DE4129410A1

DE4129410A1 - Verfahren und vorrichtung zum formen von glasfasern

Info

Publication number: DE4129410A1
Application number: DE4129410A
Authority: DE
Inventors: Kiwamu Okuma; Keiji Otaki; Mitsuji Yoda; Yukiyoshi Shinobu
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd; Paramount Glass Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd; Paramount Glass Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1992-03-05
Anticipated expiration: 2011-09-05
Also published as: US5154746A; HU912847D0; KR920006238A; ITRM910656A1; CA2050180A1; DE4129410C2; KR940002061B1; CN1060641A; JPH04114927A; CN1029953C; ITRM910656A0; HUT66201A; IT1249689B; CA2050180C; HU213848B; JP2796757B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden von Glasfasern unter Verwendung von Zentrifugalkräften.

Anhand der Fig. 4 wird zunächst ein übliches Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Glasfasern mit Hilfe von Zentrifugalkräften beschrieben.

Im einzelnen wird geschmolzenes Glas B kontinuierlich aus einer Düse K einer Vorfeuerung J eines Gasschmelzofens I zu einem hohlen zylindrischen Drehteil A zugeführt, das durch eine Antriebsvorrichtung H mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Das dem Drehteil A zugeführte geschmolzene Glas wird unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften in kleinen, konischen Formen aus engen Löchern D ausgetrieben, die in der äußeren Umfangswand C des Drehteiles A vorhanden sind. An den distalen Endabschnitten des konisch geformten geschmolzenen Glases werden Primärfasern gebildet, die in einen Flammenstrom G eingeführt werden, der aus einer Flammenöffnung F eines Faserungsbrenners E ausströmt, so daß die Primärfasern zu Sekundärfasern verdünnt werden.

Um mit Hilfe dieses üblichen Verfahrens Glasfasern mit kleinem Durchmesser und einer guten thermischen Isoliereigenschaft zu bilden, sind verschiedene Mittel im Stand der Technik vorgeschlagen worden.

Ein erstes Mittel besteht darin, die Fließgeschwindigkeit des Flammenstroms G zu erhöhen, unter der Voraussetzung, daß Glas derselben Art verwendet wird. Da bei diesem Mittel jedoch die Verbrennungsmenge des Faserungsbrenners E erhöht werden muß, wird die Flammentemperatur am Flammenauslaß F wesentlich erhöht und das Verhältnis der Umwandlung von Primärfasern in nicht-faseriges Material einer kugeligen Form oder einer Hakenform wird erhöht, wodurch die flockigen Eigenschaften in entgegengesetzter Richtung beeinflußt werden.

Um diese Erscheinung zu vermeiden, sind Mittel zum Erhöhen der Luftmenge für die Verbrennung angewendet worden, wie dies z. B. in US-Patent Nr. 37 85 791 beschrieben ist; wenn das Luft-Brennstoffverhältnis jedoch einen bestimmen Wert überschreitet, dann wird die Verbrennung unstabil und die Produktion von unverbranntem Brennstoff, schwankender Verbrennung usw. wird gefördert, so daß die Flammentemperatur sehr ungleichmäßig wird, was zu dem Nachteil führt, daß keine Sekundärfasern mit gleichförmigem Durchmesser erhalten werden können.

Ein zweites Mittel bestand darin, den Durchmesser der engen Löcher D in der Umfangswand C zu vermindern, um auf diese Weise den Durchmesser der Primärfasern herabzusetzen und damit auch den Durchmesser der erhaltenen Sekundärfasern zu vermindern. Wenn jedoch der Durchmesser der engen Löcher D vermindert wird, kann das geschmolzene Gas nicht leicht ausfließen und aus diesem Grunde müssen die folgenden Mittel hinzugefügt werden:

a) Mittel zum Vermindern der Zufuhrmenge des geschmolzenen Glases;
b) Mittel zum Erhöhen der Umdrehungszahl des Drehteils A;
c) Mittel zum Erhöhen der Temperatur des geschmolzenen Glases im Drehteil A, um dessen Viskosität herabzusetzen.

Das Mittel a) vermindert die Ausstoßmenge des Fertigproduktes und die Mittel b) und c) vermindern die Lebensdauer des Drehteiles A in hohem Maße. Aus diesem Grunde sind diese Mittel insgesamt unerwünscht.

Als weiteres Mittel kann es angesehen werden, die Ausflußmenge des geschmolzenen Glases aus jedem engen Loch D (das in der Umfangswand C des Drehteiles A angeordnet ist) pro Zeiteinheit zu vermindern (die Ausflußmenge des geschmolzenen Glases aus jedem engen Loch wird manchmal als Übergangs-Konusmenge bezeichnet); dies vermindert jedoch die Ausstoßmenge der erhaltenen Sekundärfasern. Um diese Produktionsverminderung zu vermeiden, kann die Vergrößerung der Höhe der Umfangswand C in Betracht gezogen werden, um die Anzahl der engen Löcher D zu erhöhen; wenn jedoch die Höhe der Umfangswand C vergrößert wird, dann ist der untere Endabschnitt der Umfangswand C entfernt von der Flammen-Auslaßöffnung F des Faserungsbrenners und die Sekundär-Verdünnung durch den Flammenstrom G wird ungenügend, so daß es schwierig ist, die Sekundär-Fasern in der Nähe des unteren Endabschnittes zu bilden. Aus diesem Grunde ist die Höhe der Umfangswand C begrenzt. Wenn die Übergangsmenge eines Konus, wie sie oben beschrieben ist, vermindert wird, dann werden die Primärfasern empfindlich für die Temperatur des Flammenstromes G und wenn diese Temperatur hoch ist, werden die Primärfasern anfällig dafür, in nicht-faserige Materialien von kugeliger oder hakenförmiger Form umgewandelt zu werden und die Sekundärfasern werden anfällig dafür, sich miteinander zu verhaken und die flockigen Eigenschaften werden vermindert. Aus diesem Grunde wird eine Flammenstrom-Temperatur benötigt, die niedriger als üblich ist; wie dies oben beschrieben worden ist, ist das Absenken der Flammentemperatur jedoch begrenzt und wenn die Menge eines Übergangskonus vermindert wird, dann muß man mit der Verminderung der Verbrennungsmenge des Brennstoffes des Faserungsbrenners E fertig werden, um die thermische Energie zu vermindern, so daß die Reichweite des Flammenstromes G kürzer wird. Daraus folgt, daß die Höhe der Umfangswand C auch von diesem Aspekt her begrenzt ist, wobei das Problem einer erheblichen Produktionsverminderung auftritt.

Es gibt viele Arten von Glasfasern und Glasfasern mit sehr verschiedenen Durchmessern von sehr kleinen bis zu großen Durchmesssern müssen hergestellt werden. Mit üblichen Verfahren und Vorrichtungen ist eine Faserbildung vieler Arten von Glasfasern mit Hilfe einer gemeinsamen Vorrichtung jedoch nicht wünschenswert, da dies zu einer Produktionsverminderung führen würde und ferner zu einem Anstieg der thermischen Energie, einer herabgesetzten Qualität des Produktes und so weiter.

Natürlich ist es nicht wünschenswert, jeweils Produktionslinien exklusiv für die Verwendung zum Bilden von Glasfasern der verschiedenen Arten aufzustellen, da dies die Produktionskosten erhöht.

Vor dem Hintergrund des oben beschriebenen Standes der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden von Glasfasern anzugeben, bei dem die Temperatur des Flammenstromes, der im Faserungsbrenner gebildet wird, auf eine vorbestimmte Temperatur herabgesetzt wird, ohne daß dabei unverbrannter Kraftstoff oder eine unstabile Verbrennung entsteht, wobei nebenbei noch die Fließgeschwindigkeit des Flammenstromes erhöht werden kann, wodurch die Höhe der Umfangswand des Drehteiles vergrößert werden kann und selbst dann, wenn die Fließmenge des geschmolzenen Glases aus jedem engen Loch (d. h. eine Übergangs-Konus-Menge) in der Umfangswand verkleinert wird, können Primärfasern geschmolzenen Glases zufriedenstellend in Sekundärfasern umgewandelt werden, und zwar auf der gesamten Höhe der Umfangswand des Drehteiles; dabei entsteht keine thermische Zerstörung der Primärfasern und feine Glasfasern hoher Qualität können in erhöhter Menge produziert werden und die Faserungsenergie kann erhalten werden, ohne daß die Verbrennungsmenge des Brennstoffs im Faserungsbrenner erhöht werden müßte.

Um diese und andere Aufgaben zu lösen, ist gemäß der Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, ein Verfahren zum Bilden von Glasfasern mit Hilfe von Zentrifugalkräften vorgesehen, bei dem komprimiertes Gas aus einer Lage nahe dem Inneren des Flammenauslasses des Faserungsbrenners in Richtung auf einen Einschnürungsabschnitt der Auslaßöffnung des Brenners in einem spitzen Winkel relativ zur Ausströmrichtung des Flammenstromes aus der Auslaßöffnung eingespritzt wird, so daß das komprimierte Gas mit dem Verbrennungsgas im Einlaßabschnitt des Einschnürungsabschnittes vermischt wird; das so gemischte Gas wird aus der Auslaßöffnung des Brenners in eine Richtung ausgestoßen, die im wesentlichen parallel zur Richtung der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche der Umfangswand steht, wobei die Primärfasern in feine Sekundärfasern umgeformt werden.

Nach der Erfindung, wie sie im Anspruch 2 beansprucht ist, ist eine Vorrichtung zum Bilden von Glasfasern vorgesehen, bei der eine Anzahl von Öffnungen zum Injizieren eines komprimierten Gases im oberen Abschnitt des Flammen-Auslaßrahmens innerhalb des Faserungsbrenners angeordnet sind und die Öffnungen sind in Richtung auf den Einlaßabschnitt des Einschnürungsabschnittes der Auslaßöffnung offen und stehen ihrerseits mit einer Zufuhrquelle für komprimiertes Gas in Verbindung. In einer speziellen Konstruktion steht ferner die Injektionsrichtung des komprimierten Gases aus den Öffnungen in einem spitzen Winkel relativ zur Ausströmöffnung des Verbrennungsgases aus dem Auslaß des Faserungsbrenners. In einer weiteren speziellen Ausbildung sind ferner mehrere Öffnungen zum Injizieren komprimierten Gases im Flammenauslaßrahmen des Faserungsbrenners angeordnet. Ferner können die Öffnungen zum Injizieren des komprimierten Gases auch in einer Kammer für komprimiertes Gas vorgesehen sein, die oberhalb des Flammenauslaßrahmens innerhalb des Faserungsbrenners angeordnet ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung haben den oben beschriebenen Aufbau. Eine benötigte Brennstoffmenge wird in einem Faserungsbrenner (fiberizing burner) verbrannt und dann, wenn das Verbrennungsgas aus der Auslaßöffnung des Brenners ausgestoßen wird, wird das komprimierte Gas in Richtung des Einschnürungs-Abschnittes der Auslaßöffnung aus einer Anzahl von Öffnungen injiziert, die nahe am Inneren des Flammen-Auslaßrahmens angeordnet sind. Die Injektionsrichtung des komprimierten Gases steht in einem spitzen Winkel relativ zur Ausströmrichtung des Verbrennungsgases aus der Auslaßöffnung. Da das komprimierte Gas auf den Einschnürungsabschnitt der Auslaßöffnung zu gerichtet ist, vermischt sich das Verbrennungsgas mit dem injizierten, komprimierten Gas im Einlaßabschnitt des Einschnürungsabschnittes. Diese Vermischung geschieht im Einlaßabschnitt des Einschnürungsabschnittes der Auslaßöffnung und berührt deshalb nicht die Verbrennung des Kraftstoffes innerhalb des Faserungsbrenners und verändert die Verbrennungsbedingungen mithin nicht.

Die Temperatur des Verbrennungsgases wird durch seine Vermischung mit dem komprimierten Gas, das seinerseits keine Wärmemenge enthält, abgesenkt und da die Injektionsrichtung des komprimierten Gases in einem spitzen Winkel relativ zur Ausströmrichtung des Verbrennungsgases steht, wird die kinetische Energie des komprimierten Gases in Ausströmrichtung hinzugefügt. Das führt dazu, daß der entstehende Flammenstrom, der eine niedrigere Temperatur als das Verbrennungsgas hat (das im Faserungsbrenner erzeugt worden ist und die Auslaßöffnung erreicht hat) und das einen größeren Auslaßdruck hat, in einer Richtung ausströmt, die im wesentlichen parallel zur äußeren Umfangsfläche der Umfangswand steht.

Selbst dann, wenn die Höhe der Umfangswand des Drehteiles größer gemacht wird als die im Stand der Technik und selbst dann, wenn jedes enge Loch eine kleinere Konus-Menge geschmolzenen Glases aufweist, kann aus diesem Grunde der Flammenstrom das untere Ende der Umfangswand mit einer genügenden Wärmemenge und Geschwindigkeit erreichen.

Darüber hinaus wird die Temperatur des Flammenstromes durch Einleitung des komprimierten Gases herabgesetzt und aus diesem Grunde werden die Primärfasern selbst dann nicht zerstört, wenn sie aufgrund der Verminderung der konischen Menge geschmolzenen Glases im Durchmesser geringer sind als beim Stand der Technik. Da die Zahl der engen Löcher aufgrund der vergrößerten Höhe der Umfangswand erhöht ist, wird die Gesamt-Produktionsmenge der Sekundärfasern nicht vermindert und da der Ausströmdruck des Flammenstromes durch das Hinzufügen des komprimierten Gases erhöht wird, tritt keine Erhöhung des Brennstoffverbrauches auf.

Durch Auswählen und Einstellen der Injektionsmenge und des Injektionsdruckes des komprimierten Gases, der Wärmemenge des komprimierten Gases usw. können ferner verschiedene Arten von Glasfasern mit einer einzigen Vorrichtung hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische, senkrecht geschnittene Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 2, 3 und 4 beansprucht ist;

Fig. 2 ist eine schematische, vergrößerte Querschnittsansicht eines wichtigen Abschnittes der Konstruktion nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische, vergrößerte Querschnittansicht eines wichtigen Abschnittes einer weiteren Ausführungsform, wie sie in Anspruch 5 beansprucht ist;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Temperatur und der Viskosität des Glases bei der Bildung der Glasfasern darstellt; und

Fig. 5 ist eine schematische, senkrecht geschnittene Ansicht einer üblichen Vorrichtung.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 2, 3 und 4 beansprucht ist. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Anspruch 5 beansprucht ist. Zunächst wird der Aufbau dieser Vorrichtungen beschrieben und danach wird das Verfahren beschrieben, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist.

Wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist unterhalb einer Auslaßdüse 3 für geschmolzenes Glas einer Vorfeuerung 2 eines Glasschmelz-Ofens 1 ein hohles, zylindrisches Drehteil 4 angeordnet, das mit einer Antriebsvorrichtung 5 verbunden ist.

Die Antriebsvorrichtung 5 ist auf einem nicht dargestellten Rahmen gelagert und umfaßt eine Drehantriebswelle 7, die durch einen Riemen 6 angetrieben wird. Das Drehteil 4 ist fest mit dem unteren Ende der Drehantriebswelle 7 verbunden.

Das Drehteil 4 hat eine Anzahl von engen Löchern 9, die auf dem gesamten Umfang der Umfangswand 8 so angeordnet sind, daß sie durch diese Umfangswand hindurchgehen. Geschmolzenes Glas 10, das aus der Glas-Auslaßdüse 3 heraus nach unten fließt, wird durch einen Boden 11 des Drehteiles 4 aufgenommen und das geschmolzene Glas 12, das aufgrund der hohen Drehzahl des Drehteiles 4, die diesem über die Antriebsvorrichtung 5 mitgeteilt wird, längs der Umfangsfläche der Wand 8 hochsteigt, wird in kleinen, konischen Formen aus den engen Löchern 9 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft ausgestoßen, um auf diese Weise Primärfasern zu bilden, die weitergefördert und unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft radial nach außen verdünnt werden.

Oberhalb des Drehteiles 4 ist ein Faserungs-Brenner (fiberizing burner) so angeordnet, daß er den äußeren Umfangsabschnitt des Drehteiles 4 umgibt. Eine Auslaßöffnung 14 dieses Faserungsbrenners 13 ist in einer Richtung offen, die parallel zur Richtung der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche 15 der Umfangswand 8 liegt und das ausgestoßene Verbrennungsgas, das in der Verbrennungskammer 16 des Faserungsbrenners 13 entstanden ist, wird als Flammenstrom 17 längs der äußeren Umfangsfläche 15 der Umfangswand 8 ausgestoßen. Der Flammenstrom 17 formt das Glas, das aus den engen Löchern 9 austritt und unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zu Primärfasern gebildet worden ist, in feine Sekundärfasern um.

Die Auslaßöffnung 14 wird durch einen äußeren Flammenauslaß-Rahmen 18 und einen inneren Flammenauslaß-Rahmen 19 gebildet und eine Anzahl von Öffnungen 20 zum Einblasen komprimierten Gases sind im oberen Abschnitt des äußeren Flammenauslaß-Rahmens 18 nahe der Verbrennungskammer 16 des Faserungsbrenners 13 ausgebildet.

Jede Öffnung 20 ist in Richtung auf einen Einlaß eines Einschnürungs-Abschnittes 21 der Auslaßöffnung 14 offen und ein Winkel zwischen der Injektions-Richtung X-X und dem Flammenstrom 17, also der Ausströmrichtung Y-Y des ausströmenden Verbrennungsgases, an der Auslaßöffnung, ist spitz.

Die Öffnungen 20 stehen mit einem inneren Hohlraum 22 des äußeren Flammen-Auslaßrahmens 18 in Verbindung und der innere Hohlraum 22 steht seinerseits über eine Zufuhr-Leitung 23 für komprimiertes Gas mit einer Quelle für solches komprimierte Gas in Verbindung, wie z. B. Luft oder ein inertes Gas, etwa Stickstoffgas oder Kohlendioxid-Gas.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 sind sowohl die Öffnungen 20 als auch der innere Hohlraum 22, in den das komprimierte Gas eingeleitet wird, am äußeren Flammenauslaßrahmen 18 vorgesehen; bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Öffnungen 24 zum Injizieren des komprimierten Gases jedoch in einer Gaskammer 26 angeordnet, die oberhalb eines äußeren Flammen-Auslaßrahmens 25 liegt und die Gaskammer 26 ist über eine Zuführleitung für komprimiertes Gas mit einer nicht dargestellten Quelle für solches komprimierte Gas verbunden. Mit Ausnahme dieser Merkmale ist die zweite Ausführungsform in der Konstruktion identisch mit der ersten Ausführungsform.

Obwohl sowohl bei der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 als auch bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 sind die Öffnungen 20, 24 nur im äußeren Flammen-Auslaßrahmen 18, 25 eingeformt sind, können identische Öffnungen auch im inneren Flammen-Auslaßrahmen 19, 28 eingeformt sein, so daß ein komprimiertes Gas auf den Einlaß des Einschnürungsabschnittes der Auslaßöffnung zu sowohl von der Innen- als auch von der Außenseite her injiziert werden kann.

Es wird nun ein Verfahren zum Bilden von Glasfasern (wie dies im Anspruch 1 beansprucht ist) beschrieben, bei dem die oben beschriebene Vorrichtung zum Formen von Glasfasern verwendet wird.

In der Verbrennungskammer 16 des Faserungsbrenners 13 wird ein Brennstoff vollständig verbrannt und die heißen Verbrennungsgase werden aus der Auslaßöffnung 14 ausgestoßen und ferner wird das komprimierte Gas, das aus komprimierter Luft oder einem inerten Gas besteht, in Richtung des Einlasses des Einschnürungsabschnittes 21 der Auslaßöffnung 14 ausgeblasen; die Ausblasrichtung des komprimierten Gases steht dabei in einem spitzen Winkel relativ zur Ausblasrichtung des Verbrennungsgases aus der Auslaßöffnung, so daß das komprimierte Gas mit den Verbrennungsgasen im Einlaß-Abschnitt vermischt wird. Durch diese Mischung wird die Temperatur des Verbrennungsgases, die aus der Auslaßöffnung 14 ausgeblasen wird, auf eine vorbestimmte Temperatur herabgesetzt und der Injektions-Druck wird erhöht.

Das Verbrennungsgas, das auf diese Weise in seiner Temperatur herabgesetzt und in seiner Geschwindigkeit erhöht ist, wird als Flammenstrom 17 aus der Auslaßöffnung 14 in einer Richtung ausgestoßen, die im allgemeinen parallel zur Richtung der Erzeugenden der Umfangswand 8 des Drehteils 4 ist.

Gleichzeitig wird geschmolzenes Glas 10 aus einer Auslaßdüse für geschmolzenes Glas 3 in das Drehteil 4 eingebracht, das sich mit hoher Geschwindigkeit dreht.

Das so zugeführte, geschmolzene Glas 10 fließt aus den engen Löchern 9 in der Umfangswand des Drehteiles 4 in kleinen, konischen Formen aus und wird weiterhin unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zu Primär-Fasern verdünnt, die ihrerseits radial nach außen von dem Drehteil 4 bzw. von den Spitzen der oben genannten kleinen, konischen Glasformen in den Flammenstrom 17 hineingeführt und mit Hilfe dieses Flammenstroms 17 in Sekundär-Fasern umgeformt werden. Die Sekundär-Fasern werden nach unten geworfen und in einer nicht dargestellten Sammelvorrichtung gesammelt.

Wie dies bereits beschrieben worden ist, wird die Temperatur des Flammenstromes 17 aufgrund der Injektion des komprimierten Gases auf eine Temperatur herabgesetzt, die niedriger ist als die Temperatur des Verbrennungsgases, das in der Verbrennungskammer 16 erzeugt worden ist. Die Temperatur des Flammenstromes 17, die mit dem oberen Kantenabschnitt der Umfangswand 8 des Drehteils 4 in Berührung kommt, kann daher auf eine vorbestimmte, niedrige Temperatur abgesenkt werden und selbst dann, wenn die Auslaßmenge geschmolzenen Glases aus den engen Löchern 9 (z. B. die Menge eines Konus) klein ist, kann die Temperatur auf einem solchen Niveau gehalten werden, das eine thermische Zerstörung der zu bildenden Primär-Fasern vermieden werden kann. Da ferner die Injektion des oben genannten komprimierten Gases den Ausströmdruck des Flammenstromes 17 erhöhen kann, kann der Flammenstrom 17 ohne Verlust thermischer Energie weiterreichen und die Höhe der Umfangswand 8 kann daher erhöht werden, so daß die Anzahl der engen Löchern 9 erhöht werden kann. Der Abfall der Menge eines Konus wird auf diese Weise kompensiert durch den Anstieg der Anzahl der engen Löcher 9.

Das Verfahren zum Bilden der Glasfasern nach der vorliegenden Erfindung, wie es im Anspruch 1 beansprucht ist, umfaßt die oben beschriebenen Schritte.

Ein Vergleich zwischen der vorliegenden Erfindung und einem üblichen Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen im einzelnen beschrieben.

I. Temperatur-Differenz (°C) zwischen dem unteren Ende der A uslaßöffnung des Faserungsbrenners und dem unteren Ende der Umfangswand des Drehteiles (L bezeichnet den Abstand zwischen den beiden unteren Enden)

Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, ist die Temperatur des Flammenstromes gemäß der vorliegenden Erfindung am unteren Ende der Umfangswand des Drehteiles weniger abgesenkt.

II. Faserungs-Beispiele bei der Verwendung von Hart-Glas und Standard-Glas der Art, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, zur Bildung von Glasfasern

1) Hart-Glas

Tabelle 1

Tabelle 2

2) Standard-Glas

Tabelle 3

Wie dies klar aus den Zahlenwerten in Tabelle 1 ersehen werden kann, kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung eine größere Menge von Glasfasern mit derselben Brennstoffmenge erzeugt werden als bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik und die erreichte Flockigkeit ist darüber hinaus bei der vorliegenden Erfindung verbessert. Es ist somit klar, daß nach der vorliegenden Erfindung der Energie-Index erheblich vermindert werden kann und die Produktionsmenge der Glasfasern kann erhöht werden.

Wie dies klar aus den Tabellen 2 und 3 hervorgeht, ist der Brennstoffverbrauch nach der vorliegenden Erfindung gegenüber dem bekannten Verfahren dann geringer, wenn dieselbe Menge von Glasfasern normaler Art jeweils mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung und dem bekannten Verfahren hergestellt werden und die Flockigkeit der Glasfasern nach der vorliegenden Erfindung ist wesentlich besser. Es ist auch festzustellen, daß selbst die Glasfasern von hoher Qualität mit hohen Wärmeisolierungseigenschaften ohne einen großen Anstieg von Brennstoffverbrauch im Vergleich zum bekannten Verfahren hergestellt werden können.

Ein Grund dafür, warum die Glasfasern von guter Qualität erhalten werden können, wie dies in den Tabellen 2 und 3 dargestellt ist, besteht darin, daß bei dem Verfahren und bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Primärfasern nicht "nicht-faserig" gemacht werden (das heißt, daß sie nicht einer Faser-Zerstörung unterworfen werden), wie dies oben beschrieben ist. Bei dem üblichen Verfahren liegt der mittlere Abschnitt der Umfangswand andererseits in der Temperatur höher als der obere und untere Abschnitt der Umfangswand und aus diesem Grunde werden die Primärfasern, die aus dem oberen Abschnitt der Umfangswand heraus gebildet werden, zu Sekundärfasern umgewandelt während sie den Abschnitt der Bildung von Sekundärfasern an den distalen Endabschnitten der Primärfasern passieren, die aus dem mittleren Abschnitt der Umfangswand heraus gebildet werden, so daß die Primärfasern und die Sekundärfasern sich überschneiden. Es kann unterstellt werden, daß dies die Qualität herabsetzt.

Das wesentliche des Verfahrens und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung besteht in der Injektion komprimierten Gases und die Stelle der Injektion, der Injektionswinkel des komprimierten Gases relativ zur Ausströmrichtung des Flammenstromes, die Verteilung der Geschwindigkeit der Injektion, die Menge des Gases und der Gasdruck sind wichtige Faktoren.

In bezug auf die Lage der Injektion der komprimierten Luft ist dieses Gas nicht eine Sekundär-Verbrennungsluft und daher ist es notwendig, daß diese Lage an einer Stelle ist, an der die Verbrennung des Brennstoffes innerhalb des Faserungsbrenners bereits vollendet ist und sie sollte nahe an der Auslaßöffnung dieses Brenners sein und ferner in einer Lage, in der das Verbrennungsgas und das komprimierte Gas miteinander vermischt sind und einen ordentlichen Fluß bilden und als Flammenstrom aus der Auslaßöffnung ausströmt. Diese Lage ist die am Einlaßabschnitt des Einschnürungsabschnittes der Auslaßöffnung.

Um den oben erwähnten ordentlichen Fluß zu erreichen, ist es notwendig, daß die oben erwähnte Lage am Einschnürungsabschnitt der Auslaßöffnung liegt, die parallele, innere Umfangsflächen aufweist.

In bezug auf den Injektionswinkel ist, vom Standpunkt der wirksamen Verwendung der Energie des injizierten komprimierten Gases und eines glatten Auslasses des Verbrennungsgases her die Mittellinie des Injektions-Stromes der komprimierten Luft in einem Winkel von 30 bis 60° relativ zur Mittellinie des Flammenstromes geneigt, der aus der Auslaßöffnung ausströmt. Je kleiner dieser Winkel ist, umso besser. Wenn dieser Winkel ein stumpfer Winkel ist, dann kann der Auslaß des Verbrennungsgases verhindert werden und es entsteht eine unstabile Verbrennung. Bei den obigen Ausführungsformen ist dieser Winkel 45°.

Es ist notwendig, daß die Geschwindigkeitsverteilung des komprimierten Gases in der Richtung des Umfanges des Drehteils gleichmäßig ist. Wenn diese Verteilung ungleichmäßig ist, dann werden die Temperatur und die Geschwindigkeit des Flammenstromes, der aus der Auslaßöffnung des Faserungsbrenners ausströmt, ungleichmäßig, so daß die Qualität der erzeugten Sekundärfasern vermindert wird.

Aus diesem Grunde sollten die Öffnungen vorzugsweise einen kleinen Durchmesser haben und sie sollten in gleichen, engen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise liegt dieser Durchmesser im Bereich von 1 bis 3 mm und der Zwischenraum liegt im Bereich von 5 bis 10 mm.

Bei den obigen Ausführungsformen ist der Durchmesser 2 mm und der Abstand ist 6,5 mm.

Die Injektionsmenge des komprimierten Gases wird abhängig vom Durchmesser des Drehteiles bestimmt, sowie von der Höhe der Umfangswand des Drehteiles, dem Durchmesser der zu formenden Glasfasern und der Menge des Verbrennungsgases im Faserungsbrenner. Je größer der Durchmesser des Drehteiles, oder je größer die Höhe der Umfangswand ist, oder je feiner die herzustellenden Glasfasern sind und je größer die Menge des Verbrennungsgases des Faserungsbrenners ist, umso größer ist die Injektionsmenge des komprimierten Gases.

Der Druck des komprimierten Gases braucht nur so hoch zu sein, daß er den inneren Druck des Faserungsbrenners überwindet. Bei den obigen Ausführungsformen wird komprimierte Luft mit einem Zuführdruck von 5 kg/cm² verwendet.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weisen die oben beschriebene Konstruktion und Wirkungsweise auf und gemäß der Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, kann die Temperatur des aus der Auslaßöffnung des Faserungsbrenners ausgestoßenen Flammenstromes abgesenkt werden, ohne daß die Verbrennung innerhalb des Brenners beeinflußt würde und ferner kann die Geschwindigkeit des Flammenstromes erhöht werden. Demzufolge kann der Vorteil erreicht werden, daß feine Glasfasern hoher Qualität erzeugt werden können, und zwar in einer größeren Menge, ohne daß der Brennstoffverbrauch ansteigen würde.

Gemäß der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 2 bis 5 beansprucht ist, wird das komprimierte Gas im Einschnürungsabschnitt der Auslaßöffnung mit dem Verbrennungsgas gemischt, um die Temperatur zu vermindern und es wird auf diese Weise ein erdnungsgemäßer Fluß gebildet, dessen Geschwindigkeit erhöht ist, wenn er durch die Auslaßöffnung hindurchströmt. Auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, daß selbst dann, wenn die Höhe der Umfangswand des Drehteiles erhöht ist, der wirksame Flammenstrom das untere Ende der Umfangswand erreichen kann.

Im Vergleich mit dem bekannten Verfahren werden die feinen Primärfasern selbst dann nicht einer Zerstörung ausgesetzt, wenn die Höhe der Umfangswand größer ist oder wenn jedes enge Loch einen kleineren Durchmesser hat, um die Menge des Durchgangskonus zu vermindern und auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, daß Glasfasern hoher Qualität erzeugt werden können, ohne daß die Produktionsmenge vermindert würde.

Die Temperatur des Verbrennungsgases des Faserungsbrenners wird durch Injektion komprimierten Gases herabgesetzt und der Ausström-Druck des Flammenstromes wird durch die Injektions-Energie des komprimierten Gases erhöht. Auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, daß eine Erhöhung des Brennstoffverbrauches nicht auftritt.

Im Hinblick auf das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung können durch Auswahl und Einstellung der Injektionsmenge des komprimierten Gases, des Injektionsdruckes, der Wärmemenge des Gases usw., verschiedene Arten von Glasfasern in vorteilhafter Weise durch ein einziges Verfahren und eine einzige Vorrichtung hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zum Formen von Glasfasern, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Zuführen geschmolzenen Glases zu einem hohlen, zylindrischen Drehteil, das in seiner Umfangswand eine Anzahl von engen Durchgangslöchern aufweist;
b) Austreiben des geschmolzenen Glases in kleinen konischen Formen aus den engen Löchern in der Umfangswand unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft, die durch die schnelle Umdrehung des Drehteiles erzeugt wird;
c) Ausströmen eines Flammenstromes im Bereich rund um den äußeren Umfang der Umfangswand herum aus einer Auslaßöffnung eines Faserungsbrenners heraus in einer Richtung, die im allgemeinen parallel zur Richtung der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche des Drehteiles ist;
d) Injizieren eines komprimierten Gases aus einer Lage nahe der Auslaßöffnung und innerhalb des Faserungsbrenners in Richtung auf den Einschnürungsabschnitt der Auslaßöffnung in einem spitzen Winkel relativ zur Ausflußrichtung des Flammenstromes aus der Auslaßöffnung;
e) Vermischen des komprimierten Gases mit dem Flammenstrom im Einlaßabschnitt des Einschnürungsabschnittes;
f) Ausströmenlassen des vermischten Gases aus der Auslaßöffnung des Brenners in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zur Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche der Umfangswand des Drehteiles ist; und
g) Einführen von Primärfasern, die an den distalen Ende des konisch geformten geschmolzenen Glases geformt worden sind, in das gemischte Gas unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft, so daß die Primärfasern zu feinen Sekundärfasern verdünnt werden.

2. Vorrichtung zum Formen von Glasfasern, gekennzeichnet durch:
ein hohles, zylindrisches Drehteil (4), das in seiner Umfangswand (8) eine Anzahl von engen Löchern (9) aufweist;
oberhalb des zylindrischen, hohlen Drehteiles (4) angeordnete Mittel (1, 2, 3) zum Schmelzen des Glasmaterials (10) und zum Zuführen des geschmolzenen Glases in das hohle, zylindrische Drehteil (4);
mit dem hohlen, zylindrischen Drehteil (4) verbundene Mittel (5, 6, 7) zum Drehen des Drehteils (4);
einen im Bereich rund um den äußeren Umfang der Umfangswand (8) des Drehteiles (4) herum angeordneten Faserungsbrenner (13), der eine Auslaßöffnung (14) hat, die in einer Richtung parallel zur Richtung der Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche der Umfangswand (8) offen ist;
Mittel (20, 24) zum Injizieren eines komprimierten Gases durch eine Anzahl von Öffnungen, die nahe der Auslaßöffnung (14) innerhalb des Faserungsbrenners (13) angeordnet sind, wobei die Öffnungen (20, 24) in Richtung eines Einlaßabschnittes des Einschnürungsabschnittes (21) der Auslaßöffnung (14) offen sind und mit einer Quelle (22, 23) für die Zufuhr komprimierten Gases in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsrichtung des komprimierten Gases aus den Öffnungen (20, 24) in einem spitzen Winkel relativ zur Ausströmrichtung des Verbrennungsgases aus der Auslaßöffnung (14) des Faserungsbrenners (13) steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserungsbrenner (13) einen Flammen-Auslaßrahmen (18) zum Bilden einer Auslaßöffnung aufweist, wobei die Öffnungen (20) in diesem Flammen-Auslaßrahmen des Faserungsbrenners (13) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserungsbrenner (13) einen Flammen-Auslaßrahmen (25) zum Bilden einer Auslaßöffnung aufweist und daß die Öffnungen (24) in einer Kammer (26) für komprimiertes Gas gebildet sind, die oberhalb des Flammenauslaßrahmens (25) im Faserungsbrenner (13) angeordnet ist.