DE2542712C3

DE2542712C3 - Verwendug von Wärmerohren bei der Glasfaserherstellung

Info

Publication number: DE2542712C3
Application number: DE2542712A
Authority: DE
Inventors: Ralph Mckelvy Newark Ohio Stream
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1982-03-11
Also published as: BE833970A; DE2542712B2; FR2286799B1; JPS5163813A; GB1479119A; JPS5935848B2; NL7511329A; IT1043062B; SE417421B; US4153438A; DE2542712A1; SE7510990L; FR2286799A1; CA1086058A; LU73506A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Wärmerohren bei der Verarbeitung von schmelzflüssigem Glas, wobei Ströme des in einem Speiser enthaltenen Glases durch öffnungen im Speiser zum Ausfluß gebracht werden. Allgemein bezieht sich vorliegende Erfindung auf Verbesserungen, bei der Konditionierung von eine sehr hohe Temperatur aufweisenden Glasströmen auf eine Viskosität, bei welcher diese Glasströme mit sehr hohen Ausziehgeschwindigkeiten und Ausziehraten zu Fasern oder Fäden verarbeitet werden können.

Es ist bekannt, aus Öffnungen in einem Speiser Ströme von in Wärme erweichtem Glas fließen zu lassen und diese Ströme zu Fasern oder Fäden auszuziehen, und zwar dadurch, daß eine Fadengruppe oder ein Strang solcher Fäden oder Fasern zu einer Packung aufgewickelt werden. Hierbei können die Fäden beispielsweise dadurch zu einem Strang zusammengefaßt und ausgezogen werden, daß sie in Wirkverbinducig mit einer sich dienenden Ausziehwalze geraten; die Wirkung des Aufwickeins des Stranges oder die Wirkung, die die Ausz. .hwalze auf den so gebildeten Strang hat, führt dazu, daß aus der. Glasströmen an der Speiserunterseite kontinuierliche Glasfäden ausgezogen werden, die jeweils den aufzuwickelnden Strang bilden. Aus solchen ausgezogenen Fasern oder Fäden hergestellte Stränge können zu Garnen, Korden, Rovings, fibrösen Matten oder sonstigen Erzeugnissen verarbeitet werden.

Üblicherweise sind mehrere solcher Speiser oder Düsen längs eines Vorherds angeordnet, der einem Glas schmelzenden und das Glas läuternden Schmelzofen zugeordnet ist; jedem Speiser wird dabei das in Wärme erweichte Glas von dem Vorherd zugeführt. Ein anderes Verfahren zur Herstellung von zu Fäden ausziehbaren Glasströmen besteht darin, daß Glaskugeln oder Stücke aus vorgeläutertem Glas in dem Speiser wieder aufgeschmolzen werden. Bei beiden Verfahren wird der Speiser, die Büchse oder die Düse elektrisch geheizt, um das in Wärme erweichte Glas in einem Zustand zu halten, der es zum Ausfließen aus dem Speiser in Form von Glasströmen geeignet macht. Die die ausfließenden Glasströme erzeugenden öffnungen des Speisers sind bevorzugt in Vorsprüngen oder an Spitzen angeordnet, die sich ausgehend von dem Speiserboden nach unten erstrecken.

Die Bereiche der Glasströme an den Vorsprüngen oder Spitzen haben eine kegeiförmige Konfiguration; aus diesem kegelförmigen Glasströmen werden die Fäden ausgezogen. Die kohäsiven Kräfte, die die Ausziehkraft von den Fäden auf die Glaskegel übertragen, stehen in enger Beziehung zu der Viskosität des Glases in den Strömen und der Oberflächenspannung des Glases; beide Umstände sind bei der Bildung und Formung der Ströme in eine Kegelform von Einfluß. Dort, wo das Glas eine sehr hohe Temperatur und daher nur eine sehr niedrige Viskosität aufweist, kann dieses nicht mehr ausgezogen oder, wie man auch sagen kann, zu Fäden verdünnt werden.
Es ist daher zwingend erforderlich, daß das Glas der gebildeten Kegel abgekühlt oder in seiner Temperatur in der Weise reduziert wird, daß sich eine Viskosität ergibt, bei welcher das Glas erfolgreich zu Fäden ausgezogen werden kann. Arbeitet man auf der

ίο flüssigeren Seite des Viskositätsbereiches, dann erzeugt man in dem hochflüssigen, eine niedrige Viskosität aufweisenden Glas eine Art Pumpwirkung innerhalb des Kegels, was zu einer verstärkten Instabilität des Kegels führt. Ist dagegen die Viskosität des Glases extrem niedrig, dann wirkt sich die Oberflächenspannung in der Weise aus, daß das Glas zu diskontinuierlichen, separierten Tröpfchen zusammengezogen wird. Der Viskositätsbereich für das Glas der Kegel ist daher vergleichweise schmal, innerhalb welchem eine erfolg-

M reiche Faserbildung der aus dem Speiser ausströmenden Glasströme durchgeführt werden kann.

Beim Ausziehen von Fasern oder Fäden aus geschmolzenem Glas war bisher die Temperatur und damit auch die Viskosität des Glases in dem Speiser beschränkt und auf die Rate bezogen, mit welcher das Glas in den Kegeln auf die faserbildende Viskosität abgekühlt werden konnte. Es ist hierbei übliche bekannte Praxis, metallene Abschirmungen, Rippen oder Schilde vorzusehen, angrenzend zu den faserbil-

jo denden Kegeln, um von diesen Kegeln Wärme abzuführen, so daß in erfolgreicher Weise ein Ausziehen zu Glasfäden durchgeführt werden kann. Diese bekannten Metallschilde sind in Reihen längs einer Verteileranordnung positioniert, durch welche Wasser oder ein sonstiges Kühlmittel fließt, um schließlich die von den Glaskegeln auf die Abschirmungen übertragene Wärme abzuführen. Eine solche bekannte Vorrichtung zum Herabkühlen der Glaskegel auf einen ausziehbaren Zustand läßt sic^!t dem US-Patent 29 08 036 entnehmen.

Nachteilig bei den bekannten Kühlsystemen ist jedoch, daß die Wärmeabführung von den Glaskegeln nicht schnell genug erfolgen kann, so daß schon durch eine entsprechende Viskositätseinstellung der aus den

•*5 Speiseröffnungen austretenden geschmolzenen Glasmenge dafür gesorgt werden muß, daß das Glas nicht zu dünnflüssig und daher zum Ausziehen ungeeignet ist. Dies bedeutet jedoch andererseits wieder, daß die Menge des pro Zeiteinheit ausziehbaren Glases durch

jo die nicht unterschreitenden Viskositätsbereiche bisher praktisch kaum gesteigert werden konnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und Möglichkeiten anzugeben, die es erlauben, bei Beibehaltung gleicher Speiser und gleicher Speiserabmessungen den Glasdurchsatz und damit die pro Zeiteinheit erzielbare Fasermenge beträchtlich zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Verwendung von mindestens einem Wärmerohr bei der Glasfaserherstellung zur Kühlung von den aus Düsen austretenden Glasströmen gelöst, wobei der Verdampfungsbcrcich des Wärmerohrs bzw. der Wärmerohre zwischen den Glasströmen angeordnet ist und der Kondensationsbereich an eine von einer Kühlflüssigkeit

<" durchströmte Kühlkammer grenzt.

Besonders vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung, daß die Viskosität des zunächst relativ dünnflüssig und daher schnell aus den Speiseröffnungen ausfließenden

Glases sich in wirksamer Weise und äußerst schnell einstellen läßt, da das die Arbeitsflüssigkeit enthaltende Wärmerohr so ausgebildet ist, daß durch schnelle Wärmeabführung der gewünschte Viskositätsbereich zum Ausziehen eingestellt werden kann. Von besonde- ί rer Bedeutung ist hierbei weiterhin, daß es mit vorliegender Erfindung gelingt, im wesentlichen stets die gleiche Wärmemenge von jedem Glaskegel abzuführen, se daß sich die Viksosität jedes der Ströme im wesentlichen gleichförmig erhöhen läßt. Auch dadurch wird eine beträchtliche Verbesserung bisheriger Verfahren erzielt. Mit der Erfindung gelingt es somit die Viskosität der einzelnen Glasströme auf den gleichen Wert einzustellen, so daß es möglich ist, Fäden von annähernd den gleichen Abmessungen aus jedem Glaskegel auszuziehen.

Die Wärme des durch die öffnungen im Speiser in äußerst heißem Zustand austretenden Glases mit sehr niedriger Viskosität wird von dem Wärmerohr oder den Wärmerohren schnell mit einer solchen Rate abgeführt, daß die Viskosität der Glasströme bis auf einen faserbüdeuden, ausziehungsfähigen Zustand angehoben wird, so daß man eine wesentlich größere Produktion an Glasfaden erzielt.

Von Bedeutung ist hierbei, daß die von den aus dem Speiser austretenden Glasströme entwickelte Hitze sehr schnell auf das Wärmerohr übertragen wird; dadurch läßt sich die Viskosität der austretenden Glasströme in einer bisher nicht möglieben Weise steigern. In einer wärmeübertragenden Beziehung zu dem Wärmerohr befindet sich dann noch ein strömendes Kühlmedium, welches die von den Glasströmen entwickelte und absorbierte Wärme abführt. Die sich innerhalb des Wärmerohres befindende verdampfungsfähige Flüssigkeit wird von der absorbierten Wärme an a einer Seite des Wärmerohres verdampft, und dieser Dampf wird an der anderen Seite des Wärmerohrs unter dem Einfluß der zirkulierenden Kühlflüssigkeit wieder kondensiert.

Die Wännerohre, die zunächst durch das Verdampfen der in ihnen befindlichen Arbeitsflüssigkeit Wärme von den Glaskegeln abführen, können in einer abgedichteten Verbindung mit einem kondensierenden Hauptteil stehen. Insgesamt enthält das so gebildete System nur eine geringe Menge an verdampfungsfähiger Flüssigkeit.

Die Verdampfung und Wiederkondensierung in den Wärmerohren ist kontinuierlich und führt dazu, daß sämtliche austretenden Glaskegel gleichmäßig abgekühlt werden.

Durch die Verwendung von Wärmerohren gelingt es erstmals, den Glasdurchsatz durch einen Speiser und damit die Menge der pro Zeiteinheit hergestellten ausgezogenen Spinnfäden zu vergrößern, indem man die Viskosität des Glases im Speiser niedriger einstellt und einen schnelleren Durchfluß durch die Bodendüsen erzielt, wobei durch die Intensivierung der Kühlsysteme in diesem Bereich dann dennoch in einwandfreier Weise Fäden gewünschter Menge und gewünschten Durchmessers ausgezogen werden können.

Aus der DE-OS 19 17 450 ist es bereits bekannt. Wärmerohre bei der Glasherstellung zu verwenden, die in einem Glasschmelzofen, längs der von diesem ausgehenden Speiserrinne und dem Bereich der Speiserkopföffnunp angeordnet sein können und die m Aufgabe haben, für eine thermische Homogenität der Glasschmelze längs ihrss Strömungsweges zu sorgen. I lier wird also das Wärmerohr nur zu Homogenisierung der Temperatur zwischen zwei Bereichen der Glasschmelze eingesetzt.

Weiterhin ist aus der US-PS 36 44 110 bekannt, bei einem Dorn zur Herstellung von Flaschen eine Kühlung mittels eines Wärmerohres vorzusehen. Hier wird jedoch direkt der Dorn, also ein Werkzeug, gekühlt, wobei dieses Teil mit dem zu kühlenden Glas in unmittelbarem Kontakt steht. Eine Anregung zur Konditionierung der Umgebung der Speiserauslässe für die Glasfaserherstellung kann beiden Druckschriften nicht entnommen werden.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine Vorrichtung zur Herstellung von kontinuierlichen Glasfasern durch Ausziehen an einem Speiserboden;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2der Fig. 1;

F i g. 3 eine perspektivische Dar irllung des Gesamtsystems zur Wärrnctauschung;

Fig.4 eine vergrößerte ausschnittsweise Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 der F i g. 3;

Fig.5 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch ein Einzetelement entlang der Linie 5-5 der F i g. 3;

F i g. 6 in erheblicher Vergrößerung eine geschnittene Teildarstellung des Systems der F i g. 4;

F i g. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 der F i g. 6.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Speiser 30 dargestellt, der aus einer geschmolzenes Glas 14 enthaltenden Kammer 12 besteht. Der Speiser ist an dem Vorherd 16 eines nicht dargestellten Glasofens angeschlossenund empfängt von ihm schmelzflüssiges Glas. An seinen Enden weist der Speiser 10 Anschlußstücke 18 auf, an denen Anschlußklemmen 19 befestigt sind, die ihrerseits an Stromzuführungen oder Stromschienen" 20 liegen. Diesen Stromschienen 20 wird zur Aufrechterhaltung des Glases in dem Speiser 10 auf einer vergleic! sweisen hohen Temperatur und niedrigen Viskosität elektrischer Strom zugeführt.

Der Speiser 10 kann im übrigen auch direkt mit vorgeformten Stücken oder Kugeln aus vorgeläutertem Glas versorgt werden, die dann durch die Zufuhr elektrischer Energie zum Speiser in diesem in den geschmolzenen Zustand übergeführt werden.

Bei dem dargestellten Speiser 10 weist der Speiserboden 22 Querreihen von sich nach unten erstreckenden Vorsprüngen oder Verlängerungen 24 auf; jeder dieser Vorsprünge oder jeder dieser Spitzen verfügt über einen Durchlaß bzw. eine Öffnung 25, durch die ein Strom 26 aus geschmolzenem Glas mit sehr hoher Temperatur und niedriger Viskosität aus dem Speiser ausgießt.

Jeder Glasstrom befindet sich im oder angrenzend zu seinem Austrittshereich aus dem Dureh'aß 25 des Vorsprungs in der Form eines Kegels 28. Das dies« Kegel bildende Glas wird durch die im folgenden genauer zu beschreibende Methode und Vorrichtung sehr viel schneller und mit höherer Rate abgekühlt, als dies bisher mit üblichen rippenförmigen oder flügelartigen Abschirmungen möglich war. Zu diesem Zweck ist ein System vorgesehen, welches im folgenden genauer erläutert wird und welches dazu bestimmt ist, die Viskosität des Glases in den aus den Vorsprüngen austretenden Kegeln in soicher Weise und bis zu einem solchen Zustand zu steigern, daß ein erfolgreiches Ausziehen und Verdünnen der Glaskegel zu Fasern oder Fäden 30 in schneller Abfolge möglich ist.

Die ausgezogenen oder verdünnten F-'asern oder Fäden 30 werden zu einer linearen Gruppe oder einem Strang 32 zusammengeführt, indem sie von einem Sammelorgan 34 zusammengefaßt werden, der bevorzugt an einem Gehäuse 36 gelagert ist. Das Gehäuse 36 bildet ein Reservoir, welches eine Schlichte oder eine Beschichtung für die Fasern enthält. An dem Gehäuse 36 angeordnet und teilweise in der Schlichte untergetaucht, befindet sich ein Applikatororgan oder eine Walze 38, die als drehende Rolle oder als endloser Riemen ausgebildet sein kann und die in das Schlichtematerial oder in die Beschichtung untertaucht: die den Applikator dann kontaktierenden Fasern 30 werden auf diese Weise mit einem Schlichtefilm überzogen, wobei die Übertragung der Schlichte durch einen Wischkontakt erfolgt.

Der so gebildete Faserstrang 32 wird zu einer Wickelpackung 40 auf eine dünnwandige Spule 41 anfgpwirkplt. dip tplpsknnartij? auf pinpn üirh rlrphpnHpn Dorn 42 einer üblichen Wickelmaschine 43 aufgeschoben ist: der Dorn 42 wird von einem nicht dargestellten Motor gedreht. Während des Aufwickeins des Stranges zu einer Packung wird der Strang in Längsrichtung zur Packung von einer Traversieranordnung 45 üblichen Aufbaues hin- und hergeführt. Der Wärmetauscher bzw. die Wärmeübertragungseinheit 50. der b/w. die die von den Glasströmen ausgehende Wärme absorbiert und abführt, ist insbesondere in den F i g. 2 bis 7 dargestellt. Der Wärmetauscher zur schnellen Absorption von Wärme aus den Glasströmen arbeitet nach dem Prinzip eines Wärmerohrs und absorbiert Wärme aus den Glasströmen und führt diese mit we.-e:MÜch vergrößerter Rate ab. verglichen mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Kühlen von Glasströmen. Dabei gelingt es. das stark fließfähige, eine niedrige Viskosität aufweisende Glas der Glasströme so schnell zu konditionieren und auf eine größere Viskosität, die zum Ausziehen der Glasströme zu Fasern oder Fäden geeignet ist. zu überfähren, daß eine wesentliche Produktionssteigerung von Glasfasern oder Fäden erzielt werden kann.

Die Wärmeübertragungseinheit 50 umfaßt allgemein einen Körper mit einer oder mehreren wärmeabsorbierenden oder verdampfenden Zonen und mit einer oder mehreren Kondensationszonen oder Kammern, die eine Arbeitsflüssigkeit enthalten: des weiteren ist eine Kühlkammer mit einem zirkulierenden Kühlmedium vorgesehen, die in der Kondensationszone eine niedrige Temperatur aufrechterhält. Die Wärmeübertragungseinheit besteht aus einem oder mehreren rohrförmigen oder hohlen Körpern 52. die eine oder mehrere Verdampfungszonen bilden: die hohlen Körper 52 sind an Hauptelemenien 54 befestigt. Bei diesem Hauptelement 54 handelt es sich um eine Verteileranorndung, die durch eine Unterteilung oder eine Trennwand in eine Kondensationszone und in eine Zirkulationszone für ein Kühlmittel unterteilt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 erstreckt sich das Hauptelement 54 in Längsrichtung zu dem Speiser 10. Die hohlen Körper 52 (Wärmerohre) sind zueinander im Abstand angeordnet, so daß jeweils eine Querreihe aus Glasströme". 26 zwischen ein Paar der Wärmerohre 52 paßt

Falls erwünscht, können die Wärmerohre 52 auch in einem solchen Abstand angeordnet werden, daß jeweils zwei Querreihen von Glasströmen zwischen einem Paar Wännerahre 52 angeordnet sind. Der Darstellung der Fig.2 läßt sich entnehmen, daß die Wärmerohre 52 bevorzugt angrenzend zu den kegelförmigen Bereichen der Glasströme 26 angeordnet sind, so daß von den kegelförmigen Bereichen der Glasströme Wärme schnell absorbiert wird, was zu einer Frhöhung der Viskosität der Glasströme führt.

Das Hauptelement 54 umfaßt einen sich nach unten erstreckenden Teil 56. der mit einem Lagerelement 57 verbunden ist. welches in üblicher Weise an einer angrenzenden, nicht dargestellten Rahmenstruktur montiert ist. Bei dem in den F i g. I und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind dreizehn Wärmerohre 52 vorgesehen, um von zwölf aus Glasströmen 26 gebildeten Querreihen Wärme zu absorbieren; es versteht sich jedoch, daß die Wärmeübertragungseinheit insgesamt auch mit einer größeren oder geringeren Anzahl von Wärmerohren 52 ausgestattet sein kann, was jeweils von der Anzahl der aus Glasströmen gebildeten Querreihen abhängt.

Das Hauptelement 54 umfaßt Seitenwände 59 und 60. pinp nbprp Wand 61 und eine untere Wand 63 sowie lindwände, d. h. Vorder- und Rückwände 65 und 66. Der Darstellung der F i g. 4 läßt sich am besten entnehmen, daß sich in Längsrichtung und im Inneren des Hauptelementes 54 eine Trennwand 68 erstreckt: diese Trennwand unterteilt das Hauptelement 54 in eine Kammer 70. die ein zirkulierendes Kühlmedium aufnimmt, und in eine Kammer 72. die als Kondensationszone ausgebildet ist.

Jede¹: der Wärmerohre 52 ist von hohlen oder rohrförmigen! Aufbau, wie dies genauer in F i g. 5 dargestellt ist,; das Innere jedes Wärmerohres 52 bildet eine Verdampfungskammer oder Verdampfungszone 74. Wie der F i g. 5 entnommen werden kann, ist jedes Wärmerohr von einem flachen, rechteckförmigen Querschnitt, wobei die Seitenwände 76 und 78 im wesentlichen planare. ebene Bereiche bilden, die Wärme von den Glasströmen abführen.

Die Wärmerohre 52 sind so dünn wie praktisch vertretbar ausgebildet, so daß sie in engster Nähe zu den Reihen von Glasströmen angeordnet werden können, um auf diese Weise wirksam Wärme von den Glasströmen zu absorbieren. Sie können aus Beryllium-Kupfer oder einem anderen Material bestehen, welches ein hohes Wärmeübertragungsvermögen oder gute Absorptionseigenschaften aufweist. Das äußere oder entfernte Ende 80 jedes Wärmerohres 52 ist. wie in F i g. 3 dargestellt, abgeschlossen und abgedichtet.

Die entgegengesetzten Endbereiche jedes Wärmerohres 52 sind offen und stehen in Verbindung mit dem Kondensationsbereich der Kammer 72. Die Wandendbereiche, die die öffnung der Wärmerohre 52 bilden, sind an die Seitenwand 60 der Verteileranordnr g. wie durch die Postion 82 in den F i g. 3,4,6 und 7 dargestellt, angelötet oder angeschweißt, so daß eine abgedichtete und abgeschlossene Verbindung jedes Wärmerohres 52 mit der Wand der Verteileranordnung zustande kommt Auf diese Weise bilden die Wärmerohre 52 und die Kammer 72 eine abgeschlossene und abgedichtete Einheit in Form einer Wärmeübertragungsanordnung.

Es hat sich herausgestellt, daß innerhalb der bei der Übertragung und Absorption von Wärme von den Glasströmen in Betracht zu ziehenden Arbeitstemperaturbereiche Wasser verwendet werden kann; es versteht sich jedoch, daß auch jede andere verdampfungsfähige Arbeitsflüssigkeit verwendet werden kann, um als Wärmeübertragungsmedium zu arbeiten, wel-

V,11V3 * \-t UOttipiUIIgJ* UItU ivuiniviijutix/iijviiui univi un

ken aufweist die für ein Arbeiten in dem ins Auge zu fassenden Temperaturbereich der Glasströme geeignet

Die Wärmeübertragung der Arbeitsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, erfolgt durch Verdampfung; der Dampf wird dann in der Kondensationszone oder in der Kondensationskammer wieder verflüssigt. Die Flüssig- <, keil gelangt durch Kapillarwirkung aus der Kondensations/one wieder in die Verdampfungszone.

Mit besonderem Bezug auf die Fig.4 bis 7 wird darauf hingewiesen, daß das Innere jedes Wärmerohres 52 mit einer Auskleidung oder einer Schicht 86 eines in feinen Schirm- oder Gittermatenals, beispielsweise eines feinmaschigen Kupferschirms, ausgestattet ist, der beispielsweise über 100 Maschen oder Sieböffnungen auf 2,54 cm aufweist. Der Darstellung der F i g. 5 läßt sich entnehmen, daß die Kupfernetzschicht 86 eine !■> U-förmige Konfiguration aufweist, wobei die oberen Enden des U-förmigen Bereiches aneinander anliegen oder in dem mit 88 gekennzeichneten Bereich in Verbindung Me'neri. Die feinmaschige Schicht 86 steht in ihrer Gesamtheit in Kontakt mit der inneren Wand- 2n oberfläche des Wärmerohres 52.

Die schirm- oder netzförmige Schicht 86 ist an den inneren F.ndbereichen 53 des Wärmerohres 52, d. h. an den an das Hauptelement angrenzenden Endbereichen, eingeschlitzt oder in Querrichtung abgeschnitten, wobei 2s Teile 90 aus der U-förmigen Konfiguration herausgefaltet sind und sich, wie besonders gut der Fig. 7 entnommen werden kann, in entgegengesetzten Richtungen, ausgehend von dem Wärmerohr, in das Innere des Hauptelementes erstrecken. Die Endbereiche 91 der w jo flach gelegten ebenen Teile 90 des Netzes befinden sich dann in einer angrenzenden Beziehung zu den anderen flach gelegten Endbereichen angrenzender Wärmerohre. Auch dies läßt sich besonders gut der Darstellung der Fig. 7 entnehmen. )5

Die abgeflanschten ebenen Teile 90 sämtlicher Schichten in der Kammer 72 des Hauptelementes sind von U-förmig abgebogenen Bereichen 94 eines Kupfergeflechtes oder einer Kupferlitze umfaßt, wie besonders gut der Darstellung der Fig. 6 entnommen werden kann: dabei umschließen die parallelen Wände 95 und % des Kupfergeflechts die ebenen Teile 90 der Schichten 86. so daß sich die sandwichartige Konfiguration der Fig. 6 ergibt: die Wände des U-förmigen Bereiches 94' sind von einem abgebogenen oder schleifenförmigen Teil 94' verbunden. In einem angrenzenden wirkungsmäßigen Verbund mit der oberen Wand 95 des U-förmigen Bereiches befindet sich eine Schicht 97 eines Kupferfilzes; zwischen der unteren Wand % des Bereiches 94 und dem angrenzenden Bereich der unteren Wand 63 des Hauptelements 54 ist ebenfalls eine Schicht 98 eines Kupferfilzes angeordnet. Diese Schicht 98 ist in Wirkverbindung mit dem zugeordneten Bereich der Wand 63.

Die in den F i g. 6 und 7 dargestellten Verlängerungen oder ebenen Teile 90 der Schicht 86 der U-förmigen Kupfergeflechtbereiche 94 und der Schichten 97 und 98 aus Kupferfilz oder Kupfergewebe bilden eine Matte oder einen Körper 101, der über Eigenschaften verfügt die den Fluß der Flüssigkeit durch Kapillarwirkung vereinfacht und begünstigt so daß sich eine beschleunigte Verteilung und eine verbesserte Verteilung der Flüsssigkeit aus dem Körper 101 zu den feinmaschigen netz- oder schirmförmigen Schichten 86 ergibt die dann wiederum die Flüssigkeit über die gesamten inneren Oberflächenbereiche der Wärmerohre 52 verteilen.

Die in jedem der Schichten 86 durch die Kapillarwirkung festgehaltene Flüssigkeit wird durch die aus den Glasströmen 26 absorbierte Wärme oder Hitze verdampft, der Dampf bewegt sich in Richtung auf die Kondensationskammer 72 und in diese hinein. Die Kammer 70 des Hauptelementes ist so ausgebildet, daß sie ein zirkulierendes Kühlmedium, beispielsweise Wasser, aufnehmen kann. Ein Endbereich der Kammer 70 ist mit einem Einlaßrohr 99 verbunden (siehe die Darstellung der F i g. 3), das seinerseits mit einem nicht dargestellten Vorrat von Kühlwasser verbunden ist. Der andere Endbereich der Kammer 70 weist eine Aiislaßröhre 100 auf. Durch die Kammer 70 des Hauptelementes zirkuliert ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, und führt so die von den Glasströmen durch die verdampfte Flüssigkeit absorbierte Wärme ab. Das sich durch die Kammer 70 bewegende Kühlmittel hält die Trennwand 68 auf einer Temperatur, die sich im wesentlichen unterhalb der Temperatur der verdampften Arbeitsflüssigkeit in den Wärmerohren und der Kammer Ti befindet. An die Trennwand b» ist angrenzend an diese eine gerippte, geriffelte oder gewellte poröse Dochtanordnung 102 ausgebildet, die aus gesintertem Kupferpulver besteht. Diese Dochtanordnung 102 hat eine wellenförmige Konfiguration, wobei die Wellen oder Rippen 103 sich, wie in F i g. 6 und 7 gezeigt ist. in vertikaler Richtung erstrecken parallel zur vertikalen Trennwand 68 in dem Hauptelement 54 und damit auch parallel zu den aus dem Speiser austretenden oder ausfließenden Glasströmen. Die sich abwechselnden Spitzenbereiche 104 der Rippen 103 aus gesintertem Kupferdocht sind mit der Trennwand 68 verbunden oder an dieser angesintert.

Diese wellenförmige poröse Dochtanordnung 102, von welcher abwechselnde Wellentäler oder Wellenberge an der gekühlten Trennwand 68 angeklebt, angeordnet oder aufgeschmolzen sind, sorgt für eine Erniedrigung der Temperatur dieser Dochtanordnung. Daher bildet die wellenförmig geformte Dochtanordnung 120 zusätzlich zu dem Oberflächenbereich der Trennwand 68 gekühlte Oberflächenbereiche aus. so daß eine vergleichsweise schnelle Kondensation des Dampfes an den eine niedrige Temperatur aufweisende Oberflächen der Trennwand 68 und der porösen Dochtanordnung 102 stattfindet und erleichtert wird.

Die Flüssigkeit oder das Kondensat, welches sich an der Oberfläche der Trennwand 68 und an den Oberflächen der Dochtanordnung 102 ansammelt, fließt nach unten in den Körper 101 aus Kupfernetzen. Kupfergeflecht und Kupferfilz am Boden 63 der Kondensationskammer 72. In der gesamten Wärmeübertragungsanordnung, die aus dieser Kondensationszone 72 und den Wärmerohren 52 besteht, wird ein verhältnismäßig geringer Anteil an Wasser 107 festgehalten.

Bei der Herstellung einer solchen Wärmeübertragungseinheit 50 ist es wesentlich, zunächst in den abgeschlossenen und abgedichteten Bereichen der Wärmeübertragungseinheit ein hohes Vakuum zu errichten und anschließend in die Einheit die Arbeitsflüssigkeit beispielsweise Wasser, einzuführen. Zu diesem Zweck sind mit der Kammer 72, wie die Darstellung der Fig.3 zeigt Röhren 110 und 112 verbunden. Die Röhre 110 ist so ausgebildet daß sie mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden werden kann.

Die Röhre 112 ist mit einem Vorrat der Arbeitsflüssigkeit beispielsweise mit Wasser, verbunden, wobei diese Röhre 112 nicht dargestellte Ventilanordnungen zugeordnet sind, die während der Herstellung des

Vakuums oder des Unterdrucks in der Wärmeübertragungseinheit geschlossen sind. Bei geschlossenem Ventil in der Röhre 112 wird dann eine Vakuumpumpe oder eine sonstige, ein Vakuum erzeugende Anordnung mit der Röhre UO verbunden.

Die Röhre 110 wird dann geschlossen oder, wie in gestrichelten Linien 115 dargestellt ist, dicht zusammengepreßt. Das der Röhre 112 zugeordnete Ventil wird dann geöffnet, und in den abgedichteten Bereich der Wärmeübertragungseinheit 50 wird ein geringer Anteil an Arbeitsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, eingeführt. Nachdem die gewünschte Wassermenge in die Wärmeübertragungseinheit eingeführt worden ist, wird die Röhre 112 verschlossen oder ebenfalls zugeklemmt, wie dies in gestrichelten Linien 116 dargestellt ist. Die Röhren können dann beide in einem kurzen Abstand von den abgeklemmten Bereichen 115 und 116 abgeschnitten werden, und die in der so abgedichteten Wärmeübertragungseinheit enthaltene Arbeitsflüssigkeit steht unter der Einwirkung eines hohen Vakuums.

Bei der Verwendung der Wärmeübertragungseinheit in Verbindung mit einem Speiser geht man so vor, daß die Wärmeübertragungseinheit, wie in den Fig. I und 2 dargestellt, am Speiser derart montiert wird, daß sich das Hauptelement 54 im wesentlichen parallel und in Längsrichtung zum Speiser 10 erstreckt, so daß die den Wärmeübergang effektiv bewirkenden Wärmerohre 52 horizontal und quer zum Speiser verlaufen und jeweils angrenzend und zwischen Querreihen verlaufen, die aus den Glasströmen 26 gebildet sind. Von den Glasströmen 26 stammende und von den Wärmerohren 52 absorbierte Wärme verdampft die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, die durch die Kapillarwirkung der gesamten Verdampfungszone 74 jedes Wärmerohres 52 von der feinmaschigen Schicht 86 zugeführt wird.

Der Dampf strömt aufgrund des sich entwickelnden Dampfdrucks in Richtung auf die Kondensatorkammer 72 und gelangt in Kontakt mit den Kühlen Oberflächen der Trennwand 68 und des gesinterten Kupferdochtes 102, wodurch es zu einer Kondensation des Dampfes an diesen Oberflächen kommt. Die sich so entwickelnde Flüssigkeit oder das Kondensat fließt unter Schwerkrafteinfluß nach unten in den kapillaren Körper 101; von dort bewegt sich das Kondensat in dem Körper dann aufgrund der Kapillarwirkung längs der Schicht 86 an den Bodenteilen der Wärmerohre 52.

Durch Kapillarwirkung wird die Flüssigkeit oder das Kondensat über die gesamte Schicht 86 in jedem der Wärmerohre 52 verteilt und fließt in diesen. Die von der Schicht gehaltene Flüssigkeit verdampft durch die von den Glasströmen absorbierte Wärme, und der Dampf kehrt, wie soeben schon erwähnt, zur Kondensationskammer 72 zurück, wo er wieder verflüssigt wird.

Auf diese Weise wird die Wärme von den Glasströmen mit wesentlich schnellerer Rate abgeführt als dies mit üblichen Flügeln oder Rippen, die aus Kupferstangen beste'' en, der Fall sein könnte. Da die Wärmeübertragung wesentlich schneller als bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen vor sich geht, kann auch das Glas in dem Speiser 10 auf eine höhere Temperatur erhitzt werden, so daß sich das Glas in den austretenden Strömen auf einem wesentlich niedrigeren Viskositätspegel befindet. Daher ist auch der Durchsatz des Glases durch die öffnungen im Speiser größer als

ίο bei üblichen Speisern.

Im folgenden wird noch ein besonderes Ausfünrungsbeispiel einer erfindungsgemäß verwendeten Wärmeübertragungseinheit angegeben.

Das Hauptelement 54 weist bevorzugt einen Querschnitt von 4,84 cm^! auf; das Hauptelement ist durch die vertikale Trennwand 68 in die Kondensationskammer 72 und in die Kammer 70 unterteilt, in welcher Kühlwasser zirkuliert. |edes der Wärmerohre 52 kann eine Länge von etwa 6,35 cm aufweisen, wenn es in Verbindung mit einer Querreihe verwendet wird, die fünf aus dem Speiser ausströmende Glasströme umfaßt; es versteht sich jedoch, daß die Länge jedes Wärmerohres 52 von der Anzahl der Ströme in einer Querreihe abhängt.

Die Höhe jedes Wärmerohres 52 beträgt 1,59 cm, dabei weist das Rohr bei einem Ausführungsbeispiel eine äußere Breite von 0,25 cm auf. Der Abstand der Wärmerohre 52 untereinander beträgt 0,89 cm; zwischen den Rohren befindet sich jeweils eine Querreihe aus Glasströmen. Die Wärmerohre 52 bestehen bevorzugt aus Beryllium-Kupfer und verfügen über eine Wanddicke von 0,051 cm. Sind etwa zwanzig Wärmerohre 52 mit den genannten Dimensionen zusammengebaut, dann beläuft sich die Wassermenge in der Anordnung, die die Wärmerohre 52 und die Kondensationskammer 72 umfaßt, auf 18 g.

Durch die Verteilerkammer 70 zirkuliert Kühlwasser oder ein sonstiges Kühlmedium in einer Menge, wie sie erforderlich ist, um von der Trennwand 68 und der wellenförmigen Dochtanordnung 102 Wärme abzuführen. Indem die Menge oder die Temperatur des Kühlmittels durch die Kammer 70 reguliert wird, läßt sich auch die Kondensationsgeschwindigkeit des Dampfes in der Kondensationskammer 72 variieren, wodurch Einfluß auf den Flüssigkeitsumlauf und damit auf die Wärmeabsorption und die Viskosität der Glasströme genommen werden kann.

Während das in den F i g. 1 bis 7 dargestellte System so angeordnet ist. daß die Wärmerohre parallel zu den

so Schmalseiten des Speisers verlaufen, kann die Anordnung natürlich auch so getroffen werden, daß die Röhre parallel zu den Speiserlängsseiten verlaufen und dabei zwischen benachbarten Öffnungsreihen im Speiserboden angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von mindestens einem Wärmerohr bei der Glasfaserherstellung zur Kühlung von den aus Düsen austretenden Glassirömen, wobei der Verdampfungsbereich des Wärmerohres bzw. der Wärmerohre zwischen den Glasströmen angeordnet ist und der Kondensationsbereich an eine von einer Kühlflüssigkeit durchströmte Kühlkammer grenzt.