DE2721954A1

DE2721954A1 - Long metal gutter die for drawing glass fibres - using melting chamber located above bath with bottom outlet holes

Info

Publication number: DE2721954A1
Application number: DE19772721954
Authority: DE
Inventors: Christian Beck; Dieter Kahnke; Heinz Keib; Fredo Schlachter
Original assignee: Schuller GmbH
Current assignee: Schuller GmbH
Priority date: 1977-05-14
Filing date: 1977-05-14
Publication date: 1978-11-23
Also published as: BE867076A; DE2721954C2; ZA782642B

Abstract

Metal gutter die for mfg. glass fibres, has a bath with outlet tubes for drawing the fibres in its base. Above the bath is a melting compartment for the top charging of prim. glass material uniformly along the entire length of the gutter. Compartment has two undulating side walls forming a row of connected cylinders; and struts are pref. used to reinforce the narrow width of compartment where one cylinder blends into the next cylinder. The cylinders may be round; elliptical; or be curved at the top edges of compartment and blend into flat sections where the walls join the bath. The total length of the walls forming compartment, and their curvature, is pref. selected to match the amt. of electric resistance heating required. Max. use is made of an expensive metal; and the struts provide mechanical strength so the gutter retains its shape.

Description

Düsenleiste aus Metall für die Herstellung Nozzle bar made of metal for manufacturing

von Glasfäden Die Erfindung richtet sich auf eine Düsenleiste aus Metall für die Herstellung von Glasfäden, bestehend aus einer Düsenwanne mit in ihren Boden eingesetzten Spinnwarzen, auf die eine Schmelzwanne aufgesetzt ist, in die von oben im Maße des Verbrauches durch den Fadenabzug Glasrohstoff über ihre Länge eingebracht wird. of glass threads The invention is directed to a nozzle bar Metal for the production of glass threads, consisting of a nozzle tray with in their bottom inserted spinnerets, on which a melting tank is placed, in the from above to the extent of the consumption by the thread take-off glass raw material over their Length is introduced.

Derartige, meist "Düsenleisten" genannte Schmelzbehälter werden in der Glasfaserindustrie dafür eingesetzt, den eingespeisten Glasrohstoff in der Schmelzwanne aufzuschmelzen und im richtigen geeigneten Viskositätszustand der Düsenwanne mit den Spinnwarzen zuzuführen, in der auch die Läuterung und Homogenisierung erfolgt. Sie werden zusammen mit einer die am Ausgang der Spinnwarzen im sogenannten Spinnkegel entstehenden Fäden zur gewünschten Dicke ausziehenden Vorrichtung, z.B. Such melting containers, usually called "nozzle strips", are used in used by the glass fiber industry to put the fed-in glass raw material in the melting tank to melt and in the correct suitable viscosity state of the nozzle tray with to feed the spinnerets, in which the refining and homogenization also takes place. They are together with one of the ones at the exit of the spinnerets in the so-called spinning cone resulting filaments to the device pulling out the desired thickness, e.g.

einer schnell umlaufenden Trommel, verwendet. Damit gehört die Erfindung in das allgemeine Gebiet der Herstellung von Fäden und Fasern aus in der Wärme erweichenden mineralischen Stoffen, insbesondere Glas, durch Abzug von aus Öffnungen eines geschmolzenes Glas enthaltenden Behälters fliessenden Strömen, aus denen nach ihrer Erhärtung endlose Fäden gewonnen werden, die anschliessend zu Strängen zusammengefasst oder in längere oder kürzere Fasern zerlegt werden können.a fast rotating drum. So the invention belongs in the general field of making threads and fibers from heat-softening ones mineral substances, in particular glass, by deducting from openings of a melted Glass-containing containers flowing streams from which after their hardening endless threads are obtained, which are then combined into strands or can be broken down into longer or shorter fibers.

Diese Art der Faden- oder Faserherstellung setzt die kontinuierliche Speisung des die geschmolzene Glasmasse enthaltenden Behälters, d.h. den Ersatz des durch den Fadenabzug fortlaufend entstehenden Verbrauches an flüssigem Glas voraus. Hierzu wird über die Länge der Schmelzwanne kontinuierlich portioniertes Glas in Form von Kugeln, Pellets oder Scherben zugeführt. This type of thread or fiber production uses the continuous one Feeding the container containing the molten glass mass, i.e. the replacement the continuous consumption of liquid glass caused by the thread withdrawal in advance. For this purpose, portions are continuously portioned over the length of the melting tank Glass is supplied in the form of spheres, pellets or shards.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden Glasportionen in Form von Kugeln auf nebeneinander liegenden getrennten Bahnen geführt, die in Richtung auf den oben offenen Schmelzraum geneigt sind. Über diese schrägen Bahnen werden die Kugeln einzeln getrennten, in direkter aber querschnitteverengter Verbindung mit dem Behälter stehenden Vorschmelzräumen zugeführt, die jeweils nur eine Portion aufnehmen. In den Vorschmelzräumen werden die Kugeln durch die Abstrahlungswärme des Behälterinhalts erwärmt, im weiteren Niedersinken erweicht und danach durch direkte Erwärmung eines beheizten Teiles des Behälters derart niedergeschmolzen, daß sie mit dem Behälterinhalt eine einheitliche Glasmasse bilden (DT-PS 1 596 667). In a known method of this type, glass portions are in Shape of balls guided on adjacent separate tracks leading in the direction are inclined towards the melting chamber, which is open at the top. Be about these sloping tracks the balls individually separated, but in a direct but cross-sectional narrowed connection supplied with the container standing pre-melting rooms, each only one portion take up. In the premelting rooms, the balls are caused by the radiated heat the contents of the container are heated, softened in the further sinking and then through direct heating of a heated part of the container melted down in such a way that that they form a uniform glass mass with the contents of the container (DT-PS 1 596 667).

Dieses Verfahren und die zu seiner Durchführung erforderliche Vorrichtung ist aufwendig und setzt für den einwandfreien Betrieb Glaskugeln gleicher Größe oder zumindest untereinander ganz gleichmäßig geformte Körper, z.B. Glasquader ganz glatter Oberfläche, voraus. This procedure and the apparatus required to carry it out is complex and uses glass balls of the same size for proper operation or at least very evenly shaped bodies, e.g. whole glass cubes smooth surface, ahead.

Ausserdem hat dieses bekannte Verfahren den Nachteil, daß bei einer Störung in einer eine Reihe von Portionen führenden Bahn an der dieser Bahn zugeordneten Stelle des Schmelzbehälters durch fehlenden Nachschub sich ein von der Umgebung abweichendes Glasniveau und ein abweichender Viskositätszustand einstellt, was sich nachteilig auf den Spinnprozeß auswirkt. Für die Speisung einer Düsenleiste mit den gegenüber Glaskugeln sehr viel einfacher herzustellenden und damit billigeren, aber weniger gleichmäßig geformten sogenannten Pellets, die durch eine changierende Zuführungsrinne über die Länge der Düsenleiste dem Schmelzraum durch Einwurf von oben zugeführt werden (DT-OS 23 26 975) ist diese bekannte Methode nicht geeignet. In addition, this known method has the disadvantage that when a Disturbance in a line leading a series of portions on the line assigned to this line Place the melting vessel away from the environment due to a lack of supplies different glass level and a different viscosity state sets what has a detrimental effect on the spinning process. For feeding a nozzle bar with compared to glass spheres, which are much easier to manufacture and therefore cheaper, but less uniformly shaped so-called pellets, which are caused by an iridescent Feed channel over the length of the nozzle bar to the melting chamber by throwing in are supplied above (DT-OS 23 26 975), this known method is not suitable.

Man ging deshalb dazu über, die Schmelzwanne aus nebeneinander in geringem Abstand angeordneten größeren Zylindern (von z.B. etwa 75 mm Durchmesser}, sogenannten ??Trichtern:? aufzubauen, die durch kurze, in der Längsachse der Düsenleiste angeordnete Stege versteifend miteinander verbunden waren. One therefore went over to the melting tank from side by side in small spaced larger cylinders (e.g. about 75 mm in diameter}, so-called ?? funnels :? build up by short, arranged in the longitudinal axis of the nozzle bar Bridges were connected to each other in a reinforcing manner.

Eine derartige Bauweise ist in ihrem Aufbau einfacher und verleiht dem Schmelzraum eine gute Formstabilität. Hierzu muß man sich vergegenwärtigen, daß die eigentliche, verhältnismäßig lange (z.B.Such a construction is simpler in its structure and lends itself good dimensional stability in the melting chamber. To do this, one must realize that the actual, relatively long (e.g.

900 mm) und demgegenüber schmale (z.B. 70 mm) Düsenleiste, d.h. ohne ihr feuerfestes Einbettungsmaterial, wegen des sehr teuren Ausgangsmaterials aus sehr dünnen Blechen (erheblich unter 1 mm) gefertigt wird und trotzdem im Betrieb infolge der hohen Temperaturunterschiede,die beim Anfahren und Abstellen (Auf-Abtempern) auftreten, hohen Spannungen ausgesetzt ist. Dem Vorteil der Formstabilitat stand jedoch als äußerst nachteilig gegenüber, daß auf diese Weise keine gleichmäßige, für den einwandfreien Spinnprozeß erforderliche Temperaturverteilung über die Länge des Schmelzraumes zu erzielen war, weil die nebeneinander im Abstand liegenden Trichter keinen durchgehenden Schmelzraum bilden und damit eine gewissermaßen "punktförmige" Glaszufuhr bedingen. Der kalte Glasrohstoff gelangt über die Länge der Schmelzwanne nur an nebeneinander im Abstand voneinander liegenden Stellen in das vorher aufgeschmolzene Glas mit der Folge, daß in der Düsenwanne zwischen diesen Abschnitten eine Überhitzung der Glasmasse mit schlechten Abspinnergebnissen in diesen Zonen eintrat. Ausserdem wurde natürlich durch die Uberhitzungszonen die Wanne ungleichmäßig und teilweise zu hoch beansprucht, wodurch die Lebensdauer der gesamten Düsenleiste herabgesetzt wurde.900 mm) and on the other hand narrow (e.g. 70 mm) nozzle bar, i.e. without their refractory embedding material, because of the very expensive starting material very thin sheet metal (considerably less than 1 mm) is manufactured and still in operation as a result of the high temperature differences that occur when starting up and shutting down (heating up and down) occur, is exposed to high voltages. The advantage of the dimensional stability stood however, it is extremely disadvantageous that in this way no uniform, temperature distribution over the length required for the proper spinning process of the melting chamber could be achieved because the funnels lying next to each other at a distance do not form a continuous melting space and thus a more or less "punctiform" Condition glass supply. The cold glass raw material reaches the length of the melting tank only in the previously melted places at a distance from each other Glass with the result that overheating in the nozzle trough between these sections the Glass mass with poor spinning results in these zones occurred. Also was of course due to the overheating zones the tub is uneven and sometimes too high stressed, whereby the service life of the entire nozzle bar was reduced.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, schien es nahezuliegen, den Temperaturausgleich nicht auf die eine verhältnismäßig geringe Glasmasse enthaltende Düsenwanne zu beschränken, sondern bereits auf die Schmelzwanne zu erstrecken und hierzu den Schmelzraum als durchgehende längliche, rechteckige Wanne auszubilden snd zur Versteifung derselben in geringeren Abständen senkrecht zur Mittellängsebene Versteifungsstege, z.B. in Form von Sicken, einzubauen. Es zeigte sich, daß hierdurch zwar eine gute, gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt werden konnte, aber bei vertretbaren Bleckdicken die Formbeständigkeit der Wanne nicht aufrechterhalten werden konnte. Vor allem bei krassen Demperaturwechseln, wie sie beim sogenannten Auf- und Abtempern entstehen, treten durch die dadurch bedingten Ausdehnungen und Zusammenziehungen Spannungen im Düsenleistenkörper auf, wodurch die Wände nach innen gezogen werden. Zusätzlich geschieht dies auch durch die erkaltende Glasmasse in der Schmelzwanne, wo- durch sich ihr Volumen verändert, Risse entstehen können und die Beschickung erschwert wird. In order to remedy this disadvantage, it seemed to be obvious to use temperature compensation not to be limited to the nozzle tray containing a relatively small glass mass, but to already extend to the melting tank and for this purpose the melting chamber as to form a continuous, elongated, rectangular tub to stiffen the same stiffening webs at smaller distances perpendicular to the central longitudinal plane, e.g. in Form of beads to be built in. It turned out that this resulted in a good, even Temperature distribution could be achieved, but with acceptable sheet thicknesses Dimensional stability of the tub could not be maintained. Especially with blatant changes in temperature, such as those that occur during so-called heating up and down, the resulting expansions and contractions cause tension in the nozzle bar body, which pulls the walls inwards. Additionally this is also done by the cooling glass mass in the melting tank, where- by their volume changes, cracks can appear and loading becomes more difficult will.

Nachteilig bei der ersterwähnten Art war auch, daß besonders darauf geachtet werden mußte, daß die Glasportionen jeweils nur in einen Trichter und nicht etwa auch in die Zwischenräume zwischen diesen fielen. Hierzu muß man entweder jedem Trichter eine besondere Zuführung zuordnen oder umständliche und verteuernde Leitblechanordnungen vorsehen, oder im Falle einer Zuführung mit über die Länge des Schmelzraumes changierender Rinne (D-OS 23 26 975) eine entsprechende Zeitsteuerung vorsehen. The disadvantage of the first-mentioned species was that it was especially sensitive Care had to be taken that the glass portions only in a funnel and not also fell into the spaces between them. For this you have to either each Assign funnel a special feed or cumbersome and expensive guide plate arrangements provide, or in the case of a supply with changing over the length of the melting chamber Provide a corresponding time control for channel (D-OS 23 26 975).

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde lag, bei einer Düsenleiste aus Metall im Schmelzraum eine durch über die Länge gleichmäßige Zufuhr von Glasportionen gleichmäßige Temperaturverteilung bei einer allen Anforderungen genügenden Formstabilität zu erzielen. This is where the invention, on which the object was based, comes in at a Nozzle bar made of metal in the melting chamber a feed that is uniform over the length Even temperature distribution of glass portions for all requirements to achieve sufficient dimensional stability.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer Düsenleiste der im ersten Absatz erwähnten Art auf die in den Ansprüchen angegebenejrWeise, In den Zeichnungen ist die Erfindung zur Anschauung gebracht und anhand dieser nachfolgbnd beechriet;en. Es stellen dar Fig. 1 eine Teilseitenansicht einer Düsenleiste nach der Erfindung in verkleinertem Maßstab, Fig. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1, teilweise mit abgenommener Schmelzwanne, Fig. 3 eine der Fig. 2 gemäße Aufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform, Fig. 4 einen Schnitt durch die Düsenrinne nach Fig. 2 oder 3, geschnitten längs der Linie IV-IV. This object is achieved by the invention in a nozzle bar in the first In the manner indicated in the claims, in the drawings the invention has been brought to the fore and followed up on the basis of this. It represent Fig. 1 is a partial side view of a nozzle bar according to the invention on a reduced scale, Fig. 2 is a plan view of the object according to FIG. 1, partially with the melting tank removed, FIG. 3 one of FIG. 2 according to FIG Top view of a modified embodiment, FIG. 4 shows a section through the nozzle channel according to Fig. 2 or 3, sectioned along the line IV-IV.

Eine Düsenleiste besteht, abgesehen von der nicht dargestellten und für die Erfindung nicht wichtigen, durch einen Rahmen zusammengehaltenen Einbettung aus hitzefestem Material, z.B. aus Schamottesteinen oder -gußmasse, aus der Düsenwanne 1 mit Düsenröhrchen oder Spinnwarzen 2, auf die die Schmelzwanne 3 aufgesetzt ist. Diese bildet den Schmelzraum, in den der Glasrohstoff, z.B. in Form sog. Pellets, eingebracht wird. Zur Düsenleiste gehören ferner die einen Teil der elektrischen Widerstandsheizung bildenden Anschlußfahnen 4. Die Spinnwarzen 2 sind in den Boden 5 der Düsenwanne 1 eingesetzt, die mit der Schmelzwanne 3 über Öffnungen 6 für den Glasdurchfluß in Verbindung steht. Die Öffnungen 6 sind in eine Wand 7 eingebracht, die gleichzeitig Boden von 3 und Decke von 1 ist. There is a nozzle bar, apart from the one not shown and Embedding held together by a frame, which is not important for the invention made of heat-resistant material, e.g. made of firebricks or fireclay, from the nozzle tray 1 with nozzle tubes or spinnerets 2 on which the melting tank 3 is placed. This forms the melting area in which the glass raw material, e.g. in the form of so-called pellets, is introduced. The nozzle bar also includes some of the electrical ones Resistance heating forming connecting lugs 4. The spinnerets 2 are in the ground 5 of the nozzle pan 1 is used, which is connected to the melting pan 3 via openings 6 for the glass flow is in connection. The openings 6 are made in a wall 7, which is the floor of 3 and the ceiling of 1 at the same time.

Erfindungsgemäß ist die Schmelzwanne 3 aus einer Anzahl von nebeneinander liegenden, aber nicht vollständig geschlossenen, nach Fig. 2 zylinderförmigen sog. Trichtern zusammengesetzt, die dort, wo sie aufeinandertreffen, ineinander münden. In diesen Mündungsbereichen können sie quer zur Längsachse L nur durch einen die beiden äusseren Verbindungswandteile 9 über eine verhältnismäßig geringe Höhe des Schmelzraumes verbindende Stege 10 versteift sein. Dadurch wird einerseits für die Beschickung und vor allem auch für die gleichmäßige Temperaturverteilung in der über den Spinnwarzen stehenden Glasmasse ein durchgehender Schmelzraum 11 geschaffen, andererseits aber eine hohe Formstabilität durch im Querschnitt annähernd zylinderförmige Körper erzielt, die wenigstens über einen Teil ihrer Höhe festigkeitsmäßig durch die Stege 10 geschlossen sind. Die gewölbten Wände verhindern ein Zusammenziehen durch die Glasmasse bei großen Temperaturschwankungen. Ausserdem kann man durch die Wandlänge, d.h. eine mehr oder weniger große Wölbung, die Temperatur, die eine Funktion der Wandlänge ist, variieren. Das bedeutet, daß man durch die Wahl der Formgebung die Länge der Seitenwände so festlegen kann, daß man über diese den elektrischen Widerstand und damit die Heizleistung entsprechend beeinflussen kann. Gegenüber einer Düsenleiste, deren Schmelzbehälter aus nebeneinander liegenden, getrennten Zylindern besteht, macht sich bei gleicher Spinnwarzenzahl und Abmessungen ausserdem eine Materialersparnis bemerkbar. According to the invention, the melting tank 3 is made up of a number of side by side lying, but not completely closed, according to Fig. 2 cylindrical so-called. Assembled funnels that flow into each other where they meet. In these mouth areas they can transverse to the longitudinal axis L only through one of the two outer connecting wall parts 9 over a relatively low height of the Melting space connecting webs 10 be stiffened. This is on the one hand for the Loading and especially for the even temperature distribution in the A continuous melting chamber 11 is created above the spinnerets, on the other hand, however, a high dimensional stability due to an approximately cylindrical cross-section Body achieved through at least part of its height in terms of strength the webs 10 are closed. The curved walls prevent contraction through the glass mass in the event of large temperature fluctuations. You can also get through the wall length, i.e. a more or less large bulge, the temperature, the one Function of wall length is vary. That means that one by the choice of shape, the length of the side walls can be determined so that you can these influence the electrical resistance and thus the heating output accordingly can. Opposite a nozzle bar, the melting container of which is made up of adjacent, consists of separate cylinders, makes itself with the same number of warts and dimensions also a noticeable material saving.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach Fig. 2 dadurch, daß die einzelnen, nebeneinander gestellten, den Schmelzraum 11 bildenden Trichter 12a, 12b ... im Querschnitt oval oder ellipsenförmig sind, also die Wandbereiche 13 und 14 verschiedene Radien haben, deren Mittelpunkte nicht auf der Mittellangsebene L liegen müssen. The embodiment according to FIG. 3 differs from that according to 2 in that the individual juxtaposed the melting chamber 11 forming funnel 12a, 12b ... are oval or elliptical in cross section, so the wall areas 13 and 14 have different radii, the centers of which do not must lie in the central longitudinal plane L.

Die Stege 10 brauchen nur eine Höhe zu haben, und damit die Höhe des Schmelzraumes einzunehmen, die zur Versteifung ausreicht. Sie können natürlich auch eine größere Höhe einnehmen, jedoch müßten sie dann ihren Querschnitt schwächende Durchflußöffnungen aufweisen, ohne daß durch diese der Temperaturausgleich völlig sichergestellt werden kann. Leerseite The webs 10 only need to have a height, and thus the height of the melting chamber, which is sufficient for stiffening. Of course you can also occupy a greater height, but then they would have to weaken their cross-section Have flow openings without completely compensating for the temperature through them can be ensured. Blank page

Claims

Claims 1. Nozzle bar made of metal for the production of Glass threads, consisting of a nozzle trough with spinnerets inserted in its base, on which a melting tank is placed, in the amount of consumption from above glass raw material is introduced over its length by the thread take-off, thereby g e it is not indicated that the melting tank (3) consists of adjacent, on their facing sides open and confluent funnels (8,12) is formed.

2. Nozzle bar according to claim 1, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the wall area (9) connecting two funnels to one another transversely to the central longitudinal plane (L) of the melting tank through only part of the funnel height engaging webs (10) is connected.

3. The nozzle bar according to claim 1, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the individual juxtaposed, the melting tank forming funnel (8) are circular cylinders except for their open sides facing one another.

4. Nozzle bar according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the individual, juxtaposed, the melting tank forming funnel (12) oval or elliptical cylinders except for their open sides facing one another are.

5. Nozzle bar according to claims 1 to 4, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the total length of the wall of the melting tank and thus the degree their curvature according to the electrical resistance influencing the heating power is chosen.