DE2636998C3

DE2636998C3 - Düsenplatte zum Ziehen von Glasfasern

Info

Publication number: DE2636998C3
Application number: DE2636998A
Authority: DE
Inventors: Charles Haley Glendora Calif. Coggin Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Kaiser Glass Fiber Corp Oakland Calif (vsta)
Current assignee: Kaiser Glass Fiber Corp Oakland Calif (vsta)
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-08-14
Publication date: 1979-09-13
Also published as: SU948287A3; JPS5274028A; SE7608701L; BR7604549A; GB1546204A; CA1081956A; AU499888B1; FR2334637A1; DE2636998B2; BE845226A; NL7608882A; US3982915A; DE2636998A1; JPS5438219B2; ZA764415B; FR2334637B1; LU76114A1; SE419437B; NL165439C; NL165439B

Description

/.um Ziehen von Glasfasern weiden mit Düsenöffnungen versehene Düscnplatten verwendet, die on der Unterseite eines die Glasschmelze enthaltenden Behälters angeordnet sind und durch elektrische Beheizung auf

der erforderlichen Betriebstemperatur gehalten werden.

Das geschmolzene Glas tritt durch die Düsenöffnungen

hindurch nach unten aus und verformt sich unterhalb jeder Düsenöffnung zu einem Glaskonus, aus dem dann eine Glasfaser abgezogen wird. Dabei ist es erforderlich, die Glaskonen in der Abzugszone zu kühlen. Nach dem

Abziehen werden dieGlasfasern im allgemeinen noch mit Schmälze behandelt und anschließend aufgewickelt Eine Gruppe von bekannten Düsenplatten ist mit

ι ο Spitzendüsen versehen, die über die Plattenebene hinaus nach unten ragen. Solche Spitzendüsen begünstigen die Ausbildung stabiler Glaskonen unterhalb einer jeden Düsenöffnung, haben aber auch eine Reihe von Nachteilen. Dazu zählt, daß die Düsenplatte aufwendig und teuer wird und daß die Spitzendüsen einen verhältnismäßig großen Abstand voneinander aufweisen müssen. Letzteres ist zum Teil herstellungstechnisch bedingt, hat aber auch verfahrenstechnische Gründe. Wenn z. B. infolge eines Durchtritts von Fremdkörpern, wie kristal-

jii liner Partikel, Knoten oder Blasen, durch eine Düsen-Öffnung hindurch eine Faser abreißen sollte, bildet sich an der betreffenden Spitzendüse ein Glastropfen aus, der so lange anschwillt, bis er frei herunterfällt und eine neue Faser nach sich zieht. Um dabei zu vermeiden, daß der

y, Glastropfen in den Bereich benachbarter Glasfasern gelangen und diese ebenfalls zum Abreißen bringen kann, muß der Düsenabstand größer als der Tropfendurchmesser sein. Ähnliche Überlegungen gelten übrigens auch für das Anfahren der Anlage.

im Inder DE-AS 13 01 UI9 ist bereits versucht worden, die nachteiligen Auswirkungen des großen Düsenabstandes bei einer mit Spitzendüsen versehenen Düsenplatte dadurch zu vermindern, daß die Spitzendüsen in mehreren Reihen und innerhalb dieser Reihen schrägversetzt zu-

ί. einander angeordnet werden. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß die Glasfasern in der Projektion senkrecht zur Reihenrichtung einen sehr geringen Abstand voneinanderbekommen und deshalb in einer Ebene relativdicht nebeneinanderliegend an die Oberfläche einerSchmälze-

wi Auftragswalze geführt werden können Die Notwendigkeit, an der Düsenplatte selbst den Abstand benachbarter Spitzendüsen größer als einen Tropfendurchmesser zu halten, ist jedoch auch bei dieser Anordnung bestehen geblieben.

■i", Es sind auch bereits Düsen plat ten mit Düsenöffnungen in Form vorsprungsfreier Durchgangsbohrungen bekannt. Diese haben den Vorteil, daß sie wesentlich einfacher, billiger und auch robuster sind als Düsenplatten mit Spitzendüsen, aber andererseits ist es bei ihnen auch

Vi schwieriger, unterhalb der einzelnen Durchgangsbohrungen stabile Glaskonen aufrechtzuerhalten, denn das gescnmolzene Glas neigt bei einer vorsprungsfreicn Düsenplatte dazu, die Plattenunlerseite zu überfluten. In der AT-PS 2 92 229 ist vorgeschlagen worden, dieser

r. Überflutungstendenz dadurch entgegenzuwirken, daß die Düsenplatte aus einer besonders benetzungsarmen Legierung besteht und daß die Durchgangsbohrungen in paarweisen Reihen angeordnet sind, zwischen denen sich Kühlrippen erstrecken. Dieser Vorschlag führt jedoch

wi noch keineswegs zu optimalen Ergebnissen. Die Durch· gangsbohrungen dürfen nämlich, ähnlich wie bei Spitzendüsen, nicht zu engständig sein, und da außerdem wegen der Kühlrippen ein relativ großer Abstand zwischen den Reihenpaaren von Durchgangsbohrungen eingehallen

π·. werden muß, kann die einer vorsprtingsfreien Diisenplatte grundsätzlich innewohnende Möglichkeit, die Durchgangsbohrungen in hoher Ilächcndichte anzuordnen, nicht nutzbar gemacht werden. Hinzu kommt noch.

daß bei dieser bekannten Düsenplatte trotz aller Gegenmaßnahmen das Auftreten von Überflutungen nicht mit ausreichender Sicherheit vermieden ist. Sobald z. B. infolge eines Faser-Abrisses eine Überflutung nur einer Durchgangsbohrung auftritt, bereitet sich diese nach Art einer Kettenreaktion sehr rasch über alle Durchgangsbohrungen des betreffenden Reihenpaares aus, und es ergibt sich eine Betriebsunterbrechung.

Erst die in der DE-OS 25 01 216 beschriebene Maßnahme, von unten gegen die Plattenunterseite einen kühlenden Gasstrom zu richten, hat den mit vorsprungsfreien Durchgangsbohrungen versehenen Düsenplatten zum großtechnischen Durchbruch verholfen. Mit dieser Maßnahme gelingt es nämlich, auch bei sehr engständigen Durchgangsbohrungen separate Glaskonen stabil zu halten, so daß sich eine hohe Flächendichte der Düsen-Öffnungen und damit eine entsprechend hohe Produk tionsleistung pro Flächeneinheit der Düsenplatte ergibt. Auch alle anderen Vorteile einer vorsprungsfreien Düsenplatte kommen von zum Tragen, und zusätzlich ergibt sich durch die starke Kühlwirkung auch no', h eine verbesserte Qualität der abgezogenen Fasern.

Weiterhin läßt sich bei der vorsprungsfreien Düsenplatte gemäß der DE-OS 25 01 216 die an sich nicht erwünschte Tendenz des geschmolzenen Glases, die Plattenunterseite zu überfluten, auch sehr vorteilhaft zur Korrektur eines Faser-Abrisses ausnutzen. Bei dieser Düsenplatte ergibt sich im Falle eines Faser-Abrisses unterhalb der betreffenden Durchgangsbohrung zunächst ein anschwellender Tropfen, aber dieser fällt nicht frei herunter, sondern überflutet die Unterseite der Düsenplatte örtlich und trifft dabei sehr rasch auf den Glaskonus einer benachbarten Durchgangsbohrung. Die aus diesem benachbarten Glaskonus gezogene Faser kann dann zunehmend auch das überflutete Glas mit abziehen, und durch Anwendung begleitender Maßnahmen. z. B. durch lokalisierte Zusatzkühlung mit Hilfe einer Hand-Luftlanze, läßt sich anschließend meistens wieder der normale Betriebszustand herstellen, ohne daß der laufende Betrieb unterbrochen zu werden braucht.

Um besser zu verhindern, daß die örtliche Überflutung, die im Falle eines Faser-Abrisses entsteht, sich unkontrolliert ausdehnen und eine größere Anzahl von Durchgangsbohrungen erfassen kann, sieht eine Weiterbildung der in der DEOS 25 Ol 216 beschriebersn Düsenplattc vor. daß ausgewählte benachbarte Durchgangsbohrungen über kapillare Rillen auf der Plattenunterseite miteinander verbunden sind, und zwar vorzugsweise jede Durchgangsbohrung mit /"'ei benachbarten Durchgangsbohrungen. Diese Rillen, deren Breite etwa ein Drittel des Durchmessender Durchgangsbohrungen und deren Tiefe etwa die ilälftc der Dicke der Düsenplatte betragen kann, stellen sicher, daß das Glas von einer von einem Faser-Abriß betroffenen Durchgangsbohrung aus bevorzugt zu mindestens einer vorbestimmten benachbarten Durchgangsbohrung strömt. Sie haben aber auch e.nc ReiheerheblicherNachteile.dennsieverminde, ndic Festigkeit der Düscnplatte und erhöhen deicn Herstellungskosten, sie beeinträchtigen den Fluß des elektrischen Heizstromes, wodurch warme und kalte Stellen entstehen, und sie stören auch, da sie den Öffmingsrand der Durchgangsbohrungen unterbrechen, die einwandfreie Ausbildung der Glaskonen.

Mit der Erfindung soll die aus der DE-OS 25 01 216 bekannte Du sen plat le .ir vorsprungfreicn Durehgii ngs bohrungen dahin verbcstr· wi-rden. daß sich ohne Notwenigkeit, kapillare Rillen anbringen /u müssen, im falle eines Faser-Abrisses ein kontrolliertes Überströmen des überfluteten Glases von der betreffenden Durchgangsbohrung aus zu einer odar höchstens zwei vorbestimmten benachbarten Durchgangsbohrungen einstellt, d. h. es sollten die Nachteile der kapillaren Rillen vermieden werden, deren Vorteile aber beibehalten bleiben.

Diese Verbesserung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jede Durchgangsbohrung mit einer oder zwei benachbarten Durchgangsbohrungen zu einem Satz zusammengefaßt ist, wobei der Abstand der Bohrungen

ίο innerhalb jedes Satzes geringer ist als der Abstand zu allen Bohrungen außerhalb dieses Satzes.

Die Erfindung nutzt in konsequenter Weise die Tatsache aus, daß die Überflutung zwischen zwei benachbarten Durchgangsbohrungen um so eher eintritt, je geringer der Abstand zwischen diesen Durchgangsbohrungen ist. Demzufolge erreicht sie durch allein eine geschickte Auswahl des Abstandes der Durchgangsbohrungen voneinander, somit also ohne erheblichen Zusatzaufwand und ohne Inkaufnahme irgendwelcher

Jn sonsiigerNachteiie.daßim Falle eines Fasvr-Abrisses das dann die betreffende Durchgangsbohrung üoerflutende Glas zunächst zu der im gleichen Satz zugeordneten Durchgangsbohrung (bzw., bei drei Durchgangsb~hrungen pro Satz, zu mindestens einer der beiden anderen

:~> Durchgangsbohrungen dieses Satzes) strömt und sich mit dem darunter befindlichen Glaskonus verbindet, bevor es zu einem störenden größeren Tropfen zusammenlaufen und eine Durchgangsbohrung außerhalb des gleichen Satzes erreichen kann. Das Ergebnis hl die BiI-

i" dung ener einzigen, dickeren Faser, die aus einem verg ößerten. den Durchgangsbohrungen eines Satzes zugeordneten Konus gespeist wird und auch als »Zwillingsfaser« (bzw. »Drillingsfaser«) bezeichnet wird. Diese Zwillings- oder Drillingsfaser kann anschließend leicht > wieder in zwei (bzw. drei) Einzelfasern getrennt werden, die dann jeweils wieder allein aus ihrer eigenen Durchgangsbohrung austreten. Entweder kommt die Trennung von selbst zustande, oder sie wird gegebenenfalls dutch lokalisierte Zufuhr von zusätzlichem Kühlgas unterstützt.

in In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Durchgangsbohrungen in parallelen Reihen in der Düsenplatte derart angeordnet sind, daß jede Reihe zumindest einen Teil der zu den einzelnen Sätzen zusammengefaßten Bohrungen enth?¹!, wobei der

:> Abstand der benachbarten Reihen aneinandergrenzenden Bohrungen verschiedener Sätze größer ist als der Abstand der innerhalb einer jeder. Reihe aneinandergrenzenden Bohrungen verschiedener Sätze. Dabei ist es zweckmäßig, die Düsenplatte parallel zu den Reihen von

■Μ Durchgangsbohrungen mit dem elektrischen Heizstrom zu beaufschlagen und im wesentlichen senkrecht zu den Reihen von Durchgangsbol.rungen mit dem kühlenden GasLtroi.i z.d überströmen. Auf diese Weise bekommt der Gasstrom zwischen den Stellen, an denen die Durch-

" gangsbohrungcn besonders eng nebcncinanderliegcn, ein Maximum, während der elektrische Heizstrom zwischen den Durchgangsbohrungen mit dem größten Abstand ein Maximum erreicht, d. h. die Wege des maximalen Stromflusses befinden sich dort, wo der geringste

-ι Gasstrom auftritt.

In einzelnen Fällen kann es im übrigen ;iur:h zweckmäßig sein, mehrere Sätze von Durchgangsbohrungen zu Gruppen zusammenzufassen und den Abstand der in benachbarten Gruppen ar?inandergrenzenden Bohrungen

■> i?röücr /u wählen als jeden Abstand zwischen den Bohrungen innerhalb einer Gruppe. Dies ermöglicht es. während der Anfahr-Phase die einzelnen Gruppen gesondert zu behandeln.

Nachfolgend wird die Erfindung in Ausfiihriiiigshci spielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei stellen dar:

Fig. I schcmatisch im Längsschnitt eine erfinclungs gemäße Diisenphittc mit einem Teil der zugeordneten Anlage zum Ziehen von Glasfasern.

Γ i g. 2 die Düsenplatte gemäß Fig. I in vergrößer tem Maßstab in mehreren Phasen eines Ziehvorgangs (A-F),

F i g. .3 eine Querschnittsansicht in vergrößertem Maßsuh entlang der Linie J-3 in Fig. I,

F" i g. 4 eine schematische Ansicht der 1 Interseiie der Düsenplatte gemäß F i g. I. gesehen entlang de · Linie 44 in Fi g. 3.

F" i g. ¹J eine Detailansicht der Unterseite eines ersten Aiisfülirungsbeispiels der Düsenplatlc.

Fig. h eine vergrößerte Darstellung des mit Pfeilen begrer/ten Bereichs 6 in I i g. ^r>,

F ι g. 7 eine Detailansicht der I 'nterseite eines /w eiten Ausführungsbeispicls der Düseiiplalte.

I' ι g. H eine Detailansicht der I Interseite eines dritten Ausführungsbeispiels tier Düsenplatte.

F i g.9 eine schematische Ansicht der Unterseite der Düsen Dlatlc gemäß Ii g. 8 der Erfindung, und

I i g. 10 eine graphische Darstellung der hmktionalen Abhängigkeil /wischen dem Gleichgewichts-Kontakt winkel und der Temperatur für das verarbeitete Cilas.

Die in F" i g. I dargestellte Anlage /um Ziehen von Glasfasern enthält eine das geschmolzene Glas 16 liefernde Einrichtung (z. 13. einen Vorherd) 10, unter der cm kleiner wanncnförmiger Behälter 12 losbar und abnehmbar befestigt ist. Der Boden dieses Behälters 12 ist durch eine Düsenplatte 14 gebildet, die eine große Anzahl engständiger Düsenöffnungen in Form einfacher Durchgangshohrungen besitzt. Das aus den Durchgangsbohningen austretende Glas wird als Vielzahl von feinen Finzelfascrn Ιβ,-j nach unten abgezogen. Diese Fasern laufen anschließend durch einen.Sch mälze-Applikator IR und über einen Sammelschuh 20. von wo aus sie zu einer Aufwickelvorrichtung 22 gelenkt werden. Fine Traverse 24 führt die Fasern über der Aufwickelvorrichtung 22 hin „„,I h«r

Innerhalb des Behälters 12 wird das Glas mit Hilfe einer Widerstandsheizung der Düsenplatte 14 auf einer erhöhten Temperatur gehalten. Dazu sind Anschlüsse 26 und 2fl vorgesehen, die jeweils an mit gegenüberliegenden Enden der Düsenplatte fest verbundenen Laschen 30 elektrisch leitend angeschlossen sind. Die Laschen und Anschlüsse sind so angeordnet, daß der elektrische Strom in Längsrichtung über die Düsenplatte verläuft, wit aus den F ι g. 3 und 4 zu entnehmen ist.

Die von der Düsenplatte 14 abgezogenen Glasfasern werder mit Hilfe eines gegen die Unterseite der Platte gerichteten Gasstromes gekühlt, der aus einer Gasdüse 32 austritt. Das Gas — es wird im Normalfall Luft verwendet — wird über die Breite der Düsen plat te gerichtet. also im wesentlichen senk rech; zu der Richtung, in der der elektrische Strom fließt (vgl. F i g. 4). Die Gasdüse 32 ist unterhalb und an einer Seite der Düsenplatte 14 angeordnet und mit Hilfe eines Bügels 34 gehalten, mit dessen Hilfe der Winkel zwischen der Gasdüse und der Unterseite der Düsenplatte eingestellt werden kann.

Auf ihrer Oberseite ist die Düsenplatte 14 mit einer eierkastenähnlichen Struktur versteift. Diese Struktur umfaßt durchbrochene, sich quer über die Düsenplatte (Fig.4) erstreckende Rippen 36 und eine perforierte Versteifungsplatte38. die genauso groß ist wie der mit den Diinhgangsbi'hningen versehene Bereich der Düsen plane und sich über die Rippen in parallelem Abstand zu der Oberseite der Dusenplatte erstreckt. Die Düsenplatte, die Rippen und die Versteifungsplatte sind aus demselben Material gefertigt (z. B. einer Legierung aus 'K)"n Platin und 10% Rhodiumjiind so zu einem Verband zusammengefügt, als bestünde alles aus einem Stück.

Die Innenfläche des Behälters 12 ist mit einer Verkleidung 40 aus ebenfalls dem gleichen Material verschen die mit der Düsenplatte 14 ein zusammenhängendes Teil bildet und son dieser aus aufwärts verläuft. An der Verkleidung 40 ist ein Abweiser 42 befestigt, der sich im wesentlichen über einen in ilen Behälter 12 führenden ZufliiOk.inal 44 erstreckt und leicht dachförmig ausgebildet ist. Dieser Abweiser 42 hat die Aufgabe, das in den Behälter 12 einströmende Glas zu den Seilen der Düsenplatte hinzu lenken. Außerdem ist er perforiert, was zusammen mit den Perfonerungen der Versteifungsplatte 38 eine Abschirmung von Fremdkörpern, wie / B feuerfesten "der kristallinen Partikeln zur Folge hat. die dann nicht so leicht in die Diirehgangsbohrtingen der Dusenplatte eintreten kö.'inen.

Der untere Teil des Vorherdes 10 besteht im wesentlichen aus einer inneren Schicht 46 aus hochgradig hitze- und glasbeständigem Material, wie z. B. Zirkon.und einer äußeren Schicht 48 aus einem Material.das unempfindlich gegenüber schroffen "Lern pe ram ränderungen ist. wie z. B Mullit. \jiv Zuflußkanal 44 reicht durch diese beiden Schichten 46 und 48 hindurch und ist mit einem Belag 5(1 aus Platinfolie ausgekleidet. Der Belag bedeckt den Zuflußkanal44 vollständig und reicht über die äußeren periphcren Randzonen des Zuflußkanals hinaus (F ι g. 4).

Entscheidend kommt es im Sinne der Erfindung daraul an. mit der Anordnung der Durchgangsbohrungen in der Düsenplatte 14 der Forderung zu genügen, daß jede Durchgangsbohrung mit ein oder zwei benachbarter Durchgangsbohrungen zu einem Satz zusammengefaßt sein πτ.ίί.ΐ '.iv.il i\cv Abstand der Bohrungen innerhalb 'ede' Satzes geringer sein muß als der Abstand zu allen Bohrungen außerhalb des betreffenden Satzes. Diese Forderung kann auf unterschiedliche Weise erfüll!

j ..„j j:„ ;. ..„■ „„u„„j

A„~ c : ™ ς α „.

läuterten Muster ceben insoweit nur einige typische Ausführungsbeispiele an. Dabei lassen sich folgende Ab messungen definieren:

Benennung Definition

»a« Der Mittenabstand der Durchgangsboh

runger, innerhalb eines Satzes.

»fc« Der Mittenabstand zwischen zwei benach

barten Sätzen, die innerhalb von in Richtung des elektrischen Stromflusses verlaufender Reihen angeordnet sind, gemessen zwischer den aneinandergrenzenden Durchgangs bohrungen der entsprechenden Sätze inner halb der Reihen.

»οι Der Mittenabstand zwischen den Durch

gangsbohrungen in benachbarten, in Rieh tung des elektrischen Stromflusses verlaufenden Reihen, gemessen zwischen den an einandergrenzenden Durchgangsbohrungen der entsprechenden Reihen (also senk·

Lj Ac* D'ntri A Ct Π \

»α¹« Der Durchmesser der Durchgangsboh

rungen.

lU-nrnnnnL' IViinit< < >■-

»c« Der Minenabstand /wischen benachbarten

Gruppen von Sat/en, gemessen /wischen den ancmandergren/enden äußeren Durch gangsbohrungen der entsprechenden Grup pen. (Diese Abmessung tri t nur dann auf. wenn die Sätze zusätzlich noch zu Gruppen z-.isanimengefaßi sind, also /. [i. nicht in I , g. 7.)

Der Abstand »;i« ist der kleinste vorkommende Ab M.mil. It sollte, um eine möglicht hohe Fliicliendkhte dei Durchgangsbohrungen zu erreichen, möglichst klein sein v. ird aber nai h linien hm tinrcli die Bedingung begrenzt, daß im MoinitiirH nci Mei'v/u^i (1 ικί ι eiiiMiiliei.Micii aiicii einer normalen Gaskühlung) da¹· uns den Diirchtzarg¹· bolirungen austretende Glas im lit iremanderlheiVii darf, sondern separ.ite Glasknncii bilden muß. /weck maßig liegt der Ai-stand ■>,·/.· Ii ι dem 1.2- i .f "ifai. hen il··'· Durchmessers »</·· der Durchi:angsboh "ungei:.

Der Abs ta ml »/'■< ist größer als der Abstand ".-;_·.■; .r ten. um sicherzustellen, daß im I all eine¹ I .r ■.·!■ Xt-: ι*-.*·>■-das dann aus der bei reifenden Durchgaii]ishohi uiv üb 1.1 flutend austretende (ilas seinen Weg zu dem f ilaskonir. der aus der /weiten, zu dem gleichen Satz gehörige:¹ Durchgangsbohnmg abgezogen wird, findet und sich nut dieser, verbindet, bevor es die Möglichkeit hat. die Durchgangsbohrung eines angrenzenden Satze¹ inner halb der Reihe /u erreichen, in der sich die liherfiuteu Durchgangsbohrung befindet. Andererseits sollte die-i Abmessung so klein wie möglich gehalten werden, um eine möglichst große Flächendichte an Durchgangs bohrungen /u bekommen, und auch um zu verhindern, daü das überflutete Glas durch /u starke Abkühlung eine nicht mehr ausreichende Benetzbarkeit bekommt und sich dadurch nicht mehr richtig mit dem Cjlaskonus unterhalb der zweiten Durchgangsbohrung des gleichen Satzes verbinden kann. Im allgemeinen genügt es. den Abstand »/)«um etwa 10 — 20% größer zu machen als den Abstand »;i«. was für den Abstand »b«Aas 1.4— 1 .">5F ac he des Durchmessers »(/«der Durchgangsbohrung bedeutet.

Die Wirkungsweise der Unterschiede in den Absiän den »a« und »6« ist anhand der Folge-Abbildungen der F-" i g. 2 veranschaulicht. Hs handelt sich hierbei um einen Querschnitt durch eine Reihe von Durchgangsbohrun gen. die sich in Richtung des .Stromflusses erstreckt. Innerhalb dieses (Querschnitts sind drei Durchgangshoh rungen abgebildet, von denen die Durchgangsboh· imgcn Ol und O-2 /u einem S;ü/ gehören, wahrend die Durchgangsbohrungen O-3 die angrenzende Di,,^h gangsbohrung eines benachbarten Sat/es ist.

Die F i g. 2A zeigt eine Situation, in der die I asei. die aus der Durchgangsbohrung Ol gezogen wird, au-uerissen ist. Das aus dieser Durchgangsbohrung austretende Glas beginnt die Plattenunterseite zu überfluten und sich gleichmäßig zur Seite hin auszubi'eiten. hat aber noch keine benachbarte Durchgangsbohrung erreicht. In F ! g. 2B hat das Glas aus der Durchgangsbohrung Ol erstmalig den zu der Durchgangsbohrung O-2 gehörenden Glaskonus erreicht und beginnt sich mit ihm zu verbinden. Bedingt durch die Unterschiede in den Abständen »a« und »ό« tritt dieser Zustand ein. bevor das aus der D'irchgangsbohrung O-l fließende Glas die Durchgangsbohrung O-3 erreichen kann. Im nächsten Schritt, der in der F i s. 2C ee/eist ist. hat sich das Glas aus der Diirchgangsbolinmg O-1 vollständig mil dem Glas aus der Diirchgangsbohrung O-2 verbunden, so daß eine gemeinsame, vergrößerte laser entstanden ist. die aus beiden Durchgangsbohrungen Ol und O-2 gespeist wird und auch als »Zwillingslaser« oder »Doublette« bezeichnet werden kann. Hs ist klar zu sehen, daß dadurch das (this aus der Diirchgangsbohrung O-1 von der Durchgangsbohnmg O-3 weggezogen wird, verglichen nut der Situation in I ι g. 2B.

In den F i g. 2D und 2F. ist die Wiederaufspaltung der (gemäß I ig. 2C) aus den Durchgangsbohrungen (M und O-2 gezogenen /willingsfaser gezeigt, was eine Rückkehr zum Ziehen einer F.in/.elfaser aus jeder Durehgiiiigsbohrung O-1 und O-2 bedeutet. Diese Phase kann als ->Selbsikoi rektiir« angesehen werden. In !■" i g. 2F ist der ah.sehlicltendi. "selbstkorrigierte« Zustand gezeigt. bei dem aus den Dun hgangsbohrungen Ol und ()2 wieder leweiis elin- einzige raser gezogen -■ ini

F's sei hemerki, daß die /willmgsfasei n, die durch ■iic beiden eng nebeneinander''·. ;· 'tiden Du'-chtrangs· bohi ungi-n ' ' I und O-2 eines Sat/ci zustande kiMinnen !und entsprechend auch etwaige »Drilhngsfasern« oder ·· i ■ ιΐ·|ι·ι t.iiK. die sich ergeben köniu ·. ·.·. t im ο ι π I mi ch ..Vi₁L¹MiI Ί innigen /U einem Satz ye hi ir¹ '·>). Ί.νΙι Voraus • e'/ur.urn lilt' die I rennung in HinzelLi · ι ,; tn M'zjii, was ■1 mi h den ι elaliv geringen Abstand »;ι« c i I tiiivhgangs '!,; Ii Ui igen ι im ei halb der Sät/.e begründet : >l !!ei umßen Ai'si.inden zwischen den Durchgangsbohrungen. z.B. ■•og.ir schon in ilei Ciröl.ienordnung 'K'v u.ichlnijrend erliiulei ten Abstände "Γ« oder >·ιμ. ist es schwierig w elin •in ht sogar unmöglich, eine aus diesen Diir''hgangsbohungeii gebildete /w ill,ii;.s oder D^iiliugsiaser wiener in Hin/elfa'.ein /u \i ■. ηη·.-η Bi ι Abfanden in der Grolienordnung .>./« hingegen kommt der in den F i g. 2A bis 21 dargestellte Vorbaut' non.i.ilt.-rwt/isc si»^:,,- ,!nitinniti^cf'' ■ilint Hingril! ein·.-· !icii'cnungs|ii'rso:i zuiiandc. Nur unter scluvieni.'eii Betnensbcdinguiigen oder wenn /. Si die l-iedieiiuiigspersoii den natürlichen Ablauf beschleunigen will, kann sie den F'rcnnungsVorgang, w ie er in den I ι g. 21). 2Π und 21 beschrieben isi. von 1 land mit Hilfe einer Gaslanze unterstützen. Hs ist ebenfalls möglich, daß cmc .Miomatische Gaszufuhr zur Frlcichtenng des f ι Limvurgaiigs angewendet wird.

Der Abstand ><<'<· ist großer gehalten als der Abstaut! <>/>(. weil der l'latienbereich zwischen den Durchgangs bohrungen in Kichiung der Abmessung »_Lv im allgemeinen heiltet isi als der l'l.'Mt-nbei eich zwischen den Durchgangsbohrungen in Richtung der >/x<Abmessung und auf diese Weise d,is I Iberfluten begünstig!. Das konur: daher, daß in den Bereichen, in deren ki'.htur.i: di· -M'imessimg »c« gemessen wird. gegenüber den liceiciu'n. in deren Richlu-ig >--b« gemessen wird, ci.i höherer elektrischer Stromfluü und ein niedrigerer Gasstrom vorhanden ist. denn der elektrisches· rom Hießt senkrecht z.uder P.ich'img.m der die Abmessung ·>ο< gemessen wird, und die < iasstromung verläuft im wesentlichen senkrecht zu der Richtung, in der der Abstand »Zv< gemessen wird. Zweckmäßig hegt der Abstand »a< bei dem 1,55 - 1./fachen des Durchme .sers ·>c/o der [jurchgangsbuhrungen.

Der Abstand »c« /wischen Gruppen von Sät/en ist der größte vorkommende Abstand, er liegt mindestens bei dem 1.65fachen des Durchmessers »J« der Durchgangsbohrungen und ist auf jeden Fall größer als der Abstand »r«. Dieser relativ große Abstand »cv gestattet das Freimachen son in sich «!'geschlossenen Bereichen der Düsenplatte aufgrund eines nicht überfluteten Zustandes innerhalb der durch diesen Abstand definierten Bereiche

K)

der Düsenplatte. Kin »nicht überfluteter« Zustand bedeutet dabei, daß die Unterseite der Düsenplatte nicht mit Glas bedeckt ist. Diese Maßnahme ist außerordentlich vorteilhaft, und /war sowohl für den Anfahrvorgang als auch für Fälle, in denen große überflutete Hereiche, die sich nicht selbst wiederauflösen, freigemacht werden müssen.

Während des Anfahrvorganges ist das l^;reiniachen der Düsenplatte in geordneter und systematischer Weise möglich, wobei normalerweise wie folgt vorgegangen wird:

1. Die Diisenplatte befindet sich in vollkommen benetztem Zustand, geschmolzenes Glas bedeckt also ihre Unterseite.

2. Die Bedienungsperson unterbricht die gesamte Überflutung in Gruppen (d. h. also kleine überflutete Bereiche), wobei die Gruppen (lurch die Abstände »e« voneinander getrennt sind.

3. Die Bedienungsperson unterbricht die Gruppen nacheinander weiter in Zwillings- und Drillingsfasern.

4. Die Bedienungsperson trennt die Zwillings- b/w. Drillingsfasern in Einzelfuscrn.

5. Die Schritte J und 4 werden bei jeder Gruppe angewendet, bis die gesamte Diisenplatte freigemacht ist und eine Ein/elf aser aus jeder üurchgangsbohrung austritt.

Somit ist offensichtlich, daß sich mit der Erfindung nicht nur der Fall eines Faser-Abrisses, sondern auch der An fahrvorgang ausgr »eichnct beherrschen läßt. Dabei ist, insbesondere bei kleineren Anlagen, die gruppenweise Zusammenfassung von Sätzen von Durchgangsbohrungen nicht zwingend erforderlich, denn allein schon die Tatsache, daß sich Zwillings- oder Drillingsfasern ausbilden können, ist auch für den Anfahrvorgang ein erheblicher Vorteil. Da di^se Zwillings- oder Drillingsfasern dicker sind als eine Einzelfaser, sind sie auch unter der verstärkten, heftigeren Kühlgasströmung, die für das Freimachen Mild beim Anfahren typischerweise verwendet wird, widerstandsfähiger gegen Bruch.

Im Prinzip die gleichen Schritte werden im laufenden Betrieb zur Korrektur einer partiellen Überflutung angewendet, wobei die Anzahl der notwendigen Schritte vom Ausmaß der Überflutung abhängt. Normalerweise korrigiert sich ein Faser- \hriH allerdings von selbst, wie es in der F i g. 2 erläutert worden ist. Wenn, aus welchen Gründen auch immer, eine komplette Selbstkorrektur nicht zustande kommt, tritt im ungemeinen zumindest eine Selbstkorrektur auf bis zu dem Zustand, der in F i g. 2C gezeigt ist. Dieser Zustand hat die Bildung von Zwillings- oder Drillingsfasern zur Folge und verhindert somit nachhaltig ein weiteres Ausbreiten der Überflutung. Größere partielle Überflutungen während des laufenden Betriebs sind also ausgesprochene Ausnahmen.

Die Abmessungen der Durchgangsbohrungen und ihre Abstände zueinander hängen \on dem gewünschten Durchsatz einer Düsenplatte ab. Die nachfolgenden Tafeln geben Beispiele fur drei verschiedene Durchsatzbereiche an:

I. Durchsatz von 0.2 0.3 u/Durchü.inesbohruiii: und Minute

0,94
1.02
I.ti/

1,12
1.22

1.22

1 .-H)

I.41I₁/	!.."¹O	,/	1.55,/	1.65,/	1.(O ,/ 1.	>./	•j,
1.52		1.42	1.45	1.55	1.55	I	"S
1.42		1 ^ 2	1.57	1 / Cl	1.68	I

[.(Hl

Durchsat/ von ii.5 (1,5 y/Duichnaimsbohrunu und Minute

	i.:.-./ i..v>	1.55	1.4(1,/ I	.511,/	1.55 ,Z Lo	5,/	l.fo.Z L⁷	5,/
1.14	1.42	1.60	1.60	1.73	1.78	1.S8	1.8S	2.01
1.19	1.50	l."0	1.68	1.80	1.85	1.98	1.98	2.08
1.27	1.57	1.78	1.78	L¹M	1.98	2.11	2.11	2.24
1.52	i.65	1.85	1.98	2.06	2.18	2.18	2.31

111. Durchsetz von 0.5-0.7 g/Durchgangsbohrung und Minute

i.4

1.5(U !.45	,/	1	ASJ- 1.5	5,/	LWU-I."!!	',/	1	."(U-	I.SI U
1.78	1.98	1		2.15	2.18	2.34	2	.34	2.46
1.85	2.06	-)		? ? '	2.29		1	! 1	2.!6
L¹M	2.13	-)	.L-:		2.36	2.51	-)	.51	2.64
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Kin Beispiel tier sat/weisen Ano^rdnung mil /wei Durchgangsbohrungcn pro Satz isl in den F i g. 5 und b id in einem weiteren Anführungsbeispiel in F i g. 7 dargestellt. Ein Ausführungsbeispiel mit drei Durchgangsbohrungen innerhalb eines Sat/es zeigt die F i g. 8.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, also in den I-" i g. 5 und 6, sind die Durchgangsbohrungen in rautenähnlichen Gruppen angeordnet, wobei jede Gruppe eine Vielzahl von Reihen umfaßt und jede Reihe mindestens einen Sat/ von Durchgangsbohrungen aufweist. Die Sät/e be- <i stehen dabei jeweils aus /.wei Durchgangsbohrungen. wodurch im Falle des IJberflutens einer Durchgangsbohrung die Sclbstkorrcktur aus einer /.willingsfaser heraus auftritt. Diejenigen Bereiche in F i g. i. clic durch eine strichpunktierte Linie eingefaßt sind, geben Abschnitte r. det Düscnplatte an, die den Abschnitten in F i g. 4 entsprechen. Die Düsenplatte weist eine Vielzahl solcher Abschnitte auf. wobei die ein/einen Abschnitte voneinander einer Abstand aiifw eisen, der großer ist ais der Abstand »e«. Vorzugsweise sind die Versteifungs- :< > rippen 36 für die Düsenplatte /wischen diesen Abschnitten angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 sind ebenfalls /wei Durchgangsbohrungen pro Düsensat/, vorgesehen. Die Sätze sind in Reihen angeordnet, welche einen -'"■ Abstand »cx< aufweisen, während die Sätze innerhalb der Reihen einen Abstand »ix< auf weisen. Wie zu erkenne η ist, sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 die Durchgangsbohrungen nicht zu Gi.'ppen zusammengefaQi. so daß die Abmessung »e« nicht auftritt. Wenn eine (" Anordnung in Gruppen gewünscht ist. kann das bei diesem Ausführungsbeispiel leicht dadurch erreicht werden, daß die Durchgangsbohrungen zu rechteckigen Gruppen zusammengefaßt werden, wobei zwischen den Gruppen dann der Abstand »e« eingestellt wird. r>

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel. das in F i g. 8 dargestellt ist, besteht jeder Satz aus drei Durchgangsbchrungen. Dabei sind die Sätze wiederum in Reihen angeordnet, und zwischen jedem Satz innerhalb der Reihe isl ein Abstand »iv< vorgesehen, während die ^:' Reihen selbst jeweils einen Abstand »o besitzen. Die Dlirrha.inushnhninirpn innprhulh pinps Snt/ps sinrl im

Abstand »a« voneinander entfernt, wodurch sich im Überflutungsfall Drillingsfasern ausbilden. In F i g. 8 bildet der mit einer strichpunktierten Linie umgebene Bereich eine Gruppe, die von der benachbarten Gruppe den Abstand »e« besitzt. In F i g. 9 ist gezeigt, in welcher Weise eine Vielzahl solcher Gruppen bei der Zusammenstellungeincr Diisenplatte angeordnet sind..Sect": solcher Gruppen gehören dann zu einem Abschni't.der zwischen zwei Versteifungsrippen 36 der Diisenplatte liegt.

Die vorangegangenen Beispiele gehen von einer solchen Benetzbarkeit/wischender Platte und geschmolzenem Glas aus. daß der Gleichgewichts-Kontaktwinkel zwischen 30 und 40" liegt.

Es handelt sich hierbei um den eingeschlossenen Winkel /wischen der Unterseite der Diisenplatte und der Tai.gente an den Glastropfen, der entsteht, wenn eine Düse überläuft. Vollständiges Benetzen tritt ein, wenn der Kontaktwinkel gleich Null ist. Es kommt zu keiner Benutzung, wenn der Kontaktwinkel größer als 90" ist.

Fig. 10 gibt den funktionalen Zusammenhang /wischen dem Gieichgewichis-Komakiwinkei und der Temperatur bei der Verwendung eines Glases vom Typ »E<· wieder, iinci zwar für eine Diisenplatte. die aus einer Legierung aus 90% Platin und 10% Rhodium besteht. Die zwei Querschnittsansichten innerhalb der F i g. 10 zeigen ßenetzungswinkel von 30 und 60°. Die Abhängigkcitskurve läßt erkennen, daß die maximale Benetzbarkeit zwischen ungefähr 1050 und 1150°C auftritt. Temperaturen dieser Größenordnung bis hin zu etwa 1300°Csind typisch für den Glasziehprozeß.

Obwohl sich die Beschreibung und die Beispiele nur auf das Zi( hen von Glasfasern beziehen, sei darauf hingewies ;n, Jaß die Erfindung nicht nur für die Verarbeitung von Glas geeignet ist. Die Verfahrensweise und die Vorrichtung kann nämlich ebenfalls zur Herstellung von keramischen Fasern verwendet werden, wenn sie die gleichen Verarbeitungseigenschaften wie Glas aufweisen. Hierunter fallen Fasern, die verschiedene Metalloxide enthalten, z. B. Aluminiumoxid-Borsilicat, Aluniiniumoxid-Siliziumdioxid, Zirkonoxid-Siliziumdioxid und ähnliche. Natürlich müssen da^n der Schmelze- Behälter 12 und die Diisenplatte 14 aus einer Legierung oder aus einem anderen .Material hergestellt sein, das den höheren Tprnnrrntiirpn der betreffenden Kernmikmetalle die zn Fasern verarbeitet werden sollen, zu widerstv hen vermag.

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Claims

Patentansprüche:

1. Düsenplatte zum Ziehen von Glasfasern, die vorsprungsfreie Durchgangsbohrungen aufweist, elektrisch beheizbar ist und von unten mit einem kühlenden Gasstrom beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Durchgangsbohrung mit einer oder zwei benachbarten Durchgangsbohrungen zu einem Satz zusammengefaßt ist, wobei der Abstand (a)der Bohrungen innerhalb jedes Satzes geringer ist als der Abstand (b, c, e)zu allen Bohrungen außerhalb dieses Satzes.

2. Düsenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsbohrungen innerhalb jedes Satzes im wesentlichen denselben Durchmesser (d) aufweisen und einen Abstand (a) vom 1,2- bis l,45fachen ihres Durchmessers besitzen.

3. Düsenpl?''.e nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die DurehganKsbohrungen in parallelen Reihen in der Düsenplatte derart angeordnet sind, daß jede Reihe zumindest einen Teil der zu den einzelnen Sätzen zusammengefaßten Bohrungen enthält, wobei der Absland fr,) der in benachbarter Reihen aneinandergrenzenden Bohrungen verschiedener Sätze größer ist als der Abstand (b)dcr innerhalb einer jeden Reihe aneinaiidergrenzenden Bohrungen verschiedener Sätze.

4. Düsenplatte nach Anspruch 3 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b)der innerhalb einer jeden Reihe aneinandergrenzenden Durchgang!,bohrun₀en verschiedener Sätze das 1,4— 1,55fache des Pohrtingsdurchrnessers (d) beträgt.

5. Düsenplattc nach Anspruch 3 oder 4 in Verbindung mit Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (c) der in benachbarten Reihen aneinandergrenzenden Durehgangsbohrungen verschiedener Sätze das 1,55—l.7fache des Bohrungsdurchmessers (d) beträgt.

6. Düsenplatte nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurchgekennzeichnet.daßdie Düsenplatte parallel zu den Reihen von Durchgangsbohrungen mit dem elektrischen Heizstrom durchströmt ist.

7. Diisenplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte im wesentlichen senkrecht zu den Reihen von Durehgangsbohrungen mit dem kühlenden Gasstrom überströmt ist.

8. Düsenplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sätze von Durchgangsbohrungen zu Gruppen zusammengefaßt sind, wobei der Abstand fender in benachbarten Gruppen aneinandergrenzenden Bohrungen größer ist als jeder Abstand (α, b, ^zwischen den Bohrungen innerhalb einer Gruppe.

9. Düsenplatte inch Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (c) der in benachbarten Gruppen aneinandergrenzenden Durchgangsbohrungen mindestens das 1.6^rifaehe des Bohrungsdiirchmessers (d) beträgt.