DE2543361A1

DE2543361A1 - Schmelzfluss-zufuhreinrichtung

Info

Publication number: DE2543361A1
Application number: DE19752543361
Authority: DE
Inventors: Charles Joseph Stalego
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1975-09-29
Publication date: 1977-04-07
Also published as: NL7512345A; US3926600A; LU73579A1; US3920429A; BE834498A; FR2327967A1; GB1487895A

Description

mmm μ ^f Patentanwälte:

IEDTKE - DÜHLING T CVlNNE Dipl.-lng. Tfedtke

- r~ Dipl.-Chem. Bühling

9543361 ■ Dipl.-lng. Kinne

8 München 2, Postfach 202403

Bavariaring 4

Tel.:(0 89)5396 53-56

Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

29.September 1975 B 6844

Owens-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio, USA

Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung zur Herstellung von Glasfaden.

Eine Art des Herstellungsprozesses von Glasfäden benutzt eine elektrisch beheizte Schmelzfluß-Zuf-uhreinrichtung, der Glasperlen zugeführt werden. Die beheizte Zuführeinrichtung schmilzt diese Perlen hauptsächlich durch Leitung und Strahlung in eine Masse geschmolzenen Glases und entläßt dieses geschmolzene Glas als Schmelzfluß. Eine mechanische oder strömungsmechanische Einrichtung läßt den Schmelzfluß zu Glasfädenverjungen.

Der Wettbewerb bei Glasfadenprodukten erfordert viel von Zufuhreinrichtungen, die Glasperlen schmelzen. Die wirtschaftlichen Bedingungen erfordern Glasperlen schmelzende Zufuhreinrichtungen, die einen erhöhten Durchsatz geschmolzenen

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (Mönchen) Klo. 670-43-804

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Glases vorsehen, um die Glasfadenproduktion zu steigern. Der Ruf der Benutzer von Glasfadenprodukten nach der Gleichförmigkeit der Fadenabmessungen in Produkten wird immer stärker.

Die Ziele von sowohl der erhöhten Produktion als auch der Gleichförmigkeit der Fadenabmessungen von Schmelzfluß-Zufuhreinrichtungen stehen einander entgegen. Natürlich werden mehr Zufuhreinrichtungen die Glasfadenproduktion steigern. Aber diese Zufuhreinrichtungen sind normalerweise aus teuren Platinlegierungen hergestellt. Deshalb bietet sich eine größere Schmelzkapazität für kleinere konventionelle Schmelzfluß-Zufuhreinrichtungen an.

Das Schmelzen von Glasperlen durch eine Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung ist ein schwieriger und empfindlicher Vorgang, der besonders bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten unmittelbar die Qualität der Glasfaden beeinflußt. Z.B. hat die Einführung von Glasperlen in die Zufuhreinrichtung einen Abkühlungseffekt, der die Temperaturverteilung des geschmolzenen Glases in der Zufuhreinrichtung stört. Diese Störung bewirkt Viskositätsänderungen im Glasfluß, der von der Zufuhreinrichtung herausströmt. Diese Unterschiede in der Viskosität bewirken Glasfäden, deren Durchmesser sich mit der Länge unerwünscht ändert. Diese Ungleichförmigkeiten werden, beim Versuch höherer Produktionsgeschwindigkeiten sogar noch mehr ausgeprägt.

Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um Fäden aus wärmeerweichbarem Mate-

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rial wie beispielsweise Glas herzustellen. Ferner soll eine verbesserte Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung geschaffen werden, die erhöhte Schmelzgeschwindigkeiten zuläßt. Außerdem soll eine verbesserte Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen geschaffen werden, die während der Herstellung der Glasfäden gleichmäßigere thermische Bedingungen vorsieht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbexspielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen. Die Zufuhreinrichtung ist mit einem inneren Sehmelzsteifen oder-element au versehen, das sich abwärts gegen die Endwände neigt und mit SEitenwänden, die gewellte obere Abschnitte besitzen;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Zufuhreinrichtung nach Fig. 1. Unterhalb der Zufuhreinrichtung befindet sich ein Gebläse, das einen Luftstrom bewirkt, um die Glasfaden von den auf der Zufuhreinrichtung ausströmenden Glasschmelzflüssen zu verjüngen. Das Gebläse ist im

Schnitt gezeigt;

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der Zufuhreinrichtung und des Gebläses nach Fig. 1 und 2;

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Fig. h zeigt einen Schnitt durch das Heizelement in der Zufuhreinrichtung nach Fig. 1 bis 3. Die.Größe des Heizelements ist mit einer der Perlen'in der Zufuhreinrichtung verglichen;

Fig. 5 zeigt die allgemeine Bewegung der Perlen und des geschmolzenen Glases am Heizelement in der Zufuhreinrichtung nach Fig. 1 bis 3 während des Schmelzens von Perlen beim Herstellungsvorgang von Fäden;

Fig. 6 zeigt eine Vorderansicht einer Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen, die bis auf das Heizelement der in Fig. 1 bis 3 gezeigten ähnlich ist. Die Zufuhreinrichtung nach Fig. besitzt ein geneigtes Heizelement, das aus zwei perforierten ebenen Abschnitten gebildet ist;

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen, die bis auf das Heizelement der nach Fig. 1 bis 3 dargestellten ähnlich ist. Die Zufuhreinrichtung nach Fig. 7 besitzt ein perforiertes, flaches Heizelement;

Fig. 8 zeigt eine Schrägansicht einer Schmelzflußzufuhreinrichtung für Glasperlen, die bis auf den Aufbau der Seitenwand der in Fig. 1 bis 3 7098U/1010

dargestellten gleicht. Die Zufuhreinrichtung nach Fig. 8 besitzt senkrechte Seitenwände, die vollständig gewellt, sind;

Fig. 9 zeigt eine Schrägansicht einer Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen, die bis auf die Seitenwände der in Fig. 1 bis 3 dargestellten gleicht. In Fig. 9 besitzt jede der Endwände der Zufuhreinrichtung einen oberen gewellten Abschnitt;

Fig.10 zeigt eine Schrägansicht einer Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen, die bis auf den Aufbau der Seitenwand der in Fig. 1 bis 3 dargestellten gleicht. Die Zufuhreinrichtung nach Fig. 10 weist Seitenwände auf, die jeweils einen unteren gewellten Abschnitt unter dem Heiz-" element besitzen.Die gewellten Abschnitte besitzen

abgerundete'Rippen und Rillen,die senkrecht verlaufen.

Fig.11 zeigt eine Seitenansicht einer Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung, die bis auf den Aufbau der. Seitenwand der in Fig. 7 dargestellten gleicht. Die Zufuhreinrichtung nach Fig. 11 besitzt Seitenwände mit kleinen gewellten Feldern für die Temperatursteuerung;

Fig. 12 zeigt eine Schrägansicht eines Abschnitts einer Wand der erfindungsgemäßen Zufuhreinrichtung; 7098U/101Ö

Fig.13 zeigt eine Schrägansicht eines Abschnitts der Wand einer anderen erfindungsgemäßen Zufuhreinrichtung;

Fig.14 zeigt eine Schrägansicht einesAbschnitts der Wand und des Heizelements der erfindungsgemäßen
Zufuhreinrichtung;

Fig.15 zeigt eine Schrägansicht eines Abschnitts der Wand einer weiteren erfindungsgemäßen Zufuhreinrichtung.

Das Verfahren und das Gerät der Erfindung sind insbesondere für Herstellungsprozesse von Fäden aus wärmeerweichbaren Mineralstoffen wie beispielsweise aus Glas geeignet. Aber die Erfindung ist auch bei Fadenherstellungsvorgängen aus anderen thermoplastischen, fadenbildenden Materialien wie beispielsweise Nylon, Polyester und Polyäthylen brauchbar.

Fig. 1 bis 3 zeigen den Vorgang einer Glasfadenherstellung einschließlich einer elektrisch beheizten Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung 10 für Glasperlen, die ein Heizelement oder -streifen 12 und aufrechtstehende Seitenwände 14 aufweist,
die die erfindungsgemäßen Merkmale tragen. Die Merkmale unterstützen eine größere und gleichmäßigere Heiz- und Schmelzkapazität der Zufuhreinrichtung 10.

Die aus elektrisch leitfähigem und hochtemperaturfestern

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Material wie beispielsweise einer Platinlegierung hergestellte Zufuhreinrichtung 10 entläßt das geschmolzene Glas als Schmelzflüsse. Luftströme von einem unmittelbar unterhalb der Zufuhreinrichtung 10 angebrachten Gebläse 18 läßt die Schmelzflüsse 16 nach unten in Glasfaden 20 spitz zulaufen.

Eine Rinne 24 leitet die Glasperlen 26 zum Schmelzen zu der Zufuhreinrichtung 10 durch einen Versorgungsdurchgang oder -öffnung 28 in deren Dach oder oberen Wand 30. Wie' in Fig. bis 3 gezeigt begrenzt ein aufrechtstehendes röhrenförmiges Teil 32 auf dem Dach 30 die Versorgungsöffnung 28.

Die Rinne 24 ist mit einer geeigneten Nachschubquelle von Perlen, wie beispielsweise Vorratstrichtern, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind, verbunden.

Die Zufuhreinrichtung 10 besitzt eine obere Wand 30, senkrechte Seitenwände 14, zusammenlaufende Seitenwände 36, eine Eodenwand 38 und senkrechte Endwände 40. Diese Wände begrenzen eine im allgemeinen rechteckige Kammer 42 innerhalb der Zufuhreinrichtung 10. .

Die Bodenwand 38 besitzt Mündungsöffnungen oder Durchgangskanäle, um die Schmelzflüsse 16 aus geschmolzenem Glas aus der Zufuhreinrichtung 10 zu fördern. Wie gezeigt, bildet eine gerade Linie von herabhängenden Mündungsvorsprüngen oder röhrenförmigen Teilen 44 die Mündungsöffnungen.

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Elektrische Anschlüsse 46 befinden sich an den Endwänden 40 der Zufuhreinrichtung 10. Diese Anschlüsse sind mit einer elektrischen Stromquelle verbunden, um die Zufuhreinrichtung 10 durch konventionelle Widerstandsheizung aufzuheizen. Die elektrisch beheizte Zufuhreinrichtung 10 schmilzt die ihr zugeführten Glasperlen 26, um eine Masse geschmolzenen Glases zu bilden. Das geschmolzene Glas wird durch Mündungsvorsprünge ΊΊ der Zufuhreinrichtung 10 als Schmelzflüsse 16 abgegeben.

Das geschlitzte Gebläse 18 ist eine Anordnung, die gegenüberstehende Gebläsehälften 50 und 52 aufweist. Jede dieserHälften besitzt eine Reihe von Düsen oder Ausströmöffnungen und wird von einer Quelle über eine Zufuhrröhre (beispielsweise der in Fig. 3 gezeigten Zufuhrröhre 56) mit einem passenden unter Druck stehenden Strömungsmittel (z.B. Dampf, Luft oder andere gasförmige Medien) versorgt. Das Gebläse 18 entläßt das Strömungsmittel als nach unten gerichteten Luftstrom, der wirksam ist, um die Schmelzflüsse 16 nach unten in Fäden 20 spitz zulaufen zu lassen. Die amerikanische Patentschrift 2 206 060 beschreibt ein für diesen Zweck geeignetes Gebläse.

In der Praxis umgibt feuerfestes Material die Zufuhreinrichtung 10, um WärmeVerluste während des Fadenherstellungsvorgangs zu verringern. Das feuerfeste Material ist in den Zeichnungen nicht dargestellt, um die Erklärung und Veranschaulichung zu erleichtern.

Der Heizstreifen 12 ist innerhalb der Zufuhreinrich-

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tung 10 mit den Wänden verbunden und dient zum Schmelzen der Glasperlen. Er erstreckt sich über das Innere der Zufuhreinrichtung 10 im Abstand oberhalb der Bodenwand 38. Daher unterteilt der Heizstreifen 12 die Kammer 42 der Zufuhreinrichtung 10 in einen oberen Raum.oder Bereich 60 und einen unteren Raum oder Bereich 62. Der obere Bereich 60 ist eine Schmelzkammer; der untere Bereich 62 ist eine Vorratskammer für geschmolzenes Glas. Das geschmolzene Glas in der unteren Kammer 62 verläßt die Zufuhreinrichtung durch die MündungsvorSprünge 44 und ergießt sich als die Schmelzflüsse 16.

Der Heizstreifen 12 ist wie die Wände der Zufuhreinrichtung 10 normalerweise aus einer Platinlegierung hergestellt, aber üblicherweise dicker als diese Wände. So wird, wenn man elektrischen Strom durch die Zufuhreinrichtung 10 schickt, der' Heizstreifen 12 heißer als die Wände.

Der.Heizstreifen 12 ruht auf Stützgliedern 64; eine Aufhängevorrichtung 66 bewirkt das Abstützen des Heizstreifens .-12 von oben.

Der Heizstreifen 12 ist in genügendem Abstand unterhalb der Auslaßmündung 68 der Versorgungsöffnung 28 angeordnet, so daß sich die Perlen 26geschichtet oberhalb des Heizstreifens 12 anhäufen können. Normalerweise beträgt dieser Abstand 3-5 Perlendurchmesser von der Auslaßmündung 68.

Die Gestalt des Heizstreifens 12 ist so gewählt, daß

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zwei parallel Seite an Seite verlaufende' langgestreckte Kanäle 70 und 72 der gleichen Größe gebildet werden, die in Längsrichtung innerhalb der Zufuhreinrichtung 10 verlaufen. Der Heizstreifen 12 besitzt zwei Abschnitte 74 und 76, die sich jeweils von der Mittelregion 78 (genau unter der Auslaßmündung 68) des Heizstreifens voneinander weg zu den Endwänden 40 abwärts neigen. So haben die langgestreckten Kanäle 70 bzw. 72 jeweils zwei geneigte Abschnitte, die Abschnitte 80 und 81 bzv/. die Abschnitte 82 und 83. Die nach unten verlaufenden oder geneigten Abschnitte des Heizstreifens 12 drängen die Glasperlen 26 während des Schmelzens entlang der Kanäle 70 und 72 von dem Mittelbereich 78 des Streifens 12 weg gegen die Endwände 40.

Der Heizstreifen 12 ist perforiert und besitzt kleine Öffnungen 86. So kann aus den schmelzenden Perlen oberhalb des Streifens 12 stammendes Glas abwärts in den unteren Vorratsabschnitt 62 fließen. Die öffnungen 86 sind klein genug, so daß das durch sie fließende geschmolzene·Glas die zur Fadenherstellung gewünschte Viskosität (Temperatur) besitzt. Die Enge der Öffnungen 26 hält Perlenteile höherer Viskosität davon ab, sich nach unten in den unteren Vorratsabschnitt 62 zu bewegen. Die öffnungen 86 sind normalerweise im Bereich von 0,8 mm bis 1,6 mm für einen normalen Betriebstemperaturbereich von 129O°C bis 1345°C, wie er in den meisten Prozessen benutzt wird, die e'.ine Verjüngung durch Gebläse bewirken.

Die Kanäle 70 und 72 sind in ihren Bodenbereichen gekrümmt. Wie gezeigt sind die Bodenbereiche mit einer halb-

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kreisförmigen Kurve ausgebildet, die einen Durchmesser besitzt, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Perlen 26 ist, mit denen die Zufuhreinrichtung 10 gefüllt wird. Diese Beziehung ist in Fig. k gezeigt. Wie gezeigt, werden die Kanäle gegen ihre oberen Bereiche hin zunehmend größer» Die Weite der Kanäle ist : mit dem Bezugsbuchstaben M bezeichnet. M ist normalerweise um. 15 bis 25 % größer als der Durchmesser im Bodenbereich der Kanäle. In der Praxis hat es sich manchmal als nützlich gezeigt, den Durchmesser des gekrümmten Bodenbereichs etwas größer als den Durchmesser der Perlen 26 zu machen, mit denen die Zuführeinrichtung 10 beliefert wird; vorzugsweise ist der Durchmesser nicht mehr als 15 % größer als der Durchmesser der Perlen.

Die Tiefe oder Höhe H (Fig. 4) der Kanäle 70 und 72 ist größer dargestellt als der Durchmesser der Perlen.

Da sich die Perlen 26 während des Schmelzens oberhalb des Heizstreifens 12 schichtweise stapeln, sind die Perlen heißer, die näher dem Boden des Stapels (dichter am Heizstreifen 12) sind, Deshalb schmelzen sie eher als die Perlen, die höher in dem Stapel sind. Die Perlen werden immer heißer, wenn sie sich progressiv abwärts im Stapel bewegen. Das Verschmelzen und Zerfließen der Perlen findet unter der starken Hitze in der Zufuhreinrichtung statt; sie nehmen mehr die Form eines geschmolzenen Glaskörpers an mit Bereichen höherer und geringerer Viskositäten. Schließlich bildet sich unmittelbar oberhalb der unteren Bereiche 70 und 72 des Heizstreifens 12 ein homogener geläuterter geschmolzener Glaskörper und das geschmolzene Glas fließt durch den Streifen

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12 zu dem unteren Vorratsbereich 62.

Während sich der inhomogene Glaskörper in die Kanäle 70 und 72 bewegt, gelangt er unter den verstärkten.Strahlungseinfluß des Streifens 12. ^Die Oberflächentexle, die jeweils _: die Kanäle begrenzen, konzentrieren gemeinsam die Strahlung . in ihren zugehörigen Kanal. Eine Raffinierung des Glases findet statt.

Auch fördern die gekrümmte Kanalform und die Ausmaße des Heizstreifens 12 das Schmelzen und bewirken einen geschmolzenen Glaskörper gleichmäßiger Viskosität.

Die geneigte Anordnung des Heizstreifens 12 (dieAbschnittc 74 und 76) drängt die Perlen gegen die heißeren schmelz bereiche, die den Endwänden 40 näher sind. Während die ungeschmolzenen Perlenanteile in' und unmittelbar an den Kanälen weiter schmelzen, bewegen sie sich längs der Kanäle 70 .und 72 gegen die Endwände 40. Das Gewicht der Perlen im Stapel oberhalb des Heizstreifens 12 unterstützt die Bewegung der Perlen längs seiner Kanäle. Die ungeschmolzenen Perlenanteile werden immer kleiner, während sie sich gegen die Endwände 40 bewegen. So findet ein Teil der endgültigen Glas reinigung an den unteren Enden der Kanäle 70 und 72 näher an den Endwänden 40. statt. Fig. 5 zeigt mit Pfeilen die allgemeine Bewegung der Perlen und des geschmolzenen Glases in der Zufuhreinrichtung 10 während des Schmelzens an.

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Die Neigung des Heizstreifens 12 ist vorzugsweise so, daß sie während des-Schmelzens in de_m stapel geringe Perlenverschiebungen bewirkt, die in kurzen Abständen erfolgen. Diese allmähliche, im wesentlichen eher kontinuierliche Abwärtsbewegung der Perlen während des Schmelzens bewirkt eine langsame Einführung der Perlen 26 in die Zufuhreinrichtung 10. Dies läuft auf eine erhöhte thermische Stabilität in der gesamten Zufuhreinrichtung 10 hinaus. Das bedeutet, daß geschmolzenes Glas von im wesentlichen der gleichen Viskosität (Temperatur) während der Padenherstellungsvorgänge geliefert wird. .

Eine Neigung von 10 bis 12° gegen die Waagerechte

(Winkel A in Fig. 3) hat für Zufuhreinrichtungen wie der in Fig. bis 3 dargestellten gute Ergebnisse bewirkt; die. Zufuhreinrichtung nach Fig. 1 bis 3 hat eine Tiefe von 17,5 bis 20 cm (D in Fig· 3)-> eine Länge von 17,5 bis 20 cm (L in Fig. 3) und eine Breite von 5 bis 7,5 cm (W in Fig. 2). Die Neigung (Winkel A) muß im allgemeinen für größere Zufuhreinrichtungen, die längere geneigte Heizstreifenabschnitte benötigen, stärker sein.

Im weiten Sinn hat eine Zufuhreinrichtung, die einen erfindungsgemäßen Heizstreifen besitzt, mindestens einen nach unten zu einer aufrechtstehenden Wand hin geneigten Abschnitt, um Mineralstoffe, beispielsweise ungeschmolzene Glasteile, gegen die aufrechtstehende Wand zu drängen. Z.B. zeigt Fig. 6 ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. Eine Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung 90 für Glasperlen besitzt einen Heizstreifen 92 im Abstand oberhalb der Bodenwand 9U. Der Streifen 92 besitzt zwei perforierte ebene Abschnitte 96 und 98, die jeweils voneinander

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weg zu den Endwänden der Zufuhreinrichtung abwärts geneigt sind..

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel könnte so geändert werden, daß es einen Heizstreifen besitzt, der aus zwei perforierten ebenen Abschnitten besteht, die jeweils von anderen Abschnitten weg zu den Seitenwänden einer Zufuhreinrichtung (s.Fig. 9) abwärts geneigt sind, oder es könnte ein Heizstreifen benutzt werden, der zwei allgemein gegenüberstehende Paare von perforierten Teilen besitzt, wo jedes der Paare von einem Scheitelbereich von seinem allgemein gegenüberstehenden Abschnitt zu einer aufrechtstehenden Wand (Seitenwand oder Endwand) abwärts geneigt ist. So ein Heizstreifen würde eine pyramidenähnliche Form haben.

Die Seitenwände 14 der Zufuhreinrichtung 10 nach Fig. 1 bis besitzen jeweils einen gewellten Abschnitt 100 oberhalb des Heizstreifens 12, um vergrößerte Wärmeübergangsflächen für den Schmelzbereich. 60 zu gewährleisten. Die gewellten Abschnitte besitzen Wellen aus langgestreckten gekrümmten Rippen 102 und Rille 104, die so angeordnet sind, daß sie zwischen den Endwänden 40 verlaufen. Die Rippen 102 und die Rillen 104 sind in der Darstellung, ii\,einer zur Bodenwand 38 parallelen Richtung.

Die unteren Abschnitte 108 jeder Seitenwand 14 sind flach oder eben.

Die gewellten Abschnitte 100 der Seitenwände 14 führen

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während des Betriebs der Zufuhreinrichtung 10 mehr Strom. Dies geschieht deswegen, weil die Querschnittsfläche der gewellten Abschnitte 100 in Richtung des Stroms, der zwischen den Anschluß sen 46 fließt, größer ist als die Querschnittsfläche der nicht gewellten unteren Abschnitt 108. Da eine Leiter (od.ein Leiterteil) mit größerer Querschnittsfläche einen geringeren Widerstand pro Einheitslänge ergibt, fließt während des Betriebs der Zufuhreinrichtung 10 ein größerer elektrischer Strom durch die gewellten · Abschnitte 100 als durch die unteren Abschnitte 108.

Die Dicke der Seitenwände unterhalb des Heizstreifens 12 ist als durchwegs gleichmäßig dargestellt. Es kann aber von Vorteil sein, die Dicke der Wand in diesem Bereich zu variieren, um eine gewünschte Wärmeverteilung zu erreichen. Beispielsweise kann die Wand l4 in ihren unteren Bereichen unterhalb des Heizstreifens 12 zunehmend dicker sein.

In der Praxis werden die gewellten Abschnitte 100 der Seitenwände 14 durch elektrischen Strom zu einer im wesentlichen der der unteren ebenen Abschnitte 108 gleichen Temperatur aufgeheizt, was aber einen größeren Wärmefluß zu der oberen Schmelzkammer 60 bewirkt. Die inneren Wärmeübergangsflächen der gewellten Abschnitte 100 sind wegen d.Rippen 102 u.Riffen 104 größer als die innere Fläche der ebenen Abschnitte 108. So wird mehr Wärme zum Glas in der Schmelzkammer 60 durch die gewellten Abschnitte 100 gebracht. Die Wärmemenge kann durch die Größe und die Anzahl der Rippen 102 und Rillen 104 gesteuert werden. In der Praxis wurden mit Rippen , deren Höhe h (she. Fig. 2) von 0,3-bis 1,2 cm

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beträgt, gute Ergebnisse erzielt, wobei die Rippen einen Abstand d von 1,2 bis 2,5 cm hatt und die Wandstärke etwa 0,75 mm (0,030") beträgt. . · '

Fig. 6 zeigt die Zufuhreinrichtung 90, die bis auf das Heizelement 92 der Zufuhreinrichtung 10 gleicht.

Fig. 7 zeigt eine bis auf den Heizstreifen der

Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung 10 ähnliche Zufuhreinrichtung 120. Die Zufuhreinrichtung 120 besitzt einen perforierten flachen Heizstreifen 122, der parallel zur Bodenwand 124 angeordnet .' ist. Die gleichmäßig dicken Seitenwände 126 besitzen jeweils einen oberen gewellten Seitenwandabschnitt 127, der sich von der Oberkante der Zufuhreinrichtung nach unten bis zur oberen Oberfläche des Heizstreifens 122 erstreckt. Die Rippen und Rillen der gewellten Abschnitte 127 erstrecken sich zwischen den Endwänden 128 in einer zur Bodenwand 124 parallelen Richtung.

Fig. 8 zeigt eine andere erfindungsgemäße Zufuhrein- .-richtung 1-30; Die Zufuhreinrichtung 130 gleicht bis auf die· aufrechtstehenden Seitenwände 132 der Zuführeinrichtung 10. Diese Seitenwände,- die eine gleichmäßige Dicke besitzen, sind in ihrer gesamten Höhe gewellt. Ihre abgerundeten Rippen 134 und Rillenl36 verlaufen parallel zur Bodenwand 138 wie die Rippen io2 und^Rillen 104 der Zufuhreinrichtung 10. So bewirken diese Wellungen sowohl für den oberen Schmelzbereich als auch für den unteren Vorratsbereich der Zufuhreinrichtung 130 eine größere Wärmeübergangsflache. Deshalb wird bei gleicher Wand-

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- yr -

temperatur mehr Wärme zum Glas in der Zufuhreinrichtung 130 übertragen, als es bei einer Zufuhreinrichtung, die ebene aufrechtstehende Seitenwände hat, geschehen könnte.

Fig. 9 veranschaulicht eine andere erfindungsgemäße Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen. Diese Zufuhreinrichtung 140 besitzt gleichmäßig dicke senkrechte Seitenwände 142, die den Seitenwänden 14 der Zufuhreinrichtung 10 gleichen. D.h., die aufrechtstehenden Seitenwände 142 haben jeweils einen oberen gewellten Abschnitt 144 für die obere Schmelzkammer wie bei der Zufuhreinrichtung IO. Zusätzlich hat die .Zufuhreinrichtung 140 Endwände 146 mit jeweils einem oberen gewellten Abschnitt für den Schmelzbereich. Die gewellten Abschnitte 144 und 148 verlaufen von der oberen Wand 149 abwärts entlang ihrer jeweiligen Seitenwände bzw. Endwände bis zur oberen Oberfläche des perforierten Heizstreifens 15Ο der Zufuhreinrichtung. Die gewellten Abschnitte 144 bzw. 148 besitzen langgestreckte abgerundete Rippen 152 bzw. 154, die durch langgestreckte Rillen 156 bzw. 158 getrennt sind; diese Viellungen erstrecken sich parallel zur Bodenwand 160 und sind von gleicher Größe.

Der Heizstreifen 15Ο besitzt zwei geneigte Abschnitte und 164, die abwärts zu den Seitenwänden 142 geneigt sind.

Die Anschlüsse 166 befinden sich an den Endwänden 168.

Die gewellten Abschnitte 144 führen einen stärkeren elektri-

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sehen Strom als die unteren verbleibenden und ebenen Abschnitte der Seitenwände 142, weil die gewellte Form der Wand eine größere Querschnittsfläche in Stromrichtung liefert. Die Rippen 154 und Rillen 158 der gewellten Abschnitte 148 verlaufen jedoch quer zur Richtung des Stromflusses, zwischen den Anschlüssen 16 6 und über die obere V7and 149. Deshalb stellt diese gewellte Anordnung eine vergrößerte Leiterlänge dar (keinen vergrößerten Querschnitt). Eine vergrößerte Länge erhöht den Widerstand. Folglich fließt ein geringerer elektrischer Strom zwischen den Anschlüssen 166 durch die obere Wand 149 als durch die Abschnitte 144.

So sieht man, daß die Wände der Zufuhreinrichtung so gestaltet werden können, um den elektrischen Strom zu steuern und eine erhöhte innere Wärmeübergangsflache zu schaffen.

Fig. 10 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung für Glasperlen. Diese Zufuhreinrichtung 180 besitzt gleichförmig dicke ebene Endwände 1-8-2 mit den Anschlüssen 184 und gleichmäßig dicke senkrechte Seitenwände 186, die jeweils einen gewellten Abschnitt 188 besitzen. Die langgestreckten abgerundeten Rippen 190 und Rillen 192 des gewellten Abschnitts 188 verlaufen senkrecht zur Bodenwand 194 der Zufuhreinrichtung 180. Das bewirkt, daß zwischen den gewellten Abschnitten 188, wie bei den gewellten Endwändenabschnitten 148, ein geringerer elektrischer Strom fließt. Daher fließt fein starker Strom durch die oberen ebenen Wandabschnitte 196 der Se'itenwände 186, die deshalb auf·, eine höhere Temperatur als die gewellten Abschnitte 188 aufgeheizt v/erden.

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- ν*

Die Zufuhreinrichtung. l80 ist mit einem ebenen Heizstreifen 198 dargestellt, der sich in einer Ebene parallel zur Bodenwand IiM erstreckt.

Fig. 11 veranschaulicht eine weitere erfindungsgemäße Schmelzfluß-Zufuhreinrichtung 200, die aufrechtstehende Seitenwände 202 besitzt, Anschlüsse 204 an den Endwänden und einen perforierten flachen waagerechten Heizstreifen 206. Die Seitenwände 202 besitzen jeweils ein gewelltes Feld oder Bereich 208 unterhalb des Heizstreifens 206. Die abgerundeten Ripper 210 und Rillen212 des gewellten Feldes 208 verlaufen schräg, d.h. mehr senkrecht als waagerecht orientiert. Deshalb stellen die Felder 208 für den elektrischen Strom, der zwischen den Anschlüssen 204 durch die Seitenwände 202 fließt, einen größeren Widerstand dar. Deshalb neigen die Felder 208 während der.Fadenher-· Stellungsvorgänge dazu, kälter als die umgebenden Bereiche der Seitenwände 202 zu sein. Natürlich kann der Betrag der Neigung für die Rippen 210 und Rillen212 verändert werden, um einen Widerstand zu erhalten, wie er für den zwischen den Anschlüssen 204 durch die Seitenwände 202 fließenden Strom gewünscht wird. Beispielsweise können die Rippen 210 und Rillen212 horizontal . angeordnet .sein, um den Widerstand zu verkleinern; bei dieser Anordnung der Wellungen würden die Felder 208 heißer als die umgebenden Bereiche der Seitenwände 202 werden.

Man erkennt, daß Wandfelder benützt werden können, um geringere Temperaturänderungen in gewünschten Bereichen einer Zufuhreinrichtung zur Steuerung der Glastemperatur hervorzurufen.

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Fig. 12 veranschaulicht einen Wandabschnitt 220 für eine Zufuhreinrichtung, die den in den Zeichnungen dargestellten gleicht. Der Abschnitt 220 besitzt eine ebene äußere Oberfläche 222 und eine gewellte innere Oberfläche 224 mit langgestreckten abgerundeten Rippen 226 und Rillen 228. So bewirkt eine Wand, die wie der Abschnitt 220 gestaltetest, gleich den anderen hier besprochenen gewellten'Wandteilen von Zufuhreinrichtungen eine größere Wärmeübergangsfläche. Die Wandstärke ändert sich aber im Gegensatz zu den anderen gewellten Wandteilen.

Fig. 13 veranschaulicht einen Wandabschnitt 230 für eine erfindungsgemäße Zufuhreinrichtung. Der Abschnitt 230 besitzt eine ebene äußere Oberfläche 232 und eine innere Oberfläche 234, die in Abstand stehende, schneidenförmige verjüngte Rippen 236 und Rillen 238 aufweist. .

Die Rippen und Rillen der Wandabschnitte 220 und 230 kennen so verlaufen, wie es in bezug auf die gewellten Wandabschnitte der besprochenen Zufuhreinrichtungen bereits erläutert wurde.

Fig. 14 veranschaulicht einen Wandabschnitt 240 und einen Heizstreifen 242, wobei der Wandabschnitt eine gleichförmige Dicke aufweist und gewellt ist. Aber die Wellungen 244 (Rippen und Rillen) oberhalb des Heizstreifens 242 sind größer als die Wellungen 246 unterhalb des Streifens 242. Dieser Wandtyp kann bei einer Zufuhreinrichtung, die der in Fig.8 dargestellten Zufuhreinrichtung 13Ο gleicht, benutzt werden. Die Wellungen

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unterhalb des Heizstreifens sind mit dem Vorratsbereich der Zufuhreinrichtung verbunden und die Wellungen oberhalb des Heizstreifens mit dem Schmelzbereich. Deshalb wird mehr Wärme zu den Stoffen im Schmelzbereich übertragen.

Fig. 15 zeigt einen Wandabschnitt 250 für eine Zufuhreinrichtung gemäß Vorbeschreibung. Der Abschnitt 250 besitzt eine ebene äußere Wandfläche 252 und eine innere Wandfläche 254, die einzelne erhöhte Teile 256 aufweist, die als würfelförmige Vorsprünge dargestellt sind. Diese Vorsprünge bewirken eine größere Wärmeübergangsfläche.

Eine Schmelztluß-Zufuhreinrichtung, die Wände mit erhöhten Teilen besitzt, schafft eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeübergang. Dies ist äußerst wichtig bei der überführung von Mineralstoffen, wie beispielsweise Glasperlen, in einen wärmeerweichten Zustand. Ein kalter mineralischer Stoff in Perlenform kann thermische Schauer durch eine Büchse schicken. Ein erhöhtes Wärmeübergangsvermögen von größeren inneren Oberflächenbereichen kann aber diese Neigung zu thermischen Schwankungen buchstäblich umgehen. Gleichmäßigere Temperaturen und deshalb Viskositäten werden während der ganzen Fadenherstellungsvorgänge eingehalten.

Während das hier beschriebene Gerät Zufuhreinrichtungen zum Schmelzen von Glasperlen gezeigt hat, können andere Materialgestaltungen verwendet werden. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Zufuhreinrichtungen mit Glasstücken wie

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Claims

Patentansprüche

1. Zufuhreinrichtung zur Lieferung wärmeerweichten mineralischen Stoffes im fadenbildenden Zustand zur Bildung von Schmelzflüssen aus Glas bei der Herstellung von Glasfaden, gekennzeichnet, durch eine Bodenwand (38), mit öffnung durch die geschmolzenes Glas in der Zufuhreinrichtung als Schmelzflüsse (16) abgegeben wird, um diesen Schmelzfluß (16) zu Glasfäden (20) zu verjüngen, miteinander verbundene gegenüberstehende Wände (14,40), die sich im allgemeinen senkrecht von der Bodenwand (38) wegerstrecken, wobei mindestens eine dieser Wände (14,40) einen gewellten Bereich besitzt, um in diesem Bereich eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeübergang zu schaffen, und Einrichtungen zum Aufheizen der Zufuhreinrichtung.

2. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 1 für wärmeerweichbare Mineralien, gekennzeichnet durch eine Kammer (42) , die eine öffnung (28) für die Zufuhr ungeschmolzenen mineralischen Materials zur Umwandlung in einen fließfähigen wärmeerweichten Körper besitzt, eine Bodenwand (38), mit mindestens einer Mündungsöffnung zur Abgabe des fließfähigen wärmeerweichten Stoffs als Schmelzfluß (16) , miteinander verbundene aufrecht und gegenüberstehende Endwände (40) und Seitenwände (14), die sich im allgemeinen senkrecht von der Bodenwand (38) wegerstrecken, wobei mindestens ein Abschnitt einer der gegenüberstehenden Seitenwände (14) einen gewellten Bereich hat, der sich zwischen den Endwänden (40) erstreckt, um eine vergrößerte Oberfläche für den

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Wärmeübergang zu schaffen, und Einrichtungen zur Aufheizung der Zufuhreinrichtung.

3. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen perforierten Heizstreifen (12), der sich über das. Innere der Zufuhreinrichtung (10) im Abstand oberhalb der Bodenwand (38) erstreckt, wobei die erhöhten Abschnitte im Abstand weiter oberhalb der Bodenwand (38) als der Heizstreifen

(12) angeordnet sind.

4. Elektrisch beheizte Zufuhreinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 mit elektrischer Beheizung gekennzeichnet durch eine elektrisch leitende Bodenwand (33) mit Mündungsöffnungen zur Abgabe des geschmolzenen Glases als Schmelzflüsse (16) , ein erstes Paar von im Abstand gegenüberstehenden elektrisch leitenden Wänden (40), wobei sich jede der Wände (4O) im allgemeinen senkrecht von der Bodenwand (3 8) wegerstreckt, ein zweites Paar von im Abstand gegenüberstehenden elektrisch leitenden Wänden (14), wobei sich jede Wand (14) des zweiten Paars im allgemeinen senkrecht von der Bodenwand (38) wegerstreckt und mit dem ersten Paar von Wänden (40) verbunden ist, und durch jeweils einen elektrischen Anschluß (46), der jeweils mit einer Wand(40)des ersten Paars verbunden ist, wobei mindestens eine der Wände (14) des zweiten Paars einen gewellten Abschnitt mit gleichförmiger Wandstärke besitzt, und dieser Abschnitt zwischen dem ersten Paar verläuft, um eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeübergang zu schaffen.

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5. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen des gewellten Abschnitts sich in zur Bodenwand (38) paralleler Richtung erstrecken.

6. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen des gewellten Abschnitts sich in einer zur Bodenwand (38) im allgemeinen senkrechten Richtung · erstrecken.

7. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand (40) des ersten Paars Wellungen besitzt, die sich zwischen dein zweiten Paar von Wänden (14) in einer im allgemeinen zur Bodenwand (38) parallelen Richtung erstrecken.

8. Zufuhreinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie gegenüber im Abstand stehende elektrisch leitende Seitenwände (14) besitzt, gegenüber im Abstand stehende elektrische Endwände (40)/ die mit den Seitenwänden (14) verbunden sind, eine elektrisch leitende Bodenwand (38) , die mit den Seitenwänden (14) und den Endwänden (40) verbunden ist, wobei diese Bodenwand (38) Mündungsöffnungen aufweist, um das geschmolzene Glas als Schmelzflüsse (16) abzugeben, eine elektrisch leitende obere Wand (30), die mit den Seitenwänden (14) und den Endwänden (40) verbunden ist, wobei die obere Wand (30) eine Versorgungsöffnung (28) aufweist, durch die Glasperlen (26) in das Innere der Zufuhreinrichtung (10) geschickt

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v/erden, einen perforierten elektrisch leitenden Heizstreifen (12), der sich über das Innere der Zufuhreinrichtung·(10) im Abstand oberhalb der Bodenwand (38) erstreckt und das Innere in einen oberen Schmelzbereich (60) und einen unteren Vorratsbereich (62) teilt, der das aus den Perlen gebildete geschmolzene Glas hält, und elektrische Anschlüsse (46) an den Endwänden (40), durch die die Zufuhreinrichtung (10) mit elektrischem Strom versorgt wird, wobei die Seitenwände (14) durchwegs gleichmäßig dick sind und jeweils eine innere gewellte Oberfläche von in Abstand stehenden Ianggest3:ecken Rippen und Rillen aufweisen, wobei diese Viellungen sich in einer zur Bodenwand (38) im allgemeinen parallelen Richtung oberhalb des Heizstreifens (12) erstrecken, um für das Glas im oberen Glasschmelzbereich (60) der Zufuhreinrichtung (10) eine vergrößerte innere.Wärmeübergangsfläche zu schaffen.

9. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Rippen 104 und Rillen 102 abgerundet sind.

10. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Rippen und Rillen sich über den gesamten Abstand zwischen den Endwänden (40) erstrecken.

11. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Endwände (146) besitzt, die jeweils oberhalb des Heizstreifens (150) eine innere gewellte Oberfläche (140) mit in Abstand stehenden langgestreckten Rippen und Rillen auf-

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v/eisen, die sich in einer zur Bodenwand (160) im allgemeinen senkrechten Richtung erstrecken.

12. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Rippen und Rillen der inneren Oberfläche der Seitenwände (142) und der Endwände gleich groß sind.

13. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (132) unterhalb des HeizStreifens (242) jeweils eine innere gewellte Oberfläche mit in Abstand stehenden langgestreckten Rippen und Rillen besitzen, die sich zwischen den Endwänden in einer zur Bodenwand (138) im allgemeinen senkrechten Richtung erstrecken.

14. Zuführeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Rippen (246) unterhalb des Heizstreifens (242) kleiner sind als die langgestreckten Ränder (244) oberhalb des Heizstreifens (242).

15. Zufuhreinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet, durch eine Einrichtung (18), um die Schmelzflüsse (16) zu Glasfaden (20) zu verjüngen.

16. Zufuhreinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (18) ein Gebläse zum Ablassen von Strahlen eines Strömungsmittels ist.

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17. Zufuhreinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere
Oberfläche von mindestens einer der gegenüberstehenden Seitenwände (230) langgestreckte schneidenförmige erhöhte Abschnitte (236) besitzt, die sich in einer zur Bodenwand (38) im allgemeinen parallelen Richtung erstrecken, um eine vergrößerte
Oberfläche für den Wärmeübergang zu schaffen.

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