DE69818024T2

DE69818024T2 - Kühllamelle für eine vorrichtung zum herstellen von fasern

Info

Publication number: DE69818024T2
Application number: DE1998618024
Authority: DE
Inventors: Ramin Dowlati; Arthur Timothy SULLIVAN; Leonard Jack EMERSON; Lee James HARE
Original assignee: Owens Corning; Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: EP0971859A4; TW389744B; AU6682698A; NO994035L; EP0971859A1; DE69818024D1; EP1254868A1; CA2282332A1; US5925164A; JP2001513745A; BR9807752A; NO994035D0; WO1998039260A1; KR20000075931A; EP0971859B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärme absorbierende Rippenanordnungen oder Rippenschilde zur Benutzung in Vorrichtungen zur Glasfaserherstellung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Wärme absorbierende Rippenanordnungen, die auf der Austrittsseite einer Hülse oder Düse angeordnet sind, aus der Glasfasern gezogen werden.
Ein Standardverfahren zur Herstellung von Glasfasern besteht darin, geschmolzenes Glas aus einem Schmelzofen durch als Hülsen oder Düsen bezeichnete Vorrichtungen zu ziehen. Zu diesen Düsenvorrichtungen gehören auch auf der Austragsseite des Ofens angeordnete Platten mit mehreren dicht beieinander liegenden relativ kleinen Öffnungen oder Spitzen, durch die das geschmolzene Glas gezogen wird. Das Glas wird zu Endlosfilamenten oder Fasern ausgezogen, und mehrere Filamente bzw. Fäden werden zusammengetragen und zur späteren Verarbeitung auf eine Spule gewickelt. Zwischen den Düsenöffnungen oder -spitzen und der Aufwickelvorrichtung werden die Glasfäden ausgezogen, im Durchmesser reduziert und anschließend mit einem Schlichtemittel behandelt.
Die größere Nachfrage aus der Industrie nach Glasfasern hat zur Entwicklung von Glasschmelzöfen geführt, deren Düsen eine größere Anzahl von Öffnungen oder Spitzen aufweisen, wodurch eine höhere Fadenproduktion pro Ofen (Durchsatzleistung) erzielt wird. Größere Düsen haben jedoch zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung über die Düse geführt, wodurch die gezogenen Glasfäden beim Austritt aus der Düse typischerweise unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Darüber hinaus werden die Fäden mit einer höheren Durchsatzleistung als in der Vergangenheit gezogen, weshalb ein effizienteres Abkühlen oder Abschrecken erforderlich ist. Die Glasfasern müssen ordnungsgemäß abgekühlt werden, um die richtige Feinheit zu erzielen, und das Abkühlen muss unter Berücksichtigung der größeren Düsengröße und der höheren Durchsatzleistung, aber auch der ungleichmäßigen Temperaturen der Glasfäden erfolgen.
Bei älteren Kühlsystemen wurde Gas auf die Glasfasern geblasen, wenn diese aus der Düse austraten, so zum Beispiel nach dem US-Patent Nr. 3.988.135. Die Verwendung eines auf die austretenden Fäden gerichteten Gasstroms kann dazu führen, dass sich die Fäden biegen oder auf andere Weise bewegen. Dies ist natürlich nachteilig bei der Erzielung einheitlicher Glasfäden.
Die Verwendung von Rippenschilden mit Wärme absorbierenden Rippen an einem fluidgekühlten Trakt in dem Bereich, wo die Fäden aus der Düse austreten, stellt einen Versuch zum Kühlen der Fasern dar, um die richtige Faserfeinheit zu erzielen.
Das US-Patent Nr. 3.522.025 beschreibt zum Beispiel ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer im Wesentlichen einheitlichen Temperaturumgebung im Bereich der Düse, indem Wärme absorbierende Rippen an den Fadenöffnungen angeordnet werden. Der Wärmewiderstandsweg aus dem Bereich nahe den Öffnungen zur Wärmesenke wird dimensionsmäßig gesteuert, indem man den Weg länger oder kürzer bzw. die Rippen entlang des Pfades breiter oder dünner macht.
Das US-Patent Nr. 3.264.076 beschreibt eine Vorrichtung mit Rippen, die in bestimmten Winkeln entlang des Rippenschilds angeordnet sind, um die Fäden aufzunehmen, die in einem Winkel gezogen werden, wenn sie unter der Endplatte zusammengeführt werden. Mit diesem Verfahren war es bei Öfen mit relativ niedriger Produktionsleistung, weniger Düsenspitzen und mäßigen Durchsatzgeschwindigkeiten möglich, die Fadentemperaturen für eine ordnungsgemäße Bedämpfung und Feinheit zu senken. Bei Versuchen, diese herkömmlichen Rippenschilde in Verfahren mit großen Düsen und hohen Durchsatzgeschwindigkeiten zu benutzen, sind zahlreiche Probleme aufgetreten.
Da sie zum Beispiel aus größeren Endplatten zusammengetragen werden, sind für die äußersten Fäden stärker geneigte Rippenblätter erforderlich. Durch die Erhöhung des Neigungswinkels der Blätter besteht jedoch die Gefahr, dass nach einer Prozessunterbrechung die austretenden Glastropfen die Rippen berühren, verklumpen, an den Blättern haften bleiben und zur Überschwemmung des Endabschnitts führen.
Daher hat die höhere Nachfrage nach Glasfasern und die daraus resultierende Zunahme der Düsengrößen und Durchsatzgeschwindigkeiten einen Bedarf an verbesserten Wärme absorbierenden Rippenschildanordnungen für Fälle geschaffen, bei denen Dimensionsbeschränkungen die Verwendung dickerer oder größerer Rippen zur Erzielung höherer Kühlkapazitäten einschränken.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rippenschildanordnungen zur Verwendung in Glasfaserherstellungssystemen, die eines oder mehrere der Probleme oder Einschränkungen herkömmlicher Faserkühlsysteme vermeiden bzw. überwinden, und die einen kammartigen oder Mikrorippenaufbau der Rippenbasisabschnitte aufweisen, die sich in das Kühlfluid in dem Trakt hinein erstrecken und mit dem Kühlfluid in Kontakt stehen.
Erfindungsgemäß wird daher eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern bereitgestellt, bestehend aus einer Düse mit einer Endplatte mit mehreren Öffnungen darin, aus denen Ströme geschmolzenen Glases austreten, und einer direkt unterhalb und mit Abstand von der Endplatte angeordneten Rippenschildanordnung, die aufweist (a) einen Trakt mit einer Längsachse und einem entlang der Längsachse verlaufenden Strömungskanal, der so ausgebildet ist, dass ein Kühlfluid darin strömen kann, und (b) mehrere Rippen mit jeweils einem Blattabschnitt und einem an dem Trakt angebrachten Basisabschnitt, der sich in den Strömungskanal hinein erstreckende Mikrorippen zum Kontakt mit dem darin befindlichen Kühlfluid aufweist, während sich die Blattabschnitte zwischen die Ströme geschmolzenen Glases erstrecken, um daraus Wärme zu absorbieren.
Die Erfindung ist nachstehend beispielhaft anhand der zugehörigen Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Kühlrippe in einer Rippenschildanordnung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts von 1.
3a und 3b zeigen typische Temperaturverteilungen an einer Düse und einer Endplatte.
4 zeigt eine Draufsicht einer Rippenschildanordnung.
5 zeigt eine Vorderansicht der Rippenschildanordnung in 4.
6 zeigt eine alternative Anordnung zu der in 1.
7 zeigt eine Kombination einer Glasofendüse und eines Rippenschilds.
8 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt entlang der Linie A-A in 7.
9 zeigt eine Darstellung zur Illustration der Mikrorippen eines Rippenblatts.
Es ist seit langem bekannt, dass bei der Herstellung von Glasfasern durch Ziehen von geschmolzenem Glas durch die Münder oder Spitzen in einer Düsenplatte die austretenden Fäden oder Fasern auf den gewünschten Faserenddurchmesser bearbeitet wer den müssen. Diese Reduzierung muss sehr bald nach dem Ziehen des Fadens aus der Düse erfolgen, wenn der Faden noch heiß genug ist, um eine Durchmesserreduzierung zu erreichen, aber nicht so heiß, dass der Durchmesser stärker als gewünscht verringert werden kann.
3a zeigt eine typische Temperaturverteilung von geschmolzenem Glas über einen Düsenblock wie es einem Düsensieb oder einer Endplatte zugeführt wird. Auf der y-Achse ist die Temperatur der Glasschmelze aufgetragen, während die x-Achse für die Längslage der Düse steht, wobei die Mittellinie sich in der Mitte der x-Achse befindet. Wie zu erkennen, treten die höchsten Temperaturen nahe dem Zentrum des Düsenblocks auf, während die kühlsten Temperaturen an den Kanten der Düse zu finden sind. 3b zeigt das Temperaturprofil des geschmolzenen Glases, das aus einem Düsensieb mit Löchern mit gleichem Abstand und gleicher Größe austritt (z. B. 144 Löcher pro Quadratzoll [6,4516 cm²] mit einem Durchmesser von jeweils 0,055 Zoll [1,397 mm]). Wie ersichtlich, sind die Temperaturen nicht gleichmäßig oder ausgeglichen, sondern weisen Bereiche oder Zonen des Temperaturübergangs auf.
Die Temperatur der austretenden Ströme oder Fäden geschmolzenen Glases muss kontrolliert und gesteuert werden, um eine einwandfreie Verfeinerung bzw. Reduzierung aller Fäden gleichzeitig zu erreichen. Hierzu sind direkt unter der Düse als Rippenschilde bezeichnete Vorrichtungen zum Abschrecken bzw. Abkühlen der Fäden vorgesehen.
Verbesserungen an einer allgemeinen Faserformvorrichtung werden durch die erfindungsgemäßen Rippenschildanordnungen erreicht. Eine Rippenschildanordnung umfasst als Wärmeabsorber dienende Rippenblätter, die sich in die Nähe des Glasfadenstroms erstrecken, aber keinen Kontakt damit haben, um dem vorbeiströmenden Faden Wärme zu entziehen und die Wärme von dem vorbeiströmenden Faden abzuleiten. Die Wärme absorbierenden Rippenblätter oder Rippen sind an einem Trakt angebracht, in dem ein Wärme absorbierendes Fluid (z. B. Kühlwasser) strömt, so dass die von den Rippen absorbierte Wärme auf das Fluid übertragen wird, während es durch den Trakt strömt, und so weiter von dem vorbeiströmenden Glasfaden abgeleitet wird.
Bei der Ausführungsform oder dem Aspekt der Erfindung nach 1 weist das Rippenblatt oder die Rippe 2, die vorzugsweise rechtwinklig ist und aus massivem Kupfer oder vernickeltem Kupfer besteht, aber auch aus jedem anderen geeigneten Material mit ausreichender Wärmeleitfähigkeit und Stabilität bestehen kann, einen Blattabschnitt 4 und einen Basisabschnitt 6 auf. Der Blattabschnitt 4 ist der Bereich der Rippe, an dem die Glasfäden entlang laufen, wenn sie aus der Düse austreten. Der Basisabschnitt 6 des Rippenblatts ist an einem Trakt 10 angebracht, der mit geeigneten Mitteln, zum Beispiel einem Montagewinkel 14, unter einer Endplatte befestigt ist. Der Trakt 10 ist vorzugsweise eine hohle, röhrenartige Vorrichtung, entlang deren Länge mehrere Rippen beispielsweise durch Löten angebracht sind, die sich z. B. nach außen in einer Richtung entlang einer Außenwand 10a des Trakts erstrecken. Die Rippen sind vorzugsweise in einem Winkel senkrecht zur Längsachse des Rippenschilds 1 geneigt oder in einem Winkel von 0 Grad gegenüber der Vertikalen in der Mitte bis plus oder minus 8 Grad oder mehr gegenüber der Vertikalen an den äußeren Enden des Rippenschilds, damit die Glasfäden unter dem Rippenschild zusammengetragen werden können, ohne die Rippen zu berühren. Der Innenabschnitt oder Strömungskanal 12 des Trakts hat vorzugsweise einen länglichen Querschnitt (wie in 1 gezeigt) und ist so beschaffen, dass ein Kühlfluid, im Allgemeinen Wasser, durch ihn strömt. Alternativ kann ein Trakt 10' mit einem Strömungskanal 11 mit einem rundem Querschnitt wie in 6 gezeigt benutzt werden. Der Traktströmungskanal ist mit einem Einlass oder einer Quelle für das Kühlfluid und einem Auslass für das Kühlfluid verbunden.
Wie in 1, 2 und 9 gezeigt, weist der Basisabschnitt jedes Rippenblatts darin ausgebildete Zähne oder Mikrorippen 8 auf. Die Mikrorippen 8, die vorzugsweise rechtwinklig sind und durch maschinelles Bearbeiten oder Schneiden von Kerben in den Rippenbasisabschnitt 6 hergestellt werden können, reichen vorzugsweise über das Ende 6a des Basisabschnitts 6 hinaus, so dass, wenn die Rippenblätter in Schlitze in dem Trakt 10 eingesteckt sind, die Mikrorippen mit dem geraden Abschnitt oder der Seite der länglichen Form des Strömungskanals ausgerichtet sind (siehe 2). Der Wärme austauschende Trakt weist mehrere Rippen 2 auf, die an der Wand 10a entlang ihrer Länge angebracht sind, und die Mikrorippen 8 jeder Rippe sind in Kontakt mit dem Kühlfluid in dem Strömungskanal. Die Mikrorippen bewirken eine Verwirbelung des hindurchströmenden Kühlfluids und vergrößern die Oberfläche des in Kontakt mit dem Kühlfluid stehenden Rippenabschnitts. Auf diese Weise ermöglichen die Mikrorippen die Ableitung von mehr Wärme, was wiederum dazu beiträgt, eine schnellere Abkühltung des vorbeiströmenden Glasfadens zu bewirken. Wie oben erwähnt, erfordern die schneller strömenden Fäden bei modernen Düsenanordnungen eine schnellere Wärmeübertragung von den Fäden auf ein Kühlmedium. Die Verwendung von Mikrorippen im Basisabschnitt der Wärme absorbierenden Rippe und in Kontakt mit dem in dem Trakt befindlichen Kühlfluid erfüllt diesen Zweck.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Rippenschildanordnungen mit Mikrorippen 8 beträgt die Anzahl der Mikrorippen am Ende 6a der Basis jedes Rippenblatts zwischen 4 und 24 Mikrorippen. Beispielhafte Abmessungen der einzelnen Mikrorippen lauten wie folgt: Dicke (t) von 0,5 mm bis 5 mm, Höhe (h) von 3 mm bis 4 mm und Länge (1) von 1 mm bis 7 mm.
Die Vergrößerung der Düsengrößen hat zu unerwarteten Problemen geführt. So treten zum Beispiel ausgeprägte heiße und kalte Zonen über die Länge der Düse auf. Weil die austretenden Glasfäden meist in einem Strang unter der Mitte der Düse zusammengefasst werden, werden die Fäden, die aus den Düsenspitzen an den Enden der Düse austreten, oft in einem größeren Winkel als früher zur Mitte hin gezogen. Daher sind bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Rippenblätter so gegenüber der Vertikalen geneigt, dass jedes Rippenblatt parallel zu dem Faden ist, wenn dieser an dem Blatt entlang läuft.
Darüber hinaus wird durch gezieltes Anordnen von Rippen mit unterschiedlichen Dicken entlang des Rippenschilds ein Ziel der vorzugsweise kontrollierten Wärmeableitung erreicht. Insbesondere wird durch Anordnung von dünneren Rippen in der Nähe der kühleren Düsenbereiche den in diesen Bereichen aus der Düse austretenden Glasfäden weniger Wärme entzogen, wodurch die Temperaturen der Fäden über die Düse ausgeglichen werden.
Wie in 4 gezeigt, kann ein Rippenschild 1 mit Rippenblättern 20 und 22 mit unterschiedlichen Dicken (T) vorteilhaft verwendet werden. In den Bereichen, wo weniger Wärme von den aus der Düse austretenden Fäden abgeführt werden soll, sind die Rippenblätter 20 relativ dünner als die anderen Rippenblätter 22 über den Rippenschild. Das Ergebnis ist eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung in den Glasfäden, wenn diese aus dem Rippenschildbereich austreten. Die gleichmäßige Temperaturverteilung ermöglicht bessere Ergebnisse bei der Durchmesserreduzierung, da die Fäden im Wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen.
Darüber hinaus können die Rippenblätter 20 und 22, wie in 5 gezeigt, senkrecht zur Längsachse des Trakts geneigt sein, wenn sie sich von der Mittellinie der Düse entfernen. Dieses Merkmal ist besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Fäden in einem Strang oder Roving unter dem Rippenschild zusammengefasst werden. Nach diesem Aspekt der Erfindung laufen die zwischen den Rippenblättern hindurchgeleiteten Fäden in einem umgekehrten Dreieck zusammen, wobei die äußeren Fäden in einem größeren Winkel konvergieren als jene weiter in der Mitte. Die Rippen mit den steilsten Winkeln sind jedoch im Allgemeinen die in den kühleren Zonen. Aufgrund der kühleren Betriebstemperaturen können die Glasströme sich einrollen, verklumpen oder an den Blättern haften bleiben, wenn der Prozess unterbrochen wird, und beginnen vor dem Wiederanfahren der Maschine als Tropfen herunterzutropfen. Durch Verwendung von dünneren Blättern in diesem Bereich kann ein Glasfaden nicht nur heißer bleiben, wenn er an den Blättern entlang gezogen wird, sondern dies ermöglicht auch einen größeren Abstand zwischen den Blättern und den Tropfen nach einer Unterbrechung. Der größere Abstand verringert das Auftreten von Glastropfen und verhindert, dass Glasfäden mit dem Blatt in Kontakt kommen. Es ist festgestellt worden, dass unterschiedliche Rippenblattdicken nicht nur dazu beitragen, die Temperatur der Fäden auszugleichen, wenn sie aus dem Rippenschildbereich austreten, sondern auch bewirken, dass die Glassfäden oder Glastropfen weniger oft mit den Rippen in Kontakt kommen.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in den Fasern, die aus der Rippenschildanordnung austreten, ist es nicht erforderlich, dass alle Rippenbasisabschnitte in direktem Kontakt mit dem Kühlfluid in dem Trakt sind. Nur einige der Rippenbasisabschnitte müssen in engem Kontakt mit dem Trakt sein, um die durch das Rippenblatt absorbierte Wärme auf den Trakt zu übertragen und mit dem Kühlfluid in dem Trakt abzuführen. Daher ist es nicht nötig, dass die Traktwand 10a mit Schlitzen (als Bezugsnummer 13a in 4 gezeigt) versehen ist, um es zu ermöglichen, dass alle Rippenbasisabschnitte in das Traktinnere hineinragen, oder dass alle Basisabschnitte mit Mikrorippen versehen sind. Einige Rippen können daher direkt auf der Außenseite des Trakts oder in flachen Rillen (als Bezugsnummer 13b in 4 gezeigt) befestigt sein, die in der Traktaußenwand 10a vorgesehen sind.
7 und 8 zeigen eine Rippenschildanordnung 30, zum Beispiel ähnlich der, wie sie vorstehend anhand von 1 beschrieben ist, die direkt unter einer Düse 32 mit einer Endplatte 34 eines Glasschmelzofens 40 angeordnet ist. Die Düse 32 weist einen Düsenblock 36 auf, in den das geschmolzene Glas strömt, nachdem es im Heizabschnitt 38 des Ofens geschmolzen worden ist. Im Allgemeinen strömt das Glas in dem Düsenblock in einer geraden Linie nach unten. Alternativ kann das geschmolzene Glas in einen Kanal strömen, der mit statischen Mitteln wie z. B. Leitbleichen oder Mischerplatten und -stäben 41 und 42 zum Mischen des Glases in dem Düsenblock ausgebildet ist. Das Mischen erfolgt, um die Temperaturverteilung in dem geschmolzenen Glas auszugleichen, soweit praktisch möglich oder erwünscht, ehe es die Endplatte 34 erreicht. Die Endplatte 34 schließt die Unterseite der Düse ab und umfasst eine Platte mit mehreren Löchern oder Öffnungen. Das geschmolzene Glas in Faserform 44 wird durch die Endplatte gezogen. Die Fasern werden an dem Rippenschild 30 mit den Rippenblättern 31 entlang gezogen, die über den Trakt 33 gekühlt werden, der einen Strömungskanal aufweist, der mit einem Kühlfluid-Einlass 33a und einem Auslass 33b verbunden ist. Die Rippenblätter 31 sind vorzugsweise gegenüber der Vertikalen geneigt, wie in 7 gezeigt, um die Fasern 44 zu führen, die zu einer Mittellinie unter der Düse gezogen werden, wenn die einzelnen Fasern zu einem seilförmigen Strang zusammengefasst werden, z. B. mit einer Aufwickelvorrichtung. Das Rippenschild ist in geeigneter Weise befestigt, z. B. mit einem Haltewinkel 50 und einer oder mehreren Schrauben 52, so dass es sich direkt unter der Endplatte 34, jedoch in geringem Abstand zu dieser befindet.
Ein erfindungsgemäßes Rippenschild weist Rippen mit Mikrorippen auf. Nach einem bevorzugten Aspekt wird ein Rippenschild bereitgestellt, das (1) an einem Trakt mit einem hohlen Inneren angebrachte Rippenblätter mit Mikrorippen oder Zähnen in deren Basis aufweist, so dass die Mikrorippen in Kontakt mit einem Kühlfluid darin sind, und (2) Rippenblätter mit über die Länge des Rippenschilds unterschiedlicher Dicke. Auf diese Weise wird ein Rippenschild mit verbesserten Wärmeabsorptionseigenschaften erhalten, das sowohl eine höhere Wärmeabsorption als auch eine kontrollierte Wärmeabsorption über den Düsenbereich aufweist.
Die nachstehenden Beispiele dienen zur Illustration der Erfindung.
Beispiel 1
Eine Rippenschildanordnung zur Verwendung mit einem Glasofen wird mit einem Trakt hergestellt, der aus einer hohlen Kupferstange besteht. Das hohle Innere oder der Strömungskanal für ein Kühlfluid verläuft entlang des Trakts in einer Richtung senkrecht zum Strom des geschmolzenen Glases durch die Düse. Ein beispielhafter Trakt hat eine Höhe (M_H) von ca. 1,25 bis 1,50 Zoll (ca. 31,75 bis 38,10 mm), eine Breite (M_W) von ca. 0,75 Zoll (ca. 19,05 mm) und eine Länge (M_L) von ca. 11,65 Zoll (ca. 295,91 mm) entlang ihrer Längsachse oder ist anderweitig geeignet dimensioniert für die Abmessungen der Düse und die gewünschte Durchsatzfläche für das Kühlfluid. Ein bevorzugter Traktinnenabschnitt hat einen länglichen Querschnitt, bestehend aus einem rechtwinkligen Abschnitt mit einer Länge von 0,5 Zoll (12,7 mm) und einer Breite von 0,44 Zoll (11,18 mm) mit halbrunden Ober- und Unterseiten mit einem Radius von jeweils 0,22 Zoll (5,59 mm). Somit beträgt die Gesamtlänge des Strömungskanalquerschnitts (M_I) 0,94 Zoll (23,88 mm). In eine Längsseitenwand des Trakts sind Schlitze geschnitten, die ausreichend tief sind, um eine Fläche in dem hohlen Innenabschnitt zu öffnen, so dass, wenn Rippen mit Mikrorippen in deren Basisabschnitt, die nachstehend ausführlich beschrieben sind, in die Schlitze eingesteckt und angelötet sind (z. B. mit einem Silberlötmittel), der Trakt mit den angebrachten Rippen fluiddicht ist. An einem Ende des Trakts ist eine Einlassöffnung und an dem gegenüber liegenden Ende eine Auslassöffnung vorgesehen, um das Zirkulieren eines Kühlfluids zu ermöglichen.
Die Rippenblätter sind aus massivem Kupfer mit einer Höhe (H) von ca. 1,50 Zoll (ca. 38,10 mm) und einer Länge (L) von ca. 3,80 Zoll bis 4,40 Zoll (ca. 96,52 mm bis 111,76 mm). Die Rippenblätter haben eine Dicke (T) von 0,129 Zoll (3,277 mm), mit Ausnahme der Rippen unter den kühleren Düsenzonen, die eine Dicke von ca. 0,104 Zoll (ca. 2,642 mm) aufweisen. Die Rippen sind an dem Trakt entlang dessen Länge angebracht und haben untereinander einen Abstand (S) von ca. 0,498 Zoll bis 0,544 Zoll (ca. 12,649 mm bis 13,818 mm).
Die Mikrorippen, die in den Kühlmittelströmungskanal des Trakts hineinragen und in 9 gezeigt sind, sind so beschaffen, dass die Mikrorippen eine Länge (1) aufweisen, die gleich der Dicke (T) des Blatts ist – 0,104 Zoll bis 0,129 Zoll (2,642 mm bis 3,277 mm). Jedes Blatt hat ca. 15 rechtwinklige Mikrorippen, die so darin ausgebildet sind, dass jede Mikrorippe eine Dicke (t) von ca. 0,025 Zoll (ca. 0,635 mm) und eine Höhe (h) von ca. 0,125 Zoll (ca. 3,175 mm) mit einem Abstand (s) zwischen den Mikrorippen von ca. 0,05 Zoll (ca. 1,27 mm) aufweist.
Beispiele 2A und 2B
Für die Beispiele 2A und 2B werden zwei Rippenschilde mit jeweils 22 Rippenblättern aus Kupfer mit einem Abstand (S) von 0,544 Zoll (13,818 mm) hergestellt. Jede Rippe hat eine Dicke (T) von 0,129 Zoll (3,277 mm), eine Länge (L) von 4,394 Zoll (111,608 mm) und eine Höhe (H) von 1,5 Zoll (38,1 mm). Die Winkel der Rippen von der Mittellinie des Rippenschilds, die fortlaufend von F1 bis F22 nummeriert sind, sind wie folgt: F 1 = 0 Grad; F2, F3, F4 = –5 Grad; F5, F6 = –4 Grad; F7, F8 = –3 Grad; F9 = –2 Grad; F10 = –1 Grad; F11, F12 = 0 Grad; F13 = +1 Grad; F14 = +2 Grad ; F 15, F16 = +3 Grad; F 17, F 18 = +4 Grad ; F 19, F20, F21 = +5 Grad und F22 = 0 Grad.
Mikrorippen sind an jedem Rippenblatt vorgesehen mit einer Dicke (t) von 0,025 Zoll (0,635 mm), einer Länge (1) von 0,129 Zoll (3,277 mm) und einer Höhe (h) von 0,125 Zoll (3,175 mm). In Beispiel 2A weist jedes Rippenblatt fünfzehn Mikrorippen mit einem Abstand (s) von 0,05 Zoll (1,27 mm) auf. In Beispiel 2B hat jede Rippe acht Mikrorippen mit einem Abstand (s) von 0,086 Zoll (2,184 mm). Die Rippenblätter jedes Rippenschilds sind in Schlitzen eines Trakts mit einer Kanalhöhe (M_h) von 1,5 Zoll (38,1 mm) angebracht, so dass sich die Mikrorippen in den Strömungskanal erstrecken, der eine längliche Form hat.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern mit einer Hülse (32) mit einer Endplatte (34) mit mehreren Öffnungen darin, aus denen Ströme geschmolzenen Glases abgeführt werden, und einer direkt unterhalb und mit Abstand von der Endplatte (34) angeordneten Rippenschildanordnung (30), die aufweist: (a) einen Trakt (10, 10') mit einer Längsachse (ML) und einem entlang der Längsachse verlaufenden Strömungskanal (12), zur Strömung eines Kühlfluids darin, und (b) mehrere Rippen (2) mit jeweils einem Blattabschnitt (4) und einem am Trakt angebrachten Basisabschnitt (6), der sich in den Strömungskanal (12) hinein erstreckende Mikrorippen (8) zum Kontakt mit dem darin befindlichen Kühlfluid aufweist, während sich die Blattabschnitte (4) zwischen die Ströme geschmolzenen Glases erstrecken, um daraus Wärme zu absorbieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, mit 4 bis 24 Mikrorippen (8) auf jeder Rippe (2), die jeweils eine Dicke von 0,025 Zoll (0, 635 mm) , eine Länge von 0, 10 bis 0, 13 Zoll (2, 54 mm bis 3,30 mm) und eine Höhe von 0,125 Zoll (3,175mm) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Trakt (10) eine Wand (10a) mit hindurchtretenden Schlitzen (13a) aufweist und die Basisabschnitte (6) der Rippen (2) Fluid-dicht an die Schlitze gelötet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Strömungskanal (12) eine längliche Querschnittsform mit einer abgerundeten Oberseite, einer abgerundeten Unterseite und die Ober- und die Unterseite verbindenden einander gegenüberliegenden geraden Seiten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich die Mikrorippen (8) jeder Rippe (2) in den Strömungskanal (12) des Trakts (10) durch eine der geraden Seiten des Strömungskanals hinein erstrecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei einige der Rippen (2) gegenüber der Vertikalen geneigt sind und der Neigungswinkel solcher Rippen jeweils mit größerem Abstand dieser Rippen von der Mitte des Trakts größer wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen 0° bis 8° betragen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Rippen (2) rechteckig sind und Blattabschnitte (4) verschiedener Dicke (20, 22) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Rippen nahe der Mitte des Trakts Blattabschnitte (4) mit größerer Dicke (22) als der Dicke (20) von Blattabschnitten (4) von Rippen nahe den Enden des Trakts aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Rippenschildanordnung außerdem eine oder mehrere zusätzliche Rippen mit jeweils einem Blattabschnitt und einem Basisabschnitt, der in einer in der Wand (10a) des Trakts (10) ausgebildeten Rille (13b) befestigt ist, sich aber nicht in den Strömungskanal (12) hinein erstreckt, aufweist.