DE873604C - Vorrichtung zum Ausziehen und Kraeuseln von Faeden oder Fasern aus geschmolzener Glas- oder aehnlicher Masse - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. APRIL 1953

Es ist bereits vorgeschlagen worden, durch mechanisches Ausziehen hergestellte Glasfasern mit Kräuselungen oder Wellungen zu versehen, indem die Fäden in noch bildsamem Zustand zwischen Paaren von entsprechend der herzustellenden Kräuselung zahnradprofllierten Walzen hindurchgeführt werden. Dabei müssen die Temperaturen, die Drehgeschwindigkeiten der Kräuselwalzen und die Ziehgeschwindigkeit in bestimmter Weise aufeinander abgestimmt sein. Außerdem kann bei der bekannten Vorrichtung, da die Zähne der Kräuselwalzen dicht ineinandergreifen, leicht eine schädliche Pressung der Fäden oder Fasern eintreten.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, bei der das Ausziehen und Kräuseln durch ein und dieselben Organe erfolgt, diese aber so angeordnet sind, daß eine Beschädigung der Fasern nicht eintreten kann.

Das Neue der Vorrichtung besteht im wesentlichen darin, daß Paare von zahnradprofilierten Walzen vorgesehen sind, welche dünne, durch ihr Eigengewicht abwärts fließende Ströme der geschmolzenen Masse zwischen sich aufnehmen und so zueinander angeordnet sind, daß sie mit ihren Zähnen ineinandergreifen, ohne sich jedoch zu berühren, wodurch die Masseströme ohne schädliche Pressung gleichzeitig zu Fasern ausgezogen und gekräuselt werden, und mit den Zieh- und Kräuselwalzen zusammenarbeitende Blasvorrichtungen, durch welche zwischen den Walzen auf die Fasern

Gasströme derart gerichtet werden, daß sie die Bewegung und das Ausziehen der Fasern unterstützen. Die mit Spiel ineinandergreifenden Zähne, zwischen welchen die Fäden auf einem Schlangenweg hindurchgehen, nehmen die Fasern mit Sicherheit mit, zumal das ■ Ausziehen, und Fortbewegen der Fasern dadurch unterstützt \ wird, daß die Masseströme durch ihr Eigengewicht abwärts fließen und auch die Gasströme in dieser Richtung blasen. ίο Die Kräuselwalzen sinid derart gelagert, daß sie relativ zueinander verstellt und dadurch in und außer Eingriff miteinander gesetzt werden können. Dabei sind die für die Kräuselwalzen vorgesehenen gemeinsamen oder getrennten Antriebe solcher Art, daß die Kräuselfaden in genauem Synchronismus umlaufen.

Zweckmäßig werden die Kräuselwalzen zum Teil von Gehäusen umgeben, in welche- die von den Zähnen der Walzen bei deren Umlauf mitgenommene Luft hineingeschleudert wird und die oberhalb der Walzen zu beiden Seiten der Fließbahn· der Glasströme abwärts auf diese gerichtete Blasdüsen besitzen, durch welche die in den Gehäusen komprimierte Luft auf die Glasströme geleitet wird. Diese Luft kühlt die Glasströme vor ihrem Eintritt in die Kräuselwalzen auf die für die Kräuselung geeignete Temperatur, beispielsweise unter den Erweichungspunkt des Glases ab.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsf ormen von Vorrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung von Glasfasern mit Kräuselwalzen und Mitteln zur Bildung einer Matte aus den gekräuselten Fasern, -

Abb. 2 einen Querschnitt durch einen Teil dieser Vorrichtung nach Linie II-II der Abb. 1,

Abb. 3 eine Seitenansicht einer Vorrichtung von anderer Ausführungsform,
Abb. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Abb. 3,

Abb. 5 eine Darstellung des Ausziehens und Kräuselns eines dünnen Glasstromes durch die Kräusel walzen,

Abb. 6 eine Ansicht eines Teils einer Vorrichtung, welche das Verschlingen der gekräuselten Fasern miteinander veranschaulicht,

Abb. 7 einen Einzelschnitt durch die Kräuselwalzen umgebende, Gebläse bildende Gehäuse mit einer Sprühdüse zum Auftragen des Schmiermittels vor dem Kräuseln,

Abb. 8 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ziehen der Fasern und Bilden eines Garnes aus diesen und

Abb. 9 eine Draufsicht eines Kräuselwalzenpaares, dessen Walzen einzeln durch je einen Elektromotor angetrieben werden.

Bei der Ausführung nach Abb. 1 und 2 bezeichnet 10 einen Vorratsbehälter für geschmolzenes Glas mit Ausflußöffnungen für eine Anzahl dünner, feiner Glasströme. Unter diesem Behälter kann ein Gebläse 11 bekannter Art angeordnet sein, durch welches die Abwärtsbewegung bzw. das Ausziehen der Glasströme zu Fasern unterstützt wird. Dieses Gebläse ist aber nicht unbedingt erforderlich, sondem kann auch in Fortfall kommen.

Unter dem Vorratsbehälter 10 und Gebläsen befinden sich zusammenarbeitende Kräuselwalzen 13 und 14, die im Querschnitt zahnradähnlich, d. h. auf ihrem Umfang mit Zähnen 15 besetzt sind. Die Kräuiselwalzeni3 und 14 sind auf Wellen 16 und 17 befestigt, welche ϊη Stützen 18 bzw. 19 gelagert sind. Die Stütze 18 ist mit ihrem unteren Ende um einen Zapfen 20^s eines Armes 20 schwingbar. Die Stütze 19 ist mit ihrem unteren Ende an dem gleichen Arm 20 und mit ihrem oberen Ende an einem Arm 21 befestigt. Die Arme 20 und 21 werden von einem Schlitten 22 getragen, der auf dem Rahmen 23 senkrecht verschiebbar ist. An dem Schlitten 22 ist eine Zahnstange 24 befestigt, in welche ein Zahnrad 25 eingreift, weicheis gedreht werden kann, um die Zahnstange 24 mit dem Schlitten 22 und den von diesem getragenen Teilen in der Höhe zu verstellen. Das Zahnrad 25 ist in einer mittels Schrauben 27 am Rahmen 23 befestigten Stütze 26 ge- lagert.

Die beiden Kräuselwalzen 13 und 14 werden von einer geeigneten Kraftquelle, beispielsweise einem Motor 30, derart angetrieben, daß sie sich mit genau gleicher Geschwindigkeit drehen und ihre Zähne ineinandergreifen, ohne daß sie in Berührung miteinander kommen.

Das in Abb. r dargestellte Getriebe besteht aus dem Getriebekasten 31, einer Riemenscheibe 32, einem Riemen 33 und einer Riemenscheibe 34, von welcher die Kraft, auf die zu den Kräusel walzen führenden Zahnradsätze übertragen wird. Die Riemenscheibe 34 steht in starrer Verbindung mit einem Zahnrad 35, welches über ein Zwischenrad 37 ein Zahnrad 3'8 treibt, welches auf der Welle 17 der Kräuselwalze 14 sitzt. Das Zwischenrad 37 ist in der Stütze 19 gelagert. Die Kräusel walze 13 erhält ihre Drehung von dem Zahnrad 35 aus über die Räder 40, 41 und 42, von welchen das letztere auf der Welle 16 der Kräuselwalze 13 befestigt ist. Das Zwischenrad 41 sitzt wie die Kräuselwalze 13 mit dem Antriebsrad42 auf der schwingbaren. Stütze 18. Um die Kräuselwalzen 13 und 14 in dem richtigen Abstand voneinander zu halten, ist an der Stütze 19 eine Stellschraube 45 vorgesehen, gegen welche sich die Stütze 18 anlegt. Die Schraube 45 ist verstellbar, um den Walzenabstand verändern zu können.

Auf der Stütze 18 ist noch zwischen Flanschen51 einer Platte 50 auf einem Zapfen 53 ein Klinkhebel 52 angebracht. Dieser Hebel besitzt an einem Ende eine gerauhte Daumenplatte: 54, welche niedergedrückt wenden kann, um den Hebel 52 nach vorn außer Berührung mit der Stütze 19 schwenken zu können, damit die Kräuselwalzen in Arbeitslage gebracht werden können. Soll die Kräuselwalze 13 ausgeschaltet werden, so zieht man die Stütze 18 an einem-Griff 55 nach außen und schwenkt den Hebel derart, daß er mit seinem anderen Ende vor der Stütze 19 zu liegen kommt, so daß die Walze 13 sich nicht mehr zur Walze 14 hin bewegen kann,

sondern in einem großen Abstand von ihr gehalten wird.

Zur Bildung einer Matte aus den gekräuselten Fasern ist gemäß Abb. ι in einem Abstand unter den Kräuselwalzen ein umlaufender endloser Förderer 6o vorgesehen. Über diesem befindet sich ein Führungsschacht 6i, welcher die Fasern auf einen bestimmten Teil des Förderers leitet. Oberhalb des Förderers 6o kann noch ein umlaufendes Raupenband 62 vorgesehen sein, welches zum Verdichten der Matte dient.

Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung und der Zeichnung ergibt, können die Kräuselwalzen in und außer Arbeitslage während des Herstellungs-Vorganges gebracht werden, ohne daß der gleichmäßige Umlauf der Walzen durch die Getrieberädersätze unterbrochen oder gestört wird.

Die Vorrichtung gemäß Abb. 1 und 2 eignet sich besonders zur Herstellung verhältnismäßig grober Fasern, d. h. Fasern mit einem Durchmesser von etwa 0,025 bis 2,5 mm, welche Fasern sich vor allem für Filterzwecke, aber auch für Wärme- und ähnliche Isolierungen eignen. Bei der Vorrichtung lassen sich verhältnismäßig hohe Herstellungsgeschwindigkeiten anwenden, jedoch sind diese durch die Verwendung der Rädergetriebe noch in gewissem Maße beschränkt und für die Herstellung feinerer bzw. feinster Fasern zu klein. Um aber auch die Herstellung feinster Fasern zu ermögliehen, kann, für die Kräuselwalzen der in den Abb. 3 und 4 gezeigte direkte elektrische Antrieb benutzt werden.

Gemäß diesen letzteren Abbildungen, sind unterhalb eines Vorratsbehälters 65 für die geschmolzene Glasmasse, der eine Anzahl vonAusflußöffnungen für dünne Glasströme 66 besitzt, ein Paar Kräuselwalzen 67 und 68 angeordnet. Diese Walzen besitzen auf ihrem Umfang ineinandergreifende Zähne 69. Die Kräuselwalze 67 ist auf der Welle 70 eines Elektromotors 71 und die Kräuselwalze 68 auf der Welle 72 eines Elektromotors 73 festgekeilt. Beide Motoren sitzen auf einer senkrecht verstellbaren Grundplatte 75, die einen Durchgang 76 für die aus den Kräuselwalzen kommenden Fasern 78 besitzt. Dabei ist der Motor 71 auf einem Schlitten 79 befestigt, der waagerecht in einer auf der Platte 75 vorgesehenen Führung 80 gleiten kann. An einem Ende des Schlittens'79 ist durch einen Ansatz 83 eine Gewindespindel 82 drehbar befestigt, die durch eine Mutter 84 eines Ansatzes 85 der Platte 75 hindurchgeht. Das freie Ende der Schraubenspindel 82 ist mit einer Kurbel 86 versehen, durch deren Drehung in der einen oder anderen Richtung der Schlitten 79 verschoben und die Kräuselwalze 6j in den gewünschten Abstand von der Kräuselwalze 68 gebracht werden kann. Durch senkrechte Schraubenspindeln 88 ist die Platte 75 auch in der Höhe verstellbar. Die beiden Spindeln 88 stehen durch eine Kette 89 und Kettenräder 89° in Verbindung, so daß sie gleichmäßig arbeiten. Der Antrieb kann an einer der Gewindespindeln durch die Kegelräder 90, 91 von einer Welle 92 aus erfolgen. Zur genaueren und besseren Führung der Platte 75 können für diese noch besondere Führungsstangen 95 vorgesehen sein.

Jede der Kräuselwalzen 67 und 68 ist mit einem Gehäuse 100 bzw. 101 versehen. Diese Gehäuse umgeben die Kräuselwalzen an den Außenseiten und besitzen an ihren oberen Enden auf jeder Seite der Fließbahn der Glasströme 66 Düsen 103. Beim Umlauf der Kräuselwalzen wird die von den Kräuselzähnen 69 zwischen ihnen mitgenommene Luft durch die Zentrifugalwirkung in die oberen Enden der Gehäuse 100 und 101 hineingeschleudert, aus denen sie durch die Düsen 103 wieder austritt und dabei gegen die Glasströme 66 gerichtet wird. Die aus den Düsen tretende Luft saugt von oberhalb der Gehäuse weitere Luft gegen die aus dem Vorratsbehälter tretenden Glasströme.

In einem oder beiden Gehäusen 100 und 101 kann eine Sprühdüse 104 angebracht sein, durch welche die zum Austritt aus den Düsen 103 gebrachte Luft mit einem Ölnebel oder -dampf angereichert werden kann. Auf diese Weise werdem die Glasströme 66 bzw. die Fasern, bevor sie mit den Kräuselwalzen und miteinander in Berührung kommen, geschmiert. Die Motoren 71 und 73 können von irgendeiner geeigneten Art sein. Vorzugsweise sind es Synchronmotoren. Sie sind derart synchronisiert, daß ein absoluter Gleichlauf der Kräuselwalzen ohne Rück- go sieht auf die Ziehgeschwindigkeit stattfindet. Bei Verwendung von, Synchronmotoren können diese an die gleiche Hochfrequenzstromquelle, beispielsweise an einen Motorgenerator, an Elektronenröhren, Funkenstrecken od. dgl., angeschlossen werden. Es ist jedoch ein Hochfrequenzmotorgenerator vorzuziehen. Mit diesen Motoren lassen sich hohe Geschwindigkeiten von beispielsweise etwa 20 000 bis 40 000 Umdrehungen pro Minute erzielen. Bei Kräuselwalzen mit einem Umfang von etwa 30 bis 60 cm ergibt sich auf diese Weise eine Ziehgeschwindigkeit von 6000 bis 24 000 m oder mehr Faserlänge pro Minute. Der Faserdurchmesser läßt sich je nach den Erfordernissen beeinflussen. Für die meisten Zwecke, wie beispielsweise für Wärmeisoliermatten, Decken od. dgl., eignet sich ein Faserdurchmesser von ein bis zu einigen Mikron. Gekräuselte Fasern können im Durchmesser mehrfach so stark sein wie gerade Fasern, ohne daß dadurch eine stärkere physika-Tische Reizung oder eine Beeinträchtigung des Griffes und der Biegsamkeit des Produktes sich zeigt. Deshalb sind grobe gekräuselte Fasern von beispielsweise 0,025 mm Durchmesser für eine große Anzahl von Verwendungszwecken besser geeignet als gerade Fasern.

Im übrigen lassen eich verschiedenartige Fasern durch Regelung der Arbeitsbedingungen, insbesondere der Temperaturen, mit welchen die Fasern durch die Kräuselwalzen hindurchgehen, erzeugen. Wenn das Glas vor dem Eintritt in die Kräuselwalzen unter dem sogenannten Erweichungspunkt abgekühlt worden ist, so nehmen, die Fasern zwar die Wellung oder Kräuselung an, strecken sich aber wieder, wenn sie die Walzen verlassen haben. In diesem Fall wirken die Kräuselwalzen also nur als

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Ziehwalzen. Dieser Vorgang ist in Abb. 8 veranschaulicht, gemäß welcher eine Faser no zwischen den Kräuselwalzen in und 112 hindurchgeht, aber die letzteren wiederum als gerade Faser verläßt. S Bei dieser Herstellungsart kann man die Fasern sich ebenfalls auf einem Förderband ansammeln lassen, um eine Matte zu bilden. Sie können aber auch zu einem Garn zusammengebracht und auf einer Trommel aufgewickelt werden. Man kann auch mehrere _:der Fasern gleichzeitig miteinander drillen und in einem rotierenden Topf 114 wickeln. Wenn die Temperatur der Glasströme beim Durchgang durch die Kräuselwalzen so hoch ist, daß das Glas beim Verlassen der Walzen noch über dem Erweichungspunkt oder wenigstens noch in bildsamem Zustand ist, so können die Fasern sich frei nach allen Richtungen drehen und biegen, so daß¹, die Wellen der Fasern sich in den verschiedensten Richtungen und Ebenen befinden. Dieser Vorao gang ist schematisch in Abb. 6 dargestellt. Die hier erzeugten Fasern 78 ergeben eine neuartige Fasermatte od. dgl., indem sie in der Luft, durch welche sie nach Verlassen der Kräuselwalzen hindurchgehen, sich miteinander verschlingen, also in den verschiedensten Richtungen teilweise ineinandergreifen und sich miteinander verfilzen. Ein solches Produkt läßt sich nicht erzielen, wenn man, wie bisher bekannt, gekräuselte Fasern einfach parallel aufeinanderschichtet, in welchem Fall gerade wegen der Wellungen die Fasern schwer oder nicht zu einem Ineinandergreifen zu bringen sind. Gemäß Abb. 6 legen sich die bereits miteinander verschlungenen und vorgefilzten gekräuselten Fasern 78 auf dem Förderband 116 ab und bilden auf diesem eine hochelastische Fasermatte 117. Auch hier ist ein Schacht oder eine Haube 118 zur Führung der Fasern auf einen bestimmten Teil des Förderers 116 vorgesehen. Walzen 119 können zum Verdichten und weiteren Verfilzen der Matte dienen. Die Walzen können in der Pfeilrichtung zwangsläufig angetrieben, werden oder auch lose laufen. Gemäß Abb. 6 wird auch mittels einer Vorrichtung 120 ein Strahl 121 eines Schmier- oder Bindemittels auf die Fasern aufgesprüht, während diese nach unten absinken und sich auf dem Förderer 116 ablegen. Das aufgesprühte Mittel kann je nach dem beabsichtigten Zweck von verschiedener Art sein, so beispielsweise natürliches oder künstliches Harz, Leim, Asphalt, Kasein, Wasserglas, Stärke, Gips, Borax, öl, Fettsäure, lösliche und/oder unlösliche Seife, Gummi, Kautschukmilch, Leinöl, Agar-Agar, Fett, Ton, Bentonit, Teer oder Mischungen dieser Stoffe. Bei der Ausführung nach Abb. 7 sind ähnlich wie in Abb. 4 und 6 die Kräuselwalzen 123, 124 von Gehäusen 125, 126 umschlossen. An den unteren Enden der Gehäuse sind noch Leitbleche 127, 128 vorgesehen, welche den Austritt der gekräuselten Fasern erleichtern. Eine Sprühdüse 129 für Schmiermittel mündet hier unmittelbar über der Stelle, an welcher die Kräuselwalzen ineinandergreifen. Die Glasströme werden auf diesfe Weise geschmiert, bevor sie zwischen die Kräuselwalzen kommen, so daß eine schädliche Reibung an den Fasern oder ein Zerkratzen derselben und auch ein vorzeitiger Verschleiß der Kräuselwalzen selbst verhütet wird.

Bei der Ausführung nach Abb. 9, bei welcher die Kräuselwalzen 130 und 131 auf den Wellen 132 bzw. 133 je eines Elektromotors 134 bzw. 135 sitzen, tragen die Motorwellen noch je ein Zahnrad und 137, welche miteinander im Eingriff stehen. Diese Zahnräder sichern den unbedingten Gleichlauf der Kräuselwalzen, und sorgen für einen Eingriff der letzteren ineinander derart, daß ihre Zähne sich nicht berühren. Bei dieser Anordnung kann man gewöhnliche hochtourige Induktionsmotoren oder auch andere elektrische Motoren benutzen. Die Belastung der Zahnräder 136 und 137 ist verhältnismäßig klein, da die beiden Motoren schon von sich aus mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten) laufen. Gegebenenfalls genügt auch einer der Motoren, wobei die Drehung von dessen Welle auf die Welle der anderen Kräuselwialze durch die Zahnräder 136 und 137 übertragen wird. ':;■■■

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Ausziehen und Kräuseln von Fäden oder Fasern aus geschmolzener Glas- oder ähnlicher Masse, gekennzeichnet durch zahnradprofilierte Walzen {13, 14; 67, 68), welche dünne, durch ihr Eigengewicht abwärts fließende Ströme der geschmolzenen Masse zwischen sich aufnehmen und so zueinander angeordnet sind, daß sie mit ihren Zähnen ineinandergreifen, ohne sich jedoch zu berühren, wodurch die Masseströme ohne schädliche Pressung gleichzeitig zu Fasern ausgezogen und gekräuselt werden, und mit den Zieh- und Kräuselwalzen zusammenarbeitende Blasvornichtungen (100, 101; 125, 126), durch welche zwischen den Walzen auf die Fasern Gasströme derart gerichtet werden, daß sie die Bewegung und das Ausziehen der Fasern unterstützen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gezahnten Walzen (13,14) von einer Kraftquelle (Elektromotor) aus je durch eine Gruppe: von übereinanderliegenden Zahnrädern (35, 37, 38 und 40, 41, 42), von denen die unteren Räder (35 und 40) im Eingriff stehen, synchron angetrieben werden, wobei die eine gezahnte Walze (13) und die zugehörige Rädergruppe (40, 41, 42) in einer um die Welle (2o_ß) des unteren Rades (40) schwenkbaren Stütze (18) gelagert sind, durch welche die gezahnten Walzen (13,14) außer Eingriff miteinander gebracht werden können, ohne ihren synchronen Umlauf zu stören.
3. 3.-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gezahnten Walzen (67,68) unmittelbar durch mit gleicher Geschwindigkeit laufende Elektromotoren (Synchronmotoren 7¹J 73; 134; !35) einzeln angetrieben werden, wobei zur Sicherung des Gleichlaufs der Motoren

   ihre Wellen in Zahnradeingriff (136, 137) miteinander stehen können.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeiichnet, daß die gezahnten Walzen (67, 68) von Gehäusen (100, ιοί) umgeben sind, die um die Außenseiten der Walzen herum einen Hohlraum bilden und deren Wandungen oberhalb der Walzen einen Durchgang für den Zutritt der Glasströme zu den Walzen frei lassen, während sie im Bereich des Eingriffes der Walzen sowie unter diesen offen sind, so daß die Walzenzähne beim Umlauf von ihnen mitgenommene Luft von unten in die oberen Teile der Gehäusehohlräume hineinschleudern und komprimieren, von wo aus die komprimierte Luft durch in den Gehäusewandungen oberhalb der Walzen vorgesehene Blasschlitze schräg abwärts auf die Glasströme geleitet wird.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 654644;
   französische Patentschriften Nr. 654 817, 813485, 328231,828351;
   USA.-Patentschriften Nr. 1923183,2002314.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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