DE3810782A1 - Vorrichtung zur gleichmaessigen beheizung von spinnschmelzen - Google Patents
Vorrichtung zur gleichmaessigen beheizung von spinnschmelzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergleich
mäßigung der Temperaturen in Spinnschmelzen, die aus
einem Vorherd in einen Spinnschmelzebehälter gespeist
werden.
Beim Verspinnen aus der Schmelze organischer oder anor
ganischer Materialien wird das Material in einen beheiz
ten Ofen gefördert und kontinuierlich aufgeschmolzen.
Die Beheizung der Öfen erfolgt elektrisch und/oder durch
Gasbrenner. Die Schmelze wird dann in Spinnschmelzebe
hälter geleitet, die am unteren Ende mit einer Spinn
leiste versehen ist. In Längsrichtung der Spinnleiste
sind in Reihen viele kleine Löcher gebohrt. Durch diese
Schmelzeaustrittsöffnungen werden viele kleine Primär-
Schmelzeströme erzeugt, die dann in nachgeschalteten
Ausziehvorrichtungen auf den endgültigen Faserdurch
messer ausgezogen werden.
Insbesondere bei Mineralschmelzen mit ihren hohen
Schmelzetemperaturen können aufgrund der Wärmeableitung
an den Außenwänden Temperaturgradienten in der Schmelze
auftreten, die im Hinblick auf die Erzeugung einheitli
cher Faserqualitäten problematisch sind. Ferner erfor
dert die geringe Wärmeleitfähigkeit einer Mineralschmel
ze eine verhältnismäßig große Oberfläche des Schmelzeba
des, um die erforderliche Wärme über Gasbrenner auf die
Oberfläche zu übertragen. Zur Vermeidung eines zu hohen
Wärmegefälles im Schmelzebad wird die Schmelzebadtiefe
gering gehalten. Außerdem wird durch Regeleinrichtungen
dafür gesorgt, daß die abströmende Schmelze kontinuier
lich durch die Zudosierung von neuem Material kompen
siert wird, so daß im Ofen ein konstanter Schmelzehöhen
stand eingehalten wird.
Zur Verbesserung der Schmelzehomogenität werden auch
sogenannte Bubbler eingesetzt. Hierbei handelt es sich
um reihenförmig angeordnete Strahldüsen, die quer zu den
Schmelzeflußrichtungsn in die Ofenböden eingesetzt sind.
Durch diese Bubbler wird Inertgas in die flüssige
Schmelze eingeblasen. Dadurch erfolgt eine Vermischung
und Homogenisierung in der Schmelze.
Eine weitere Verbesserung kann man durch eine zusätz
liche elektrische Beheizung des Vorherdes erreichen, der
üblicherweise dem Schmelzeofen vorgeschaltet ist. Hier
bei wird ein spezielles leitfähiges Steinrinnenmaterial
als elektrischer Widerstand benutzt. Die Stromzufuhr er
folgt über Kontaktplatten mit elektrischen Anschlüssen,
die beidseitig in Reihen quer zur Fließrichtung der
Glas- oder Mineralschmelze angebracht sind. Durch
getrennte Regelkreise der Heizung in Längsrichtung
des Vorherdes kann die gewünschte Temperaturkurve für
die fließende Schmelze eingestellt werden. Auf diese
Weise läßt sich das Temperaturgefälle in der Vorherd
schmelze reduzieren.
Darüber hinaus kann die thermische Homogenität der
Mineralschmelze im Vorherd durch Strahlungskühlung ver
bessert werden. Da durch die am Vorherd normalerweise
beidseitig angebrachten Brennereien der Schmelze Wärme
zugeführt wird, sind die Schmelzetemperaturen in Rinnen
mitte überhöht. Diese Temperaturüberhöhungen kann man
in bekannter Weise durch schachtförmige Öffnungen in
Rinnenmitte über der Schmelze im Vorherd, die eine ge
zielte Strahlungskühlung an mehreren Stellen bewirken,
vermeiden oder zumindest stark reduzieren. Die Wärme
abfuhr kann dabei mit Hilfe von über den Öffnungen
liegenden Abdecksteinen variiert werden. Aufgrund dieser
Maßnahmen kann eine weitere Vergleichmäßigung des Tem
peraturprofils in der fließenden Mineralschmelze im
Vorherd erreicht werden. Die beschriebene Strahlungs
kühlung wird insbesondere bei Aufschmelzvorrichtungen
mit großen Durchsätzen (40 bis 150 t pro Tag) angewandt.
Die Breite der Vorherde kann dabei über 1 m betragen.
Dementsprechend groß müssen dann die Flammenkegel der
erforderlichen Brenner sein, was zu einer erhöhten
Wärmezufuhr im Mittelbereich der Vorherdrinne führt. Die
deutlich heißere Schmelze in diesem Bereich hat dann
eine entsprechend niedrigere Viskosität und demzufolge
auch eine zu hohe Strömungsgeschwindigkeit, so daß man
in solchen Fällen auf die oben beschriebene Strahlungs
kühlung unter keinen Umständen verzichten kann. Der
Nachteil dieser Strahlungskühlung liegt, abgesehen von
dem zusätzlichen apparativen Aufwand, in den relativ
hohen Wärme- und damit Energieverlusten (bis zu 10%).
Außerdem hat sich gezeigt, daß bei hohen Qualitäts
anforderungen an die Fasern die obengenannten Maßnahmen
nicht ausreichend sind. Unter "Qualitätsanforderungen"
wird dabei verstanden, daß die Fasern einen möglichst
einheitlichen Durchmesser erhalten und weitgehend frei
von Fehlstellen (Artefakte) sind. Typische Artefakte bei
Stapelfasern sind Dickstellen, Perlen und Büschel, bei
Filamenten Durchmesserschwankungen. Insbesondere bei der
Herstellung von sehr dünnen Filamenten, z.B. Glasfila
menten, <10 µm, treten diese Probleme verstärkt auf. Es
wurde gefunden, daß die Faserqualität entscheidend von
dem Fließverhalten der Spinnschmelze beim Spinnvorgang
und der Verteilung der Spinnschmelze auf die Austritts
öffnungen in der Spinnleiste abhängt. Schon beim Auslauf
der Spinnschmelze aus dem Wannenofen wird durch die
steigende Temperaturdifferenz zwischen der Spinnschmelze
und dem Steinfutter des Ofenauslaufs ein zylindrischer
Strahl gebildet, der von außen nach innen ein Wärme
gefälle hat.
Dieses Wärmegefälle hat zur Folge, daß die Auslaufge
schwindigkeit des Schmelzestrahls im Kernbereich des
Strahls deutlich höher ist als in den Außenzonen. Bei
der Verteilung der Spinnschmelze im Spinnbehälter ent
stehen zusätzliche Temperaturgradienten in der Schmelze,
die naturgemäß im Abstand zum eintretenden Schmelze
strahl an den jeweiligen Enden des länglichen Schmelze
behälters größer sind als in senkrechter Richtung zum
Schmelzestrahl. Da die Schmelzetemperatur maßgebend ist
für die Viskosität und das Fließverhalten der Spinn
schmelze wird die Schmelze den Austrittsöffnungen in der
langen Spinnleiste des Spinnbehälters mit temperatur
bedingt unterschiedlichen Viskositäten und damit auch
unterschiedlichen Mengenströmen zugeführt. Dieser
Nachteil ist besonders gravierend, wenn die Spinn
schmelze gleichzeitig aus mehreren, oft weit auseinan
derliegenden Bodenausläufen der Öfen oder Vorherde
entnommen wird.
Ausgehend von diesen Untersuchungen und Beobachtungen
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Faserqua
lität durch eine Vergleichmäßigung von räumlichen und
zeitlichen Temperaturschwankungen der Spinnschmelze
direkt vor oder in den Spinnschmelzebehältern zu ver
bessern.
Unter "Spinnschmelzebehälter" soll im Rahmen dieser Be
schreibung jedes zur Aufnahme der Spinnschmelze unmit
telbar vor Austritt des Fadengebildes vorgesehene Gefäß
verstanden werden. Die erfindungsgemäße Lösung geht aus
von einer Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Tempera
turen in Spinnschmelzen, die aus einem Vorherd in einen
Spinnschmelzebehälter gespeist werden. Diese Vorrichtung
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß im
Spinnschmelzebehälter und/oder im Vorherd eine aus
mehreren, parallel geschalteten, durch Stromdurchgang
beheizten Blechlamellen bestehende Dünnschichtheizung
angeordnet ist. Dabei sollen mindestens zwei parallel
geschaltete Blechlamellen vorhanden sein. Der Abstand
der Blechlamellen voneinander beträgt vorzugsweise 3 bis
30 mm.
Aufgrund der großen Oberfläche und des geringen Abstan
des der einzelnen Heizelemente voneinander können Tempe
raturdifferenzen zwischen den Heizlamellen minimiert
werden. Außerdem wird eine hohe Wärmeübertragung er
reicht.
Die zusätzliche Beheizung der Spinnschmelze mittels der
stromdurchflossenen Blechlamellen erlaubt es auch, daß
der Spinnschmelzebehälter an den Gefäßwandungen auf
niedrigeren Temperaturen gehalten werden kann. Daraus
resultiert eine höhere Standzeit des Spinnschmelze
behälters. Die Behälterwandungen brauchen aus dem
gleichen Grund auch nicht mehr aus teurem Platin oder
Platinlegierungen zu bestehen. Vielmehr können in
vorteilhafter Weise keramische Materialien verwendet
werden.
Zweckmäßig ist der Querschnitt des Blechlamellenpaketes
dem Querschnitt des Spinnschmelzebehälters anzupassen.
Sinnvoll ist auch, daß die Flächen der mittleren Blech
lamellen am größten sind und die Flächen der benach
barten Blechlamellen zu beiden Seiten hin stufenförmig
abnehmen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind
die Blechlamellen derart ausgebildet, daß in Längsrich
tung gesehen ihre Flächen von den Enden, an denen die
Stromzuführung erfolgt, zur Mitte hin abnehmen.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß in den
Spinnschmelzebehältern Temperaturfühler angeordnet sind,
die mit Temperaturreglern zur Konstanthaltung der Tempe
ratur in den Spinnschmelzebehältern verbunden sind,
wobei der Heizstrom durch die Blechlamellen geregelt
wird.
Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:
- 1. Der entscheidende Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Gleichmäßigkeit des Durchmessers der Einzelfasern (Filamente) an den verschiedenen Spinnstellen erheblich verbessert wird. Diese Ver besserung beruht auf der leistungsstarken elektri schen Lamellenheizung, die in der Lage ist, Tem peraturgradienten und Temperaturschwankungen der Schmelze bereits im Vorherd auszugleichen.
- 2. Auch bei hohen Durchsätzen und kontinuierlichem Durchlauf kann die temperaturbedingte Viskosität der Schmelze im Spinnbehälter konstant und in der räumlichen Verteilung gleichmäßig gehalten werden. Dabei kann die Heizleistung über die Anzahl der Heizlamellen an die Durchsatzmenge angepaßt wer den.
- 3. Die hohe Heizleistung und der schnelle Wärmeaus tausch der Heizlamellen mit der umgebenden Schmelze führt zu günstigen Zeitkonstanten bei der Tempera turregelung; d.h., die Trägheit der Temperatur regelung ist verhältnismäßig gering.
- 4. Durch die Anordnung der Heizlamellen wird auch eine Vermischung und damit eine weitere Homogenisierung der Schmelzeströme gefördert.
- 5. Da aufgrund der zusätzlichen Beheizung die Gefäß wandungen des Spinnbehälters auf niedrigeren Tempe raturen gehalten werden können, läßt sich grund sätzlich eine Verlängerung der Standzeit der Spinn behälter erreichen.
- 6. Die Tatsache, daß der Schmelze im Spinnbehälter innerhalb kurzer Zeiten viel Energie zugeführt wer den kann, und erlaubt grundsätzlich höhere Durch sätze oder die gleichzeitige Erschmelzung ohne zusätzlichen Aufschmelzofen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt des Schmelzeofens in perspek
tivischer Darstellung und Beheizung der
Schmelze über den Ausläufen zu den Spinnbe
hältern,
Fig. 2 einen Spinnschmelzebehälter mit elektrischer
Dünnschichtheizung,
Fig. 3 einen Querschnitt A-A durch den Spinnschmelze
behälter nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Dünnschichtheizung mit verminderter
Lamellenoberfläche im Mittenbereich,
Fig. 5 eine spezielle, in drei übereinander angeord
nete Zonen aufgeteilte Dünnschichtheizung und
Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Vorherd mit
einer Dünnschichtheizung im darunter befind
lichen Spinnschmelzebehälter und zusätzlicher
Bodenheizung im Vorherd.
Der Schmelzeofenausschnitt nach Fig. 1 zeigt einen zen
tralen Vorherd 1 mit senkrecht dazu angeordneten seitli
chen Vorherden 2 und 3. In Verlängerung des Vorherdes
1 sind weitere seitliche Vorherde vorgesehen. Die Mine
ralschmelze gelangt von einem (nicht gezeigten) Ofen in
die Vorherde (siehe Strömungspfeile). Trotz zusätzlicher
Beheizung des Steinbodenfutters und der Oberfläche mit
Gasbrennern 4 weist die fließende Schmelze 5 eine inho
mogene Temperaturverteilung auf, die bisher zu einer
entsprechend inhomogenen Strömungsverteilung an den
Spinnstellen geführt hat.
Die Bodenausläufe der seitlichen Vorherde 2 und 3 führen
zu den darunter angeordneten Spinnschmelzebehältern 6.
In den Bodenausläufen und/oder in bzw. unmittelbar ober
halb der Spinnschmelzebehälter 6 sind zur Vergleichmäßi
gung von Temperaturschwankungen der Spinnschmelze Dünn
schichtheizungen 7 vorgesehen, die nachfolgend näher
beschrieben werden. Die Dünnschichtheizung 7 weist an
beiden Enden elektrische Stromzuführungen 8 auf, die
hier nach oben aus dem seitlichen Vorherd herausgeführt
sind.
Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 besteht die Dünnschichtheizung
7 aus einer Vielzahl parallel zueinander, in Längsrich
tung des Spinnschmelzebehälters 6 angeordneter Blech
lamellen 9, die an den beiden Enden zusammengefaßt und
jeweils mit einer Stromschiene 10 verbunden sind. Die
einzelnen Blechlamellen 9 haben typischerweise einen
Abstand von 5 bis 10 mm. Aufgrund des engen Abstandes
der Blechlamellen 9 wird beim Stromdurchgang die Wärme
in dünnen Schichten innerhalb des Spinnschmelzebehälters
6 zugeführt. Aus diesem Grund kann man von einer "Dünn
schichtheizung" sprechen. Die insgesamt zur Verfügung
stehende Heizfläche ist dabei wesentlich größer als die
Oberfläche der Spinnschmelze, so daß aufgrund des gerin
gen Lamellenabstandes und der kleinen Temperaturdiffe
renz zwischen Schmelze und Lamellenoberfläche in relativ
kurzen Zeiten ausreichend große Wärmemengen zur Tempera
turvergleichmäßigung zugeführt werden können. Aus mecha
nischen Gründen sind an der äußeren Begrenzung des La
mellenpaketes Querstege 11 vorgesehen.
Die Spinnleiste 12 ist an der Unterseite des Spinn
schmelzebehälters 6 in Längsrichtung angeordnet. Längs
der Spinnleiste 12 sind in großer Zahl die Schmelzeaus
trittsöffnungen 13 mit einem Durchmesser von 0,5 bis
1 mm angebracht.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Querschnitt der La
mellenheizung dem V-förmigen bzw. trogförmigen Quer
schnitt des Spinnschmelzebehälters 6 angepaßt. Dies be
deutet, daß die Höhe und damit auch die Fläche der
Blechlamellen 9 von der Mitte zu den Seitenwänden 14 und
15 des Spinnbehälters 6 stufenförmig abnimmt. Die Blech
lamellen 9 bestehen aus Gründen der Hochtemperaturbe
ständigkeit zweckmäßig aus einer Platin-Rhodiumlegie
rung. Ihre Abmessungen betragen z.B. 3×20×400 mm
oder 3×50×400 mm. Dagegen können die Spinnbehälter
wände aufgrund der zusätzlichen Lamellenheizung auf nie
drigeren Temperaturen gehalten werden und brauchen nicht
mehr wie früher aus hochtemperaturfesten Materialien be
stehen. Unter diesen Voraussetzungen können auch kera
mische Materialien in Betracht gezogen werden, die ge
genüber Platin den Vorteil einer höheren Formstabilität
besitzen.
Bei einer alternativen Ausführungsform des Lamellenpa
ketes nimmt die Oberfläche der Blechlamellen 9 in
Längsrichtung gesehen von den Enden zur Mitte hin ab.
Wie in Fig. 4 gezeigt wird, ist eine Lamelle 9 z.B. in
drei Zonen 9 a, 9 b, 9 c unterteilt. Dabei ist die Breite
einer Lamelle in der Mittelzone 9 b, die sich über etwa
2/3 der Gesamtlänge des Spinnbehälters 6 erstreckt, etwa
nur halb so groß wie die Breite in den Randzonen 9 a und
9 c der Heizlamelle. Im Gegensatz dazu ist aber die Dicke
der Heizlamellen in der Mittelzone 9 b größer als in den
Randzonen 9 a, 9 c.
Wie in Fig. 1 dargestellt, sind in einem seitlichen Vor
herd eine Reihe von Spinnstellen angeordnet, die alle
mit einer elektrischen Dünnschichtheizung 7 ausgerüstet
sind. Temperaturunterschiede vor den einzelnen Spinn
stellen können dadurch ausgeglichen werden, daß in die
Spinnschmelzeausläufe Temperaturfühler, z.B. Thermo
elemente, eingebaut werden, die mit Temperaturreglern
zur Konstanthaltung der Temperatur in den Bodenausläufer
verbunden sind, wobei der Heizstrom durch die Blech
lamellen 9 als Stellgröße benutzt wird. Auf diese Weise
kann erreicht werden, daß nicht nur innerhalb eines
Spinnschmelzebehälters 6 konstante Temperaturbedingungen
vorherrschen, sondern daß auch über alle Spinnstellen
hinweg dieselbe Temperatur eingestellt und aufrecht
erhalten wird.
Anhand von Fig. 6 soll noch einmal verdeutlicht werden,
wie durch gezielten Einsatz der Dünnschichtheizung an
mehreren Stellen die Temperaturhomogenität der Spinn
schmelze noch weiter verbessert werden kann. Die durch
Gasbrenner 4 beheizte Spinnschmelze 5 strömt hier durch
den Bodenauslauf 16 zum Spinnschmelzebehälter 6 mit
Spinnleiste 12. Der Spinnschmelzebehälter 6 wird hier
durch das Steinfutter 17 gebildet. Aufgrund der darin
angebrachten Dünnschichtheizung 7 kann an dieser Stelle
auf den sehr viel teureren Behälter aus Platin oder Gold
verzichtet werden. Die Spinnleiste 12 aus einer Platin-
Rhodium-Legierung kann separat elektrisch beheizt und
in ihrer Temperatur geregelt werden. Hierdurch läßt sich
eine Feineinstellung der Spinnschmelzetemperaturen un
mittelbar am Entstehungsort der Schmelzefäden erreichen.
Die Spinnbohrungen in der Leiste 12 sind ca. 12 mm lang
und 1 bis 2 mm im Durchmesser und bewirken einen sehr
guten Wärmeaustausch, so daß in Kombination mit der
Dünnschichtheizung 7 eine Feineinstellung der Schmelze
temperatur möglich ist.
Zusätzlich zur Dünnschichtheizung 7 und Spinnleisten
heizung ist am Vorherd eine flächenförmige elektrische
Bodenheizung 18 mit Stromanschlüssen 19 vorgesehen.
Mit dieser Zusatzheizung kann zwar das Temperaturgefälle
reduziert werden (bestenfalls bis auf 5 K), jedoch nicht
vergleichmäßigt werden. Demgegenüber ist die beschrie
bene Dünnschichtheizung allein schon in der Lage, selbst
bei hintereinander angeordneten Ausläufen, einen völli
gen Temperaturausgleich herzustellen. Dabei bleiben auch
die Wärmeverluste aufgrund der kleineren Mantelfläche
und der kleineren Strahlungskühlung gering. Ohne den
Einsatz von Dünnschichtheizungen im Vorherd würde die
Spinnschmelze in verschiedenen Behältern räumlich unter
schiedliche Viskositäten aufweisen, was zu unterschied
lichen Faserqualitäten an den einzelnen Spinnstellen
führen würde.
Große Schmelzöfen reagieren aufgrund ihrer hohen Wärme
kapazität bei Heizleistungsänderungen bekanntlich nur
sehr träge. Für eine Temperaturanhebung von z.B. 1300°
auf 1305°C müßte die gesamte Ofenschmelze aufgeheizt
werden. Dieser Vorgang läuft erfahrungsgemäß sehr
langsam ab und bringt lange Ausgleichszeiten mit sich.
Das gleiche Problem tritt auf, wenn der Mengendurchsatz
geändert wird oder wenn sich aus irgendwelchen anderen
Gründen der Wärmebedarf der Ofenschmelze ändert.
Aufgrund der Dünnschichtheizung 7 ist man nun in der
Lage, derartige Temperaturschwankungen abzufangen. Die
oben erwähnte Temperaturänderung von 1300°C auf 1305°C
kann z.B. allein mit der Dünnschichtheizung 7 vor dem
Spinnschmelzeauslauf sehr rasch ausgeregelt werden.
Wird bei geringen Durchsätzen, insbesondere bei der Her
stellung von Mikroglasfasern, nur eine Spinnleiste be
nutzt, so kann der Spinnschmelzebehälter mit der darin
befindlichen Dünnschichtheizung 7 (Fig. 2 bis Fig. 5)
gleichzeitig als Aufschmelzvorrichtung für das Glas
granulat benutzt werden. Die sonst notwendigen vorge
schalteten Aufschmelzvorrichtungen können entfallen.
Wie nachfolgend gezeigt wird, kann in derartig ausge
statteten Spinnschmelzbehältern bei Glas- und Mineral
schmelzen eine hohe Wärmeübertragung erreicht werden.
Werden wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, die beiden
mittleren Blechlamellen bei geringem Abstand bis in die
Nähe der Spinnbohrungen heruntergeführt, so ergeben sich
sehr gleichmäßige Spinnschmelzetemperaturen, was sich
auf die Qualität der Mikroglasfasern günstig auswirkt.
Aufgrund der gleichmäßigen Spinnschmelzetemperaturen und
der dadurch bedingten gleichmäßigen Viskosität der
Spinnschmelze unmittelbar vor dem Eintritt in die vielen
Spinnbohrungen, sind auch die aus den Spinnbohrungen
austretenden Mengenströme während des Spinnvorganges
gleichmäßig und konstant.
Eine bevorzugte Ausführung der Dünnschichtheizung ist
in Fig. 5 dargestellt. Die Heizlamellen 9 sind hier im
Spinnbehälter 6 in drei untereinanderliegenden Zonen
angeordnet. Durch Einbringung von drei Lamellen 9 a in
der ersten Zone wird durch Verkürzung des Wärmeübertra
gungswegs die Übertragungszeit auf ein Viertel redu
ziert. Gleichzeitig vervierfacht sich die Heizfläche und
die Wärmeübertragung wird um den Faktor 8 verbessert.
In der zweiten darunterliegenden Zone mit zwei Lamellen
9 b wird die Wärmeübertragung um den Faktor 6 erhöht. In
der dritten Zone sind zwei Heizlamellen 9 c in sehr ge
ringem Abstand voneinander unmittelbar vor der Spinn
leiste 12 angeordnet. Dadurch erreicht man eine beson
ders gute Vergleichmäßigung der Temperatur unmittelbar
vor den Spinnbohrungen in der Spinnleiste 12. Die ge
fürchteten Temperaturdifferenzen können praktisch
eliminiert werden.
Der Spinnschmelzebehälter nach Fig. 5 mit den fünf Heiz
lamellen 9 a und 9 b im oberen Querschnittsbereich wäre
bei einer Lamellenlänge von z.B. 200 mm für einen
Durchsatz von 10 kg/h bis 12 kg/h geeignet. Die un
mittelbar vor der Spinnleiste 12 angeordneten Lamellen
9 c haben demgegenüber, wie schon erwähnt, hauptsächlich
die Aufgabe, die für die Mikroglasfaserherstellung not
wendige hohe thermische Homogenität zu erzeugen. Von
wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß die Temperatur
differenz zwischen den Heizflächen der Lamellen 9 c und
der Spinnschmelze gering ist. Diese geringe Temperatur
differenz kann man bei geringem Lamellenabstand nur
deshalb erreichen, weil die Wärmeübertragungsrate auf
grund des geringen Abstandes von z.B. 5 mm zwischen den
Heizlamellen 9 c fünf mal größer ist als im darüber
liegenden Aufschmelzbereich des Behälters.
Nachstehend sollen noch einmal die wesentlichen Aufgaben
und Vorteile der Erfindung zusammengefaßt werden:
- 1. Der Vorteil der Dünnschichtheizung bei der Aufhei zung von Materialien mit schlechter Wärmeleitung, wie Mineralschmelzen, liegt darin, daß in einem verhältnismäßig kleinen Materialvolumen eine große Heizfläche zur Verfügung gestellt wird und damit die thermodynamischen Voraussetzungen für die schnelle Einstellung einer vorgegebenen Solltempe ratur und die Minimierung von lokalen Temperatur gradienten erfüllt werden. Die rasche Wärmeübertra gung wird hierbei durch die kurzen Übertragungswege ermöglicht. Darüber hinaus ist der Energiebedarf gegenüber früher deutlich verringert.
- 2. Die Dünnschichtheizungen in den Spinnschmelzebehäl tern haben, wie schon erwähnt, die Aufgabe, Wärme gefälle in der Schmelze in den langen Spinnschmel zebehältern bei kontinuierlichem Betrieb völlig auszugleichen. Eine zusätzliche Aufheizung ist dabei nicht vorgesehen. Die Temperaturdifferenzen zwischen den Blechlamellen und der Spinnschmelze werden hierdurch gleichzeitig in allen Spinnschmel zebehältern äußerst gering gehalten.
- 3. Mit den separaten Heizlamellen unmittelbar vor der Spinnleiste an den Spinnschmelzebehältern (Fig. 5) läßt sich eine Temperaturfeinabstimmung und damit eine genaue Anpassung der Mengendurchsätze erzie len. Außerdem ist die Verformung der Spinnleisten aufgrund des Festigkeitsverlustes durch Wärmebe lastungen auf die Dauer geringer als bei Spinn schmelzebehältern aus Platin-Rhodium-Legierungen.
Die erfindungsgemäßen elektrischen Dünnschichtheizungen
wurden in erster Linie für die Herstellung von hoch
schmelzender Mineralwolle bzw. Glasfasern mit einem
Durchmesser <10 µm (Feinfasern) entwickelt und haben
sich vor allem bewährt, wenn hohe Anforderungen an die
Gleichmäßigkeit des Faserdurchmessers gestellt werden.
Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung be
schränkt, sondern kann auch beim Verspinnen von Polyme
ren aus der Schmelze eingesetzt werden, insbesondere
wenn die Viskosität der Polymerschmelze eine ausgeprägte
Temperaturabhängigkeit zeigt.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Temperaturen
in Spinnschmelzen, die aus einem Vorherd (1, 2) in
einen Spinnschmelzebehälter gespeist werden, da
durch gekennzeichnet, daß im Spinnschmelzebehälter
(6) und/oder im Vorherd (1, 2) eine aus mehreren,
parallel geschalteten, durch Stromdurchgang be
heizten Blechlamellen (9) bestehende Dünnschicht
heizung (7) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Dünnschichtheizung (7) aus mindestens
zwei Blechlamellen (9) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Abstand der Blechlamellen (9)
voneinander 5 bis 35 mm beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Spinnschmelzebehälter (6) aus
einem keramischen Werkstoff besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Flächen der mittleren Blechla
mellen (9) am größten sind und die Flächen der
benachbarten Blechlamellen entsprechend dem V-för
migen Querschnitt des Spinnschmelzebehälters (6)
zu beiden Seiten hin stufenförmig abnehmen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Fläche der Blechlamellen (9) in
Längsrichtung gesehen von ihren Enden zur Mitte hin
abnimmt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Spinnschmelzebehältern (6)
Temperaturfühler angeordnet sind, die mit Tempera
turreglern zur Konstanthaltung der Temperatur in
den Spinnschmelzebehältern (6) verbunden sind und
den Heizstrom durch die Blechlamellen (9) regeln.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883810782 DE3810782A1 (de) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | Vorrichtung zur gleichmaessigen beheizung von spinnschmelzen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883810782 DE3810782A1 (de) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | Vorrichtung zur gleichmaessigen beheizung von spinnschmelzen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3810782A1 true DE3810782A1 (de) | 1989-10-12 |
DE3810782C2 DE3810782C2 (de) | 1990-09-27 |
Family
ID=6351049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883810782 Granted DE3810782A1 (de) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | Vorrichtung zur gleichmaessigen beheizung von spinnschmelzen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3810782A1 (de) |
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1988
- 1988-03-30 DE DE19883810782 patent/DE3810782A1/de active Granted
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---|---|
DE3810782C2 (de) | 1990-09-27 |
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