DE2634281A1

DE2634281A1 - Vorrichtung zum ziehen von glasfasern

Info

Publication number: DE2634281A1
Application number: DE19762634281
Authority: DE
Inventors: Jun Charles Haley Coggin
Original assignee: Kaiser Glass Fiber Corp
Current assignee: Kaiser Glass Fiber Corp
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1977-02-03
Also published as: FR2335460A1; DE2634281C3; BE844554A; SE8103102L; FR2335460B1; ZA764196B; IN148692B; SE8103103L; SU1072798A3; FR2327968B1; GB1550903A; NZ181569A; JPS5215631A; FR2335459A1; US3988135A; SE423532B; CA1087856A; JPS5514072B2; AU1629276A; SE7608163L

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Kaiser Glassfiber Corp. 247/13

Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern mit einer einen Ziehbereich beinhaltenden, vorsprungfreien Düsenplatte, die von eng nebeneinander liegenden Ziehdüsen durchlöchert ist, und deren Unterseite im wesentlichen eben ist, wobei auf der Oberseite der Düsenplatte fest damit verbundene Versteifungsrippen angeordnet sind, die sich über den Ziehbereich erstrecken.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DT-OS 25 01 216 bekannt. Die Düsenplatte weist dabei eine im wesentlichen ebene Unterseite auf, gegen die eine Gasströmung gerichtet ist, die eine Kühlung und eine Fasereinschnürung bewirkt. Damit sind jegliche über die Unterseite der Düsenplatte hervorragende Nippel, Spitzen oder dergleichen entbehrlich. Letztere waren

ORiGJNAL INSPECTED

60 9-8 86/1109

263428

bisher erforderlich, um die Fasern zu kühlen und sie voneinander getrennt zu halten, also eine Benetzung der Unterseite zu verhindern. Die Düsenplatte wird dadurch im Aufbau sehr kompliziert und außerdem ist die Dichte der Düsen innerhalb der Platte nur sehr begrenzt oder aber es muß eine sehr große Düsenplatte verwendet werden, die nur sehr schwer gleichmäßig zu kühlen ist und daher oftmals in einem Arbeitsgang Fasern unterschiedlichen Durchmessers liefert. Außerdem sind bei diesen Düsenplatten große Mengen von Edelmetallegierungen notwendig, was die Herstellungskosten entsprechend emportreibt.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung nach der genannten Druckschrift vermeidet die dargelegten Nachteile und kommt zu wesentlich besseren Resultaten hinsichtlich der Düsendichte, Kosten usw. Durch die größere Dichte der Düsen innerhalb der Düsenplatte ist sie selbstverständlich auch weniger formstabil, was dadurch kompensiert wird, daß auf ihrer Rückseite T-förmige Stege nebeneinanderliegend aufgebracht sind. Dennoch kann es bei besonders großen Belastungen vorkommen, daß sich die Düsenplatte in der nicht durch die Stege ausgesteiften Richtung leicht durchbiegt, was unerwünscht ist. Auch die aus der US-PS 3 492 104 bekannte V-förmige Aussteifung der Düsenplatten reicht nicht aus, um diese bei großen Belastungen deformationsfrei zu halten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern zu schaffen, bei der die

Düsenplatte auch bei größter Wärme- und Druckbeanspruchung weitgehend deformationsfrei bleibt, bei der die Dicke der Düsenplatte reduziert und/oder die Düsendichte pro Flächeneinheit erhöht werden kann, mit der eine bessere Dosierung der zulaufenden Glasschmelze zu der Düsenplatte erreicht wird und mit der die

609886/1108

Glasschmelze unmittelbar über der Düsenplatte gleichmäßiger erwärmt werden kann. ■--■--. ,

Die Erfindung besteht darin, daß die "Versteifungsrippen in einander kreuzenden Richtungen angeordnet und an Stoßstellen und gegebenenfalls an " Kreuzungspunkten fest miteinander verbunden sind, daß mit den Versteifungsrippen in einem Abstand zur Oberseite der Düsenplatte eine Versteifungsplatte fest verbunden ist, die im wesentlichen deckungsgleich mit dem Ziehbereich der Düsenplatte und mit einer Vielzahl eng nebeneinanderliegender Öffnungen durchlöchert ist, deren Gesamtströmungswiderstand geringer als der Gesamtströmungswiderstand der Ziehdüsen in der Düsenplatte ist. . ·

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die dann mit einem an sich bekannten aus feuerfestem Material bestehenden Durchführungsblock versehen ist, ist vorgesehen, daß der Durchführungsblock mit einer an ihrer Ober- und Unterseite geöffneten Kammer'versehen ist, wobei die Düsenplatte die Öffnung an der Unterseite des Durchführungsblockes überdeckt und an dieser befestigt ist. Bei einer derartigen Anordnung kann der Durchführungsblock mühelos von einem Fließblock, mit dem er im allgemeinen verwendet wird, unterbrochen werden. Außerdem ist die Düsenplatte innerhalb des Durchführungsblockes in sich durch eine Versteifungsplatte verstärkt, die als Filter für das durchgezogene Glas, als Mittel gegen eine Deformation der Düsenplatte und als Teil einer Aufbereitungskammer dient, die sicherstellt, daß das Glas bei einer hohen, gleichbleibenden Temperatur gezogen wird. Der letztgenannte Vorteil wird dadurch erreicht, daß die Düsenplatte und die Versteifungsplatte Teil eines Widerstands-Heiz-Kreislaufs bilden.

6098SS/1 I

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Fließblock hoch verschleißfest und unempfindlich gegen schroffe Temperaturänderungen ausgebildet.

Die Erfindung und ihre weiteren Vorteile werden nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist; es bedeuten:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im

Schnitt, der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 1A eine Seitenansicht, teilweise im

Schnitt, eines Düsenstockes,

Fig. 2 eine Frontansicht der erfindungs

gemäßen Vorrichtung (um 90° gegenüber Fig. 1 gedreht),

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Fließ

blocks und des Durchführungsblocks gemäß Fig. 1, im vergrößerten Maßstab

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der

Linie 4 - 4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der

Linie 5 - 5 in Fig. 4,

609885/1108

Fig. 6 eine Querschnittsansicht· des Fließ

blockes und des Durchführungsblockes gemäß Fig.2, im vergrößerten Maßstab

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Unterseite

des Durchführungsblockes, teilweise im Schnitt, entlang der Linie 7-7 in Fig. 1,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 4

eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht entlang der

Linie 9 - 9 in Fig. 8 und

Fig. 10 eine Seitenansicht eines Ausführungs

beispiels der Erfindung im Zusammenhang mit einer herkömmlichen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist gezeigt, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung in die Unterseite eines Direktschmelzvorherdes ( direct melt forehearth) eingearbeitet ist. Das geschmolzene Glas trägt das Bezugszeichen 10. Die Unterseite des Schmelzherdes enthält einen Fließblock 12, der erfindungsgemäß ausgebildet ist. Der Fließblock 12 besteht im wesentlichen aus einer Innenschicht 14,die aus einem hochgradig hitze- und glasbeständigem Material hergestellt ist, wie z.B. Zirkon, und einer Außenschicht 16, die aus einem

80988S/110

Material mit großer Unempfindlichkeit gegenüber schroffen Temperatur Sprüngen hergestellt ist, z.B. aus dem unter dem Namen "Mullit" bekannten Material. Ein Fließkanal 18 verläuft durch den Fließblock 12 hindurch und ist mit einem Belag 20 aus Platinfolie ausgekleidet. Der Folienbelag 2 0 bedeckt den Fließkanal 18 vollständig und darüber hinaus die periphere Fläche 22 und 24 (Fig. 3) am oberen und unteren Ende des Fließkanals. Der Platinbelag 2 0 schützt den Fließkanal 18 vor Erosion und Abspaltungen, die anderenfalls durch das Fließen des heißen Glases verursacht werden können. Wegen der nur geringen Abmessung des Fließkanals 18 ist die Verwendung von Platin vom wirtschaftlichen Standpunkt her angemessen. Die geringe Abmessung ist wegen der hohen Düsendichte innerhalb des Durchführungsblockes der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. Durch den Belag 2 0 ist die Verwendung eines gegenüber schroffen TemperaturSprüngen unempfindlichen Materiales, wie z.B. dem unter dem Namen "Mullit" bekannten Aluminiumsilikat für die äußere Schicht 16 des Fließblockes 12 möglich, weil diese Schicht vor einer direkten Berührung mit geschmolzenem Glas geschützt ist.

Durch die geringe Abmessung tritt in dem Fließkanal eine höhere Fließgeschwindigkeit von geschmolzenem Glas auf als bei den größeren Öffnungen herkömmlicher Fließblöcke. Durch die höhere Fließgeschwindigkeit wird die Bildung von stehendem oder nur langsam fließendem Glas, wodurch Kristallwachstum entstehen kann, vermieden. Außerdem ist das Glas thermisch homogener als Glas, das durch die vergleichsweise große Öffnung eines konventionellen Fließblocks hindurchfließt. Beispielsweise beträgt der Durchmesser des Fließkanals 18 ungefähr 5 cm, was einer Fläche von ca. 19 cm² entspricht, wohingegen ein typischer Kanal herkömmlicher Art eine Durchtrittsöffnung von

1108

5 χ 36 cm aufweist, was einer Fläche von ungefähr 180 cm² entspricht.

Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des beschriebenen Fließblockes zur Installation in einem herkömmlichen direkten Schmelzherd, der für einen herkömmlichen Durchführungsblock vorgesehen ist, zeigt die Fig. 10. Es ist zu erkennen, daß der untere Block des üblichen direkten Schmelzherdes entfernt und durch eine spezielle Glas-Berührschicht 16a mit einem relativ kleinen Fließkanal 18a ersetzt ist, der mit einem Platinbelag 20a ausgekleidet ist. Die' obere Schicht 14a des Fließblocks weist die übliche, große Durchtrittsöffnung auf, durch die das Glas zu dem kleineren, platinbelegten Kanal in der unteren Spezialschicht 16a gelangt. Ein Durchführungsblock 26 (Fig. 1) schließt sich an die untere Spezialschicht an, wie im folgenden noch beschrieben wird. Die Spezialschicht 16a deckt die relativ große Öffnung in der Innenschicht 14a weitgehend ab und besteht aus einem gegen schroffe Temperaturunterschiede unempfindlichen Material, wie z.B, "Mullit ".

Der Begriff "Platin", der zur Spezifizierung des Belags benutzt ist und hiernach noch für andere Teile der Vorrichtung benutzt werden wird, umfaßt ebenfalls Legierungen aus Platin, wie natürlich auch reines Platin. Z.B. kann damit eine Platin-Rhodium-Legierung gemeint sein, die ggfs. durch Zirkonerdegranulat stabilisiert ist.

Der Durchführungsblock 26 ist lösbar unter dem Fließblock 12 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Unterseite der Außenschicht. 16 befestigt. Das geschieht mit Hilfe eines

« Rahmens, zu dem die Winkel 28 gehören, die in die Seiten und

die Unterseite des Durchführungsblockes 26 eingreifen und diesen

609885/1108

ausgerichtet zu dem Fließkanal 18 halten.

Der Durchführungsblock 26 besteht aus dem eigentlichen Block 30, in dem sich eine Kammer 32 befindet, die an der Oberseite und an der Unterseite des Blockes geöffnet ist. Die Kammer 32 ist mit dem Fließkanal 18 ausgerichtet, wenn der Durchführungsblock 26 sich in seiner funktionsgemäßen Lage befindet. Bei einer Blickrichtung gemäß Fig. 1 u. 3 ist zu erkennen, daß die Seitenwände der Kammer in seitlicher Richtung von der Oberseite zur Unterseite des Blockes 30 auseinanderstreben. Bei einer Blickrichtung gemäß Fig. 2 und 6 (um 90° gegenüber der Blickrichtung gemäß Fig. 1 u.3 gedreht) ist zu sehen, daß die Seitenwände der Kammer von der Ober- zur Unterseite zusammenlaufen.

Das Innere der Kammer 32 ist mit einem Belag 34 aus Platinfolie ausgekleidet, wobei dieser über das obere, offene Ende der Kammer 32 hinausreicht und insbesondere die Oberseite des Blocks 30 teilweise in Form eines Kragens 36 bedeckt. Bei der funktionsgemäßen Lage des Durchführungsblockes 26 unter dem Fließblock 12 wirkt der Kragen 36 als flach aufliegende Dichtung mit der außenliegenden, peripheren Fläche 24 des Belages 20 (Fig. 3) zusammen. Das offene untere Ende der Kammer 32 wird durch die erfindungsgemäße Düsenplatte 38 abgedeckt, die aus Platin besteht und an der Unterkante des Belages 34 ringsherum flüssigkeitsdicht und elektrisch leitend befestigt ist.

Dia Düsenplatte 38 weist eine ebene Form auf, die dem offenen, unteren Ende der Kammer 32 entspricht. Die Düsenplatte ist mit einem von Löchern durchdrungenen Ziehbereich 40 versehen.

6098gS/1108

der sich annähernd über die gesamte Breite der Platte, wie in Fig. 2 und 6 gezeigt, und über den größten Teil der Länge der Platte erstreckt, gezeigt in den Fig. 1 und 3. Wie am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, weist die Düsenplatte auf jeder Seite des Ziehbereiches einen von Löchern freien Sumpfbzw. Sammelbereich 42 auf. Die Unterseite der Düsenplatte ist eben (also platt) über den gesamten Ziehbereich 40, es stehen also keine Nippel oder Spitzen vor.

Die Düsenplatte 38 ist mit Hilfe einer eierklstenähnlichen Struktur, die fest mit ihrer Innenseite verbunden ist, versteift. Die Struktur umfaßt durchbohrte Rippen 44, die sich quer über die gesamte Platte erstrecken und eine durchlöcherte Versteifungsplatte bzw. einen Versteifungsschild 46, die bzw. der mit dem Ziehbereich 40 deckungsgleich ist und sich über die Versteifungsrippen 44 in parallelem Abstand zur Oberfläche der Düsenplatte erstreckt. Die Rippen 44 bestehen aus demselben Material wie die Düsenplatte 38 und die Versteifungsplatte 46 (also Platin) und sind mit den beiden Platten durch Schweißen oder einen Diffusionsverbund verbunden. Die Verbindung, die einer Fertigung aus einem Stück gleicht, kann der Fig. 5 entnommen werden, in der die Düsenplatte, die Rippen und die Versteifungsplatte als eine integrale Struktur ohne Verbindungsstellen gezeigt ist. Fig. 4 ist zu entnehmen, daß die Rippen 44 in derselben Weise an den Seitenwänden des Belages 34 befestigt sind. Die gleichsam aus einem Stück bestehende Einheit der Düsenplatte, der Versteifungsstruktur und des Belages ergibt eine außerordentlich steife Konstruktion, die darüber hinaus elektrisch leitend ist, so daß eine Widerstandsheizung der Düsenplatte und der Versteifungsplatte möglich ist, wie im folgenden noch näher ausgeführt wird.

SO980S/11Ö8

In Fig. 5 wird der Aufbau der Düsenplatte und der Verstexfungsstruktur gezeigt, der für den Fluß des geschmolzenen Glases durch die Düsenplatte und die Struktur verantwortlich ist. Dieser Aufbau besteht einmal aus Ziehdüsen 48 in der Düsenplatte 38, dann aus öffnungen 50 in der Versteifungsplatte 46 und schließlich aus relativ großen Durchbrüchen 52 in den Versteifungsrippen 44. In Fig. 5 ist schematisch angedeutet, wie sich das Glas beim Ziehen durch die Ziehdüsen 48 zu einem Konus bildet und zu einer feinen Glasfaser abgezogen wird. Die Ziehdüsen 48 und die Öffnungen 50 sind so ausgelegt, daß sichergestellt ist, daß geschmolzenes Glas in mindestens so großer Menge durch die Versteifungsplatte hindurchfließt wie durch die Ziehdüsen 48. Die Bemessung der Öffnungen kann nach folgender Formel vorgenommen werden:

_{Q =} N K D⁴ H

V L

dabei bedeuten:

Q Durchsatz

N Anzahl der öffnungen

K Konstante

D Öffnungsdurchmesser

H Höhe zur Glasoberfläche

V Viskosität

L Öffnungslänge (also Plattendicke)

Bei der Anwendung dieser Formel können K, H und V für die entsprechenden Platten als konstant angesehen werden.

eO98g§/1IQg

Die variablen Größen sind also N, D und L.

Die Durchbrüche 52 gestatten ein relativ ungehindertes Fließen des geschmolzenen Glases durch die Rippen 44. Dadurch ist sichergestellt, daß die einzelnen Abschnitte der Düsenplatte zwischen den Rippen ausreichend selbst dann mit geschmolzenem Glas versorgt werden , wenn ein bestimmter Bereich der Versteifungsplatte sich zugesetzt haben sollte. Es ist zweckmäßig, daß die Durchbrüche 52 eine geringere Tiefe als die Tiefe der Rippen 44 aufweisen, wodurch die Rippen fortlaufende Kanten aufweisen, die so an der Düsenplatte und an der Versteifungsplatte befestigt werden, wie wenn es sich um ein einziges Teil handelt. Damit wirken die Rippen als Träger und erzeugen so ein Maximum an Versteifung der Düsenplatte gegen Verformung . Zweckmäßigerweise werden die Düsenplatte und die Versteifungsplatte an den Stellen, wo sie mit den Rippen verbunden sind, nicht perforiert. Dadurch wird zusätzlich die Versteifungswirkung der Rippen maximiert.

Die im Vorhergehenden beschriebene Versteifungsstruktur dient auch zum Abschirmen gegen das Eintreten von Blasen, Knoten, abgelösten Belägen und anderen Fremdkörpern in die Düsen der Düsenplatte. Das ist besonders vorteilhaft, da die Anwesenheit solcher Fremdkörper in den Düsen der Düsenplatte mit Sicherheit zu einem "break-out" der aus diesen Öffnungen gezogenen Fasern und dann zum Überschwemmen der Platte führt. Die Versteifungsplatte hat außerdem den Vorteil, daß sie zusammen mit den Rippen der Düsenplatte eine Vorbereitungskammer bildet, die das geschmolzene Glas unmittelbar vor seinem Eintritt in die Düsen der Düsenplatte vor- bzw. aufbereitet.

SO98ÖS/1108

2634287

Diese Vorbereitungskammer wirkt der Tendenz des Glases entgegen, innerhalb des Durchführungsblockes Kanäle zu bilden. Außerdem stellt sie eine Art Erwärmungskammer in unmittelbarer Nachbarschaft zum Ziehbereich dar, was durch einen Stromfluß bewirkt wird, der über Elektrodenanschlüsse 54 der Düsenplatte zu beiden Seiten des Ziehbereiches zugeführt wird. Die Vorbereitungskammer sorgt also dafür, daß das in die Düsen der Düsenplatte eintretende Glas auf eine gleichmäßige und kontrollierte Temperatur gebracht wird.

Zur Erwärmung der Vorbereitungskammer fließt elektrischer Strom durch die Düsenplatte, die Rippen und die Versteifungsplatte. Dabei wird in erster Linie durch den Widerstand die Düsenplatte und Versteifungsplatte erwärmt. Das Maß der Erwärmung jeder Platte kann durch Wahl der Dicke der entsprechenden Platte an die Erfordernisse angepaßt werden.

Die Elektrodenanschlüsse 54 sind direkt auf beiden Seiten der Düsenplatte angebracht. Jeder Elektrodenanschluß ist in Wirklichkeit sogar eine Verlängerung der Düsenplatte. Der Zweck dieser Maßnahme besteht darin, den größeren Anteil des elektrischen Stromes durch die Düsenplatte und die Versteifungsplatte und nur einen kleineren Teil durch die Stirn- und Seitenwände der Fließkammer zu schicken. Bei üblichen Durchführungsblöcken sind die Elektrodenanschlüsse in der Mitte der Stirnseite angebracht und der größere Teil des Stromes wird durch den oberen Bereich der Fließkammer geleitet. Bei manchen Durchführungsblöcken sind sogar in dem oberen Abschirmungsbereich Heizstränge angeordnet, um das Glas im

609885/110$

oberen Bereich und nicht so sehr im Bereich der Düsenplatte zu erwärmen. Der hier beschriebene, im allgemeinen ebene Durchführungsblock erfordert jedoch die größere Hitze in der TSJähe der Düsenplatte, um die Wärmeverluste auszugleichen, die durch den Kühleffekt des auf die Düsenplatte auftreffenden Gasstromes entstehen. Außerdem muß die Düsenplatten-Temperatur sehr schnell auf Temperaturverstellungen während Anfahrens (flood clearing) reagieren.

In Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Versteifungsstruktur für die Düsenplatte dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehend beschriebenen darin, daß die längsverlaufende Rippe 44a sich in Längsrichtung über den Ziehbereich der Düsenplatte erstreckt. Die Rippe 44a ist von ähnlichem Aufbau wie die Rippe 44, weist also umlaufende Kanten und Durchbrüche auf, um einen ziemlich ungehinderten Fluß des Glases dorthindurch zu gestatten. Die Durchbrüche in der Rippe 44a sind mit dem Bezugszeichen 52a versehen. Wie schon bei den Rippen 44 sind auch bei der Rippe 44a diejenigen Bereiche, an denen sie mit der Düsenplatte und der Versteifungsplatte fest verbunden ist, ohne jegliche Öffnungen.

Innerhalb des Durchführungsblockes ist ein Abweiser vorgesehen, der vor dem Eintritt in die Kammer 32 liegt und sich in einem Abstand zu dem unteren Ende des Fließkanals 18 befindet. Der Abweiser 56 ist durch die Seitenwände des Belages 34 der Kammer 32 gehalten, durchlöchert und leicht dachförmig ausgebildet. Wegen der Dachform des Abweisers leitet er in die Kammer 32 eintretendes geschmolzenes Glas seitlich in Richtung der Sammelbereiche 42. Der

6098ÖS/1108

Abweiser 56 sorgt also dafür, daß weniger Glas beim Eintritt in die Kammer in direktem Aufprall auf die Versteifungsplatte 46 gelangt und daß Fremdkörper, wie z.B. feuerfeste Steine oder Kristalle, in die Sammelbereiche geführt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rippen der Versteifungsstruktur unmittelbar neben den Sammelbereichen 42 ohne Durchbrüche. Auf diese Weise werden Fremdkörper, die sich in den Sammelbereichen angehäuft haben, von dem Ziehbereich der Düsenplatte ferngehalten.

Die untere Struktur des Durchführungsblockes wird durch Wärmeaustauschleitungen 58 vervollständigt, die sich durch den Block 30 und um den oberen Abschnitt der Kammer 32 herumziehen. Diese Leitungen weisen eine relativ konventionelle Konstruktion auf und werden dazu verwendet, um das Auslaufen von Glas zwischen dem Durchführungsflansch und dem unteren Belag des Fließblockes zu vermeiden.

In den Fig. 1 und 2 ist gezeigt, wie das Glas zu Fasern durch Ziehen durch die Düsenplatte 38 abgezogen wird. Die Glasfasern 10a, werden durch

eine Vorrichtung 60 zum Aufbringen einer Appretur und eines Binders gegeben, von wo aus sie über einen Sammelschuh 62 gezogen und dann zu einem Sammler und einem Aufwickelmechanismus 64 gelenkt werden. Eine Traverse 66 führt die Fasern hin und her über den Aufwickelmechanismus 64 hinweg. Hinsichtlich der Vorrichtung 60, des Sammelschuhs 62, des Aufwickelmechanismus 64 und der Traverse 66 werden konventionelle Wege beschritten.

Während des Ziehvorganges wird ein Gasstrom von unten gegen die ebene Unterseite der Düsenplatte 38 mit

6098gS/1 108

Hilfe eines Düsenstockes 68 gelenkt. Wie aus der DT-OS 25 01 bekannt ist, dient der Gasstrom dazu, die Fasern zu kühlen und einzuschnüren. Der Düsenstock gemäß der Erfindung ist jedoch insofern von besonderer Konstruktion, da er eine Lenkung des Gasstromes vorsieht. Die Einzelheiten dieser Konstruktion sind den Fig. 1, 1A und 2 zu entnehmen.

Der Düsenstock 68 besteht aus einem Körper mit einem länglichen Auslaßkanal 70, aus dem das Gas aus dem Düsenstock austritt und mit einer Vielzahl von individuellen Durchlässen 72, die über'die gesamte Länge in den Auslaßkanal münden. Innerhalb des Düsenstockes sind Führungselemente 74 angeordnet, die eine divergierende Öffnung von jedem der Durchlässe 72 zu dem Auslaßkanal 70 bilden.

Zu dem Düsenstock 68 gelangt das Gas über einen Verteiler 76, der seinerseits das Gas durch eine Zuleitung 78 erhält und über Rohre 80 den entsprechenden Durchlässen 72 zuführt. Je,des Rohr 80 ist an dem Verteiler 76 mit Hilfe eines Ventils befestigt, das einen veränderbaren Durchtrittsquerschnitt aufweist. Auf diese Weise kann jedes Ventil 82 einzeln zur Regulierung des Gasstromes zu den entsprechenden Durchlässen verwendet werden. Ein Manometer 84 ist mit dem Innenraum des Verteilers verbunden und zeigt den darin vorherrschenden Druck an.

Mit Hilfe eines derartigen Düsenstockes und Verteilers kann der Gasstrom auf die Unterseite der Düsenplatte wahlweise über der Breite der Platte verändert werden, so daß die gewünschte Trennung der von der Düsenplatte abgezogenen Glaskonen erhalten bleibt. Außerdem kann die Wirkung des auf die Unterseite der Düsenplatte aufprallenden Gasstromes mit Hilfe

80988S/1108

einer Befestigung beeinflußt werden, mit der der Neigungswinkel, mit dem das Gas auf die Unterseite der Platte auftrifft, verstellbar ist. Diese Befestigung weist die Form einer bogenförmigen Platte 86 zu beiden Seiten des Düsenstockes auf, an denen der Düsenkörper mit Hilfe von durch die Platten hindurchragenden Schrauben befestigt ist, die jeweils in Gewinde an der Seite des Düsenstockes eingreifen. Der Düsenstock ist in relativ zu den bogenförmigen Platten 86 wählbaren Winkelpositionen festgeklemmt, wozu gekrümmte Schlitze 90 in den gekrümmten Platten vorgesehen sind, durch die Befestigungsschrauben 92 hindurchragen und in ein Gewinde innerhalb des Düsenstockkörpers hineinfassen. Zur Einstellung des Neigungswinkels des Düsenstockes ist es lediglich nötig, die Befestigungsschrauben 92 zu lösen und den Düsenkörper um die Schrauben 88 in die gewünschte Postition zu schwenken. Nach Erreichen der gewünschten Position werden die Befestigungsschrauben 92 wieder gegen die Platten 86 geschraubt, wodurch die Winkelposition des Düsenstockes fixiert ist.

Der Aufbau des Fließblocks und des Durchführungsblocks gemäß der Erfindung ist besonders vorteilhaft, da er den Abbau des Durchführungsblocks für Überholungsarbeiten und Inspektionen erleichtert. Zum Abbau ist es lediglich notwendig, das Glas innerhalb des Fließkanals 18 erstarren zu lassen. z.B. durch Spülen der Unterseite des Durchführungsblockes mit Hilfe eines Kühlmediums, und dann den Durchführungsblock abzubrechen. Das Abbrechen bereitet keine besonderen Probleme, weil die Fläche des abzubrechenden Glases relativ klein ist und kein Bauteil des Durchführungsblockes in den Fließkanal 18 hineinragt. Die Anwendung eines Kühlmediums, wie z.B. Wasser, zur Einfrierung des Glases hat keinen schädlichen Einfluß auf die Struktur des

Durchführungsblockes und des Fließblockes, da alle diejenigen Bereiche, die dem Kühlmedium ausgesetzt sind, aus einem Material hergestellt sind, das gegen schroffe TemperaturSprünge unempfindlich ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die innere Schicht 14 des Fließblockes durch die äußere
Schicht 16 vor dem Kühlmedium geschützt ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand einiger ausgewählter Zahlenbeispiele weiter erläutert:

Beispiel A

Düsenplatte Legierung Düsendurchmesser Düsenabstand Plattendicke Düsenmuster

Ziehbereich Plattenahmessung Versteifungsplatte

Rippen

Rippen ab s tand Leistung eingestellte Temperatur Ausstoß

795 Düsen 90% Platin, 10% Rhodium 0,119 cm 0,178 cm 0,152 cm

5 Bereiche, 11 Reihen wechselweise 14 und 15 Düsen, insgesamt 159 Düsen pro Bereich 2,61 cm χ 8,89 cm 3,81 cm χ 15,24 cm

1130 Düsen, Öffnungsdurchmesser 0,119 cm, Plattendicke. 0,0381 cm 0,102 cm χ 0,787 cm χ 3,81 cm 1,78 cm

1210^eC bis 1260⁰C 14,5 kg/h bis 2 3,4 kg/h

609885/1

Beispiel B

Düsenplatte Legierung

Düsendurchmesser Düsenabstand Plattendicke Düsenmuster

Ziehbereich Plattenabmessung Versteifungsplatte offnungsdurchmesser Plattendicke Rippen

Rippenabstand Leistung eingestellte Temperatur Ausstoß

798 Düsen

80% Platin, 20% Rhodium für den Durchführungsblock, alles übrige: 20% Platin, 10% Rhodium

0,119 cm 0,190 cm (Mitte zu Mitte) 0,152 cm

6 Bereiche (15 χ 9), 12 Ecken, Quadra tmu s ter

2,84 cm χ 10,79 cm 3,81 cm χ 16,51 cm 1200 Öffnungen 0,119 cm 0,0381 cm 0,102 cm χ 0,635 cm χ 3,81 cm 1,8 cm

1232°C bis 1266°C 20 kg/h bis 25,8 kg/h

Beispiel C

Düsenplatte Legierung

Legierung aller übrigen Teile Düsendurchmesser Düsenabstand Plattendicke Düsenmuster 810 Düsen

80% Platin, 20% Rhodium j.

9 0% Platin, 10% Rhodium 0,119 cm 0,203 cm (Mitte zu Mitte) 0,152 cm

6 Bereiche (15 χ 9), quadratisches Muster

60 98g S/ 1

Ziehbereich Plattenabmessung Versteifungsplatte Öffnungsdurchmesser Plattendicke Rippen

Rippenabstand Leistung

eingestellte Temperatur Ausstoß

3,05 cm χ 11 ,43 cm 3,81 cm χ 16,51 cm 12 00 öffnungen 0,119 cm

0,381 cm

0,102 cm χ 0,635 cm χ 3,81 cm 1,90 cm (Mitte zu Mitte)

1221°C bis 1293°C 12,2 kg/h bis 22,2 kg/h

Bei jedem der oben genannten Beispiele betrug die Dicke der Fließkammer (das bedeutet die Wanddicke des Belages 32, im Querschnitt gezeigt in Fig. 2) 0,0508 cm und die Dicke der Fließkammerstxrnseiten (das bedeutet die Wanddicke des Belages 33, im Querschnitt gezeigt in Fig. 1) 0,1016 cm. Die Elektrodenanschlüsse waren 0,318 cm dick und die periphere Fläche 24 wies eine Dicke von 0,0381 cm auf.

Patentansprüche

Wr. hk

609885/1 108

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern, bestehend

aus einer einen Ziehbereich beinhaltenden, vorsprungfreien Düsenplatte, die von einer Vielzahl von eng nebeneinander liegenden Ziehdüsen durchlöchert ist und deren Unterseite im wesentlichen eben ist, wobei auf der Oberseite der Düsenplatte fest damit verbundene Versteifungsrippen angeordnet sind, die sich über den Ziehbereich erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (34,44,44a) in einander kreuzenden Richtungen angeordnet und an Stoßstellen und ggfs. an Kreuzungspunkten fest miteinander verbunden sind, daß mit den Versteifungsrippen in einem Abstand zur Oberseite der Düsenplatte (38) eine Versteifungsplatte (46) fest verbunden ist, die im wesentlichen deckungsgleich mit dem Ziehbereich (40) der Düsenplatte und mit einer Vielzahl eng nebeneinander liegender Öffnungen (50) durchlöchert ist, deren Gesamtströmungswiderstand geringer als der Gesamtströmungswiderstand der Ziehdüsen (48) in der Düsenplatte ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Querschnittsfläche der Öffnungen (50) in der Versteifungsplatte (46) gleich der oder kleiner als die Querschnittsfläche der Ziehdüsen (48) in der Düsenplatte (38) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen ( 34, 44,-44a ) quer über den gesamten Ziehbereich (40) verlaufen und daß deren Kanten lückenlos sowohl an der Düsenplatte ( 38 ) als auch an der Versteifungsplatte (46) befestigt sind.

609885/1108

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (38) , die Versteifungsrippen (34,44, 44a) und die Versteifungsplatte (46) aus elektrisch leitfähigem Material bestehen und elektrisch leitend miteinander verbunden sind und daß die Düsenplatte an beiden Seiten des Ziehbereiches (40) mit einem Elektrodenanschluß (54) versehen ist, mit dessen Hilfe die Düsenplatte, die Versteifungsrippen und die Versteifungsplatte von einem zur Widerstandsheizung der Düsenplatte und der Versteifungsplatte dienenden elektrischen Strom durchflossen werden kann.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Versteifungsrippen (44) zum freien Flüssigkeitsdurchtritt durchbrochen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, mit einem

aus feuerfestem Material bestehenden Durchführungsblock, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsblock (26) mit einer an ihrer Ober- und Unterseite geöffneten Kammer 32 versehen ist, wobei die Düsenplatte (38) die Öffnung an der Unterseite des Durchführungsblockes überdeckt und an dieser befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (32) mit einer Platinschicht (34) ausgekleidet ist, deren unteres Endemit der Düsenplatte (38) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der Kammer 32 in mindestens einer Richtung von der Oberseite aus zur Unterseite auseinanderstrebt, daß der Ziehbereich (40) der Düsenplatte (38) kleiner

6098gS/1108

als die Öffnung an der Unterseite der Kammer ist, daß seitlich des Ziehbereiches ein von Löchern freier Sammelbereich (42) angeordnet ist und daß in einem Abstand zu der Düsenplatte zwischen der Oberseite und der Unterseite des Durchführungsblockes (26) ein Abweiser (56) vorgesehen ist, der die in den oberen Teil der Kammer strömende Flüssigkeit auffängt und in Richtung auf den Sammelbereich lenkt.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die am weitesten außen gelegenen Versteifungsrippen (44) einen äußeren Damm bilden, der den durchlöcherten Ziehbereich (40) umschließt und den Ziehbereich von dem Sammelbereich (42) trennt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die am weitesten außen gelegenen Versteifungsrippen (44) lochfrei, alle innerhalb dieser gelegenen mit Durchbrüchen (52) versehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsblock (26) "lösbar an der Unterseite einer einem Fließblock (12) zugeordneten Außenschicht (16) gehalten ist, dessen Innenschicht (14) aus einem feuerfesten, gegenüber geschmolzenem Glas korrosionsfesten Material besteht, wobei die Außenschicht aus gegen Temperatursprünge unempfindlichem Material

gebildet ist und an der Unterseite der Innehschicht anliegt und daß der Fließblock einen durch die Innenschicht und die Außenschicht hindurchgehenden und in Fließverbindung mit der Kammer (32) stehenden Fließkanal (18) aufweist.

108

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsblock (26) lösbar von einem Rahmen (28) unterhalb des Fließblockes (12) gehalten ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (14) des Fließblockes (12) aus Zirkon besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11; 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (16) aus Mullit besteht.

15. Direktschmelzvorherd für die Herstellung von Glasfasern mit einer unteren Wand, durch deren innere Schicht ein relativ großer Fließkanal hindurchführt, die aus einem gegenüber geschmolzenem Glas korrosionsbeständigen, feuerfesten Material besteht, deren äußere Schicht aus einem gegenüber Temperatursprüngen unempfindlichen, feuerfesten Material besteht, wobei die äußere Schicht eine größere Fläche als die Fläche des Fließkanals in der inneren Schicht aufweist und so unter der inneren Schicht angebracht ist, daß die äußere Schicht den Fließkanal in der inneren Schicht abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß durch die äußere Schicht ein in seiner Fläche eingeschränkter, zu dem Fließkanal in der Innenschicht ausgerichteter, weiterer Fließkanal hindurchführt, der mit einem Belag aus Platinfolie ausgekleidet ist und dessen unteres Ende mit einer Düsenplatte versehen ist.

Wr. hk

S09885/1 108

Leerseite