiterhin die Aufrechterhaltung eines Gleichgewichtes der Arbeitstemperatüren im Bereich unterhalb des Rotors in der Weise, dass an dem dort angeordneten Drehkörper keine Fasern hängenbleiben oder sonstwie der Fluss des Faservorhangs beeinträchtigt wird.

Wie weiter vorn schon erwähnt, erlaubt die Erfindung zwei Möglichkeiten der Flussregelung stromabwärts des Rotors, nämlich einmal die Bildung eines laminaren Grenzschichtflusses und zum anderen einen turbulenten Grenzschichtfluss, jeweils bezogen auf das Aussenprofil des Drehkörpers und seine Umgebung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in schematischer Querschnittsdarstellung die Verhältnisse in dem Niederdruckbereich unterhalb des Rotors bei früheren, bekannten Systemen,

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ebenfalls in einer Querschnittsdarstellung, wobei der Ubergangsbereich von der Rotorfläche zum Profil des Flussreglers für einen laminaren Fluss längs des Flussreglers sorgt,

509850/07U

A 41 220 m

a - 163

16. Mai 1975 - 9 -

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ebenfalls in einer Querschnittsdarstellung; wobei durch eine nach innen gerichtete Abstufung bei einem Drehkörper mit geringerem Durchmesser im Übergangsbereich zwischen Rotor und Flussregler ein turbulenter Fluss längs des Aussenprofils des Flussreglers erzeugt wird und

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Ausgestaltung des Flussreglerprofils im Übergangsbereich zwischen Rotor und Flussregler nach der Darstellung der Fig. 3.

Fig. 1 zeigt einen von einer Antriebsspindel oder einer Hohlwelle 11 angetriebenen Zentrifugalrotor 10. Dem Rotor 10 wird ein Strom geschmolzenen Materials 12, beispielsweise Glas zugeführt, welches durch die auf es einwirkenden Zentrifugalkräfte dazu veranlasst wird, nach aussen und die Innenseite der Rotorfläche 13 hinaufzufliessen. Aufgrund des auf das geschmolzene Glas einwirkenden hydrostatischen Drucks wird dieses zum Durchfluss durch eine Vielzahl von öffnungen 16 gebracht, die in die Rotorfläche 13 gebohrt sind. Die sich ergebenden Ströme aus geschmolzenem Glas 14, die aus den öffnungen an der Aussenseite austreten, geraten unter die Einwirkung eines Stroms oder Gasstosses von eine hohe Temperatur aufweisenden Verbrennungsgasen, die durch eine Brenneröffnung 15 austreten und nach unten auf die Ströme geschmolzenen Glases gerichtet sind. Zusätzlich wird ein Strahl (jet) eines unter Hochdruck stehenden Gases oder Dampfes durch eine Gebläsedüse 20 ausgestossen. Die Kombination der eine hohe Temperatur und einen

- 10 -

509850/07U

a - 163

16. Mai 1975 - 10 -

hohen Druck aufweisenden Gasen vom Brenner und das vom Gebläse ausgestossene Hochdruckgas wirkt zusammen auf die geschmolzenen Glasströme 14 ein und zieht diese zu Fasern 21 aus, beschleunigt diese Fasern und führt sie einem nach rückwärts oder hinten fliessenden zylindrisch geformten Schleier 22 aus Hochgeschwindigkeitsgas mit darin mitgeführten Faserlängen zu.

Bei diesem Wirkungsablauf bildet sich unmittelbar unterhalb des Rotors 10 ein Bereich oder eine Zone eingeschlossener Gase 23, die einen unterhalb des Umgebungsdrucks liegenden Druck aufweist. Innerhalb dieser Zone 23 ergibt sich ein rückwärts gerichteter Fluss, der durch die Pfeile 24 dargestellt ist. Diese Niederdruckzone 23 und der darin sich ergebende Fluss 24 sind allgemein unstabil und veränderlich und bewirken einen ähnlich unstabilen Faserschleier 22. Der Faserschleier 22 wird so dazu veranlasst, in willkürlicher Weise zu schwanken, zu taumeln oder sonstige unregelmässige Bewegungen auszuführen, was schliesslich zu einem nicht zufriedenstellenden und ungleichmässigen Erzeugnis unterhalb des Schleiers führt.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dargestellt, der sich genauer die Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren zur Bildung von Glasfasern entnehmen lässt, welches in seinen Grundzügen weiter vorn schon beschrieben wurde und darin besteht, dass ein Strom geschmolzenen Glases 12 einem mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Rotor 1Ö zugeführt wird. Der Fig. 2 lässt sich dann noch weiter entnehmen, dass sich die Hohlwelle 11 bis unterhalb des Rotors 10 erstreckt und dass an ihr ein Flussregler 29 durch geeignete Mittel, beispielsweise mittels einer scheibenförmigen Lagerung

- 11 -

509850/07U

A 41 22O m

a - 163

16. Mai 1975 - 11 -

34 befestigt ist. Der Flussregler 29 ist so aufgebaut, dass er geometrisch einen kegelstumpfförmigen Drehkörper umfasst. Der Drehkörper kann von konischer Form sein, bevorzugt wird jedoch, dass er sich der nominellen Stromlinie annähert, die den unterhalb des Rotors 10 liegenden Niederdruckbereich definiert, wenn der Flussregler 29 nicht vorhanden wäre. Ein solcher Drehkörper kann beispielsweise eine parabolische, hyperbolische oder ellipsoide Form und Geometrie haben. Der Körper des Flussreglers beginnt bei 31 unmittelbar unterhalb der Fläche 13 des Rotors und lässt einen ringförmigen offenen Spalt oder Schlitz 35 zwischen sich und dem Rotor 10 offen; der Flussregler erstreckt sich dann in seinen körperlichen Merkmalen nach unten und innen in Richtung auf die Rotorachse und in Übereinstimmung mit dem gewünschten Profil bis zur Höhe 32 der Abflachung oder Abstumpfung oder einfacher des Übergangs in den horizontalen Bereich; vom Punkt 32 setzt sich dann, wie soeben auch schon angedeutet, der Körper des Flussreglers dann in horizontaler Richtung fort und läuft bis zur zusätzlichen Erstreckung 33 der Hohlwelle, an welcher er dann in geeigneter Weise befestigt ist. Auf diese Weise wird einerseits von der scheibenförmigen Lagerung 34, der zusätzlichen Erstreckung 33 und den inneren Flächen des Profils 30 des Flussreglers eine Luftkammer 40 gebildet.

In den. mittleren Durchlass oder die Hohlbohrung 42 der Hohlwelle 11 wird ein relativ kühles Gas, beispielsweise Luft eingeführt und fliesst in die Luftkammer 40 durch geeignete Öffnungen 43 der Hohlwelle oder ihrer Verlängerung. Zu diesem Zweck wird der Mittendurchlass unterhalb der Öffnungen 43 von einer Abdichtung 44 verschlossen, die das kühle Gas in die

- 12 -

S098S0/07U

a - 163

16. Mai 1975 - 12 -

Luftkammer 40 presst. Aus der Luftkammer 40 fliesst das kühle Gas dann durch geeignete Öffnungen 45 in der scheibenförmigen Lagerung 34 und fliesst längs des Bodens des Rotors 10, worauf es dann durch den ringförmigen, weiter vorn schon erwähnten Schlitz 35 austritt; dieses zusätzliche Gas bildet eine zusätzliche Masse für die Grenzschicht, die längs des Profils des F-lussreglers nach unten fliesst, wie dies durch die Pfeile angegeben ist. Diese kühle längs des Profils 30 des Flussreglers fliessende Grenzschicht reduziert die aerodynamische Konvektionswärmeübertragung oder Wärmeübergang von dem eine hohe Temperatur aufweisenden Schleier 22 aus Gasen und Glasfaserlängsstücken auf das Profil 30 des Flussreglers. Es ist erforderlich, dass die Temperatur des Flussreglers auf einen Wert unterhalb von etwa 371 C gehalten wird, so dass auf den Körper des Flussreglers auftreffende Fasern an diesem nicht ankleben und hängenbleiben. Darüber hinaus ist die erwähnte Grenzschicht in ihrer Konsistenz dichter, und zwar aufgrund des injizierten, relativ füllenden Gases, so dass angenommen wird, dass auf diese Weise die Tendenz der Fasern, die Grenzschicht zu durchdringen und auf das Profil 30 aufzutreffen, reduziert wird. Es hat sich dabei herausgestellt, dass 30 Kubikfuss unter Standardbetriebsdruck stehende Luft (thirty cubic feet per minute of standard shop compressed air) die mit einer Rate von 40 bis 50 pounds (18,1 bis 22,7 kg) pro Quadratzoll zugeführt wurden, für einen Rotor, der annähernd 454 kg bis 681 kg Glasfasern pro Stunde erzeugte und einen Durchmesser zwischen 31 cm und 38 cm aufwies, angemessen waren.

Der Flussregler 29 nimmt den Teil des Niederdruckbereiches mit dem Bezugszeichen 23 in Fig. 1 ein, der sich unmittelbar unter-

- 13 -

509850/07U

A 41 220 m a - 163

16. Mai 1975 - 13 -

halb des Rotors 10 befindet und den grössten Einfluss auf die Flussparameter des Faservorhangs hat; dabei stellt der Fluss- , regler 29 ein optimales Flussprofil 30 für den nachfolgenden Hochgeschwindigkeitsvorhang oder Schleier 22 zur Verfügung. Durch die Anwesenheit des Flussreglers 29 in diesem Bereich wird die Erzeugung der Vorhang- oder Schleierinstabilität aus Fasern und den erwähnten Strahlen und Strömen ersetzt durch die feste geometrische Form, die den Schleier 22 kontrolliert und einregelt und ihm Stabilität verleiht. Die Länge L des Flussreglers hängt notwendigerweise von der Geometrie des Rotors und den Flusseigenschaften des Faservorhangs oder Faserschleiers ab. Für eine Glasfaserherstellungsvorrichtung mit einem Rotordurchmesser zwischen 31 und 38 cm, der etwa zwischen 454 bis 681 kg Glasfasern pro Stunde erzeugt, hat sich herausgestellt, dass ein geeignetes Verhältnis der Rotorlänge L zum Durchmesser des Rotors bei etwa 0,70 liegt. Für Rotoren mit einem Durchmesser von etwa 20 cm kann dieses Verhältnis auch den Wert 1,0 übersteigen.

Unterhalb des Flussreglers verbleibt dann eine kleinere, weniger intensive Niederdruckzone 47. Allerdings ist dieser Bereich infolge der Anwesenheit des Flussreglers 29 wesentlich kleiner als die Zone 23 in Fig. 1 und hat auch einen wesentlich geringeren Einfluss auf die Stabilität des Schleiers oder Vorhangs 22. Darüber hinaus ist aufgrund der Anwesenheit des Flussreglers 29 der Schleier 22 durch sein Fliessen längs des Profils 33 schon stabilisiert worden, bevor er noch von der verbleibenden Niederdruckzone 47 beeinflusst werden kann. Die dem-Schleier 22 längs des von dem Profil 30 bestimmten und geregel-

- 14 -

509850/07U

a - 163

16. Mai 1975 - 14 -

ten Flusspfades mitgeteilte kinetische Energie stabilisiert den Schleier oder den Faservorhang, bevor dieser von dem weniger intensiven Niederdruckbereich 47 beeinflusst wird.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dargestellt, bei dem das Profil 50 des Flussreglers nicht der trennenden Stromlinie zwischen dem Faservorhang oder Faserschleier 22 und der Niederdruckzone 23 der Fig. 1 folgt, sondern nach innen parallel zu dieser trennenden Stromlinie verläuft. Als Folge einer solchen Massnahme bildet das Profil 50 des Flussreglers in Kombination mit der Geometrie des Rotors 10 eine nach innen gerichtete Abstufung 51, bezogen auf die vom Rotor nach unten abfliessenden ausgezogenen Fasern 21. Das Vorhandensein dieser nach rückwärts oder innen gerichteten Abstufung 51 induziert einen turbulenten Fluss längs des Profils 50 des Flussreglers. Durch die Hohlwelle 11 wird ein gasförmiges Kühlmedium wie Luft oder Dampf geleitet und gelangt, wie auch schon mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben, in die Luftkammer 40. Das kühlende Gas wird in ähnlicher Weise als zusätzliches Massenmedium dem durch den ringförmigen Schlitz 53 strömendem turbulenten Fluss 52 zugeführt; der ringförmige Schlitz 53 ist gebildet von der Basis des Rotors 10 und des Flussreglerprofils 50. Der gekühlte turbulente Fluss 52 entlang dem Profil 50 des Flussreglers verfügt über eine verstärkte Kühlwirkung auf den Körper des Flussreglers. Allerdings ist hier die Wahrscheinlichkeit grosser, dass Fasern auf das Profil 50 des Flussreglers auftreffen, verglichen mit dem für einen laminaren Flussverlauf sorgenden Regler nach Fig.

In Fig. 4 ist schliesslich noch ein weiteres Ausführungsbei-

- 15 -

509850/07U

a - 163

16. Mai 1975 - 15 -

spiel eines einen turbulenten Fluss erzeugenden Flussreglers dargestellt, der ebenfalls über eine nach innen gerichtete Stufe verfügt, die einen turbulenten Fluss längs des Profils 50 des Flussreglers induziert. Allerdings ist bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 eine Lippe oder eine Abschirmung 55 vorgesehen, die den Boden des Rotors 10 dagegen schützt, dass zufällig Fasern dort auftreffen, die auf das kleine, rückwärts gerichtete und mit dem Bezugszeichen 56 in Fig. 4 angedeutete Flussfeld zurückzuführen sind; diese Flussfeldverteilung 56 ist in charakteristischer Weise unterhalb der nach innen abgetreppten Stufe im Körper des Flussreglers ausgebildet.

Das Kühlgas ist mit dem Bezugszeichen 57 in Fig. 4 gezeichnet und gelangt durch den ringförmigen Schlitz 58 in die Grenzschicht; dieser Schlitz 58 ist gebildet zwischen der Lippe und dem Rotor 10.

S098Sn/fl7i/

Claims (1)

1. a — 163

   16. Mai 1975

   Patentansprüche

   1,- Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern, wobei geschmolzenes Glas einer eine Vielzahl von peripheren öffnungen aufweisenden Zentrifugalanordnung in der Weise zuführbar ist, dass das geschmolzene Glas aus den öffnungen in Form von Strömen austritt und dabei zur Erzeugung eines in axialer Richtung von der Zentrifugalanordnung wegfliessenden Schleiers aus Glasfasern der Einwirkung eines eine hohe Temperatur und eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden und die Glasströme ausziehenden Gasstroms ausgesetzt wird, der um die Peripherie der Zentrifugalanordnung austritt und auf die austretenden Glasströme gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des so erzeugten Glasfaserschleiers (22) und unmittelbar unterhalb der Zentrifugalanordnung (10) ein konvergierender Drehkörper (29) vorgesehen ist und dass dem Grenzbereich (50) des Drehkörpers (29) ein kontinuierlicher Fluss eines eine zusätzliche Masse bildenden Fluidums züführbar ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (29) stumpfförmig ausgebildet ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der unterhalb der Zentrifugalanordnung (Rotor 10) angeordnete Drehkörper (29) ein geometrisches Profil aufweist, welches annähernd der trennenden Strom-

   509850/0714

   a - 163

   16. Mai 1975 - / -

   linie entspricht, die bei Fehlen eines Drehkörpers den sich unmittelbar unterhalb des Rotors (10) bildenden Niederdruckbereich definiert, dass der obere Durchmesser des Drehkörpers gleich ist dem Durchmesser des Rotors (10) und mit diesem einen ringförmigen Schlitz (35) bildet und dass dem ringförmigen Schlitz (35) einen Gasfluss zuführende Anordnungen (11, 40, 43, 45) vorgesehen sind, die das Gas als zusätzliche Masse in die Grenzschicht des Drehkörperaussenprofils dispergieren.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenprofil (50) des Drehkörpers (29) parallel und nach innen versetzt zur trennenden Stromlinie des andernfalls vorhandenen ünterdruckbereiches verläuft, dass der obere Durchmesser des Drehkörpers (29) geringer als des Rotors (10) ist, derart, dass zwischen beiden eine nach innen gerichtete Abstufung (51) gebildet ist und dass der Austrittsschlitz (53) für die zusätzlichen Gasmassen im Basisbereich der Abstufungen (51) liegt.

   5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei parallel zur Trennlinie verlaufendem, nach innen versetztem Aussenprofil (50) des Drehkörpers (29) vom oberen Umfang desselben ein radialer Flansch (55) nach aussen und parallel zum Boden des Rotors (10) verläuft und an einem Zwischenbereich zwischen dem Aussenumfang des Rotors (10) und dem oberen Durchmesser des Drehkörpers (29) endet, wobei der Flansch (55) zusammen mit dem Boden des Rotors (10)

   509850/0714

   A 41 220 m a - 163

   16. Mai 1975 - / -

   einen ringförmigen Kanalbereich bildet, durch welchen in den Grenzschichtbereich des Drehkörpers eine zusätzliche Gasmasse injizierbar ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Flansch (55) sich bis zum Aussendurchmesser des Rotors (10) erstreckt.

   7. Verfahren zur Kühlung des koaxial unterhalb des Rotors

   nach einem der Ansprüche 1 bis 6

   angeordneten Drehkörpers/ wobei die eine hohe Temperatur und eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden ausziehenden Gasströme axial und in Querrichtung auf die Peripherie des Rotors und über den Drehkörper gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung' der heissen Ausziehgasströme auf den Drehkörper (29) dadurch verringert wird, dass der längs der Drehkörperoberfläche vorhandenen Grenzschicht ein kontinuierlicher Gasfluss als zusätzliche Gasmasse zugeführt wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlich zugeführte Gas (42) zunächst dem inneren Bereich (40) des Drehkörpers zur konvektiven Wärmeabführung zugeführt und anschliessend aus dem Drehkörperinnern nach aussen über dessen äusserer Oberfläche und die dort gebildete Grenzschicht geführt wird, derart, dass auch die aerodynamische, auf Konvektion beruhende Wärmeübertragung verringert wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Gestaltung der Ausströmbereiche

   5098S0/O7U

   A 41 220 m

   a - 163

   16. Mai 1975 - / -

   und der Anordnung des Aussenprofils (50) des Drehkörpers zum Verlauf des erzeugten Faserschleiers (22) über der Aussenfläche des Drehkörpers ein turbulenter Grenzschichtfluss induziert wird.

   509850/07U

   -4ο»

   Leerseite