DE883800C

DE883800C - Method and device for producing fibers from glass and other minerals

Info

Publication number: DE883800C
Application number: DEA3867D
Authority: DE
Original assignee: ALGEMEENE KUNSTVEZEL MIJ NV
Current assignee: ALGEMEENE KUNSTVEZEL MIJ NV
Priority date: 1941-01-30
Filing date: 1941-07-09
Publication date: 1953-07-20
Also published as: FR972326A

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 20. JULI 1953ISSUED JULY 20, 1953

A 3867 VIb/32 aA 3867 VIb / 32 a

Die Erfindung bezieht sich auf das Erzeugen von Fasern aus Glas und anderen Mineralstoffen durch Ausziehen dünner Ströme der geschmolzenen Masse mittels eines im wesentlichen in der Fließrichtung der Ströme wirkenden gasförmigen Druckmittels.The invention relates to the production of fibers from glass and other minerals by Drawing out thin streams of the molten mass by means of a substantially in the direction of flow of the streams acting gaseous pressure medium.

Bei den bekannten derartigen Verfahren wird das gasförmige Druckmittel gewöhnlich in einem gewissen Abstand unterhalb des Spinnbehälters gegen die Masseströme geblasen. Dabei entsteht oberhalb des Gebläses ein Unterdruck, durch den die umgebende Luft angesaugt wird, welche ihrerseits die aus dem Spinnbehälter austretenden Masseströme mitnimmt. Das Mitnehmen erfolgt also durch einen vom Atmosphärendruck ausgehenden Druckabfall in der Richtung vom Spinnbehälter zum Gebläse.In the known such method, the gaseous pressure medium is usually in a certain Distance below the spinning container blown against the mass flows. This creates above of the fan creates a negative pressure through which the surrounding air is sucked in, which in turn causes the entrains mass flows emerging from the spinning container. The take away is done by one atmospheric pressure drop in the direction from the spin box to the blower.

Bei einem anderen Ziehverfahren wird, anstatt zur Herbeiführung der erforderlichen Geschwindigkeit des Ziehstromes eine vom Atmosphärendruck ausgehende Druckverminderung zu benutzen, von einem über Atmosphärendruck liegenden Druck ausgegangen, indem der Spinnbehälter von einem Druckgas umgeben wird, der sich sowohl oberhalb der Schmelze als auch am Ausfluß des Spinnbehälters auswirkt und die Masseströme mitnimmt, indem es mit ihnen durch eine verengte, in die Außenluft mündende Öffnung strömt.Another drawing method is used instead of bringing about the required speed of the draw stream to use a pressure reduction starting from atmospheric pressure, of assumed a pressure lying above atmospheric pressure by the spinning container from a Pressurized gas is surrounded, which is located both above the melt and at the outflow of the spinning container affects and takes the mass flows with it by narrowing it with them through a, into the Outside air opening opening flows.

Bei dem erfindungsgemäßen Ziehverfahren wird die gesamte, dem gasförmigen Druckmittel innewohnende Energie bei der Entspannung des Druckmittels in Ziehgeschwindigkeit umgewandelt, so daß sich Leistungen erzielen lassen, die mit den bisherigen Verfahren nicht erreicht werden konnten. Dieses Verfahren 'bestellt darin, daß das gasförmige Druckmittel an den Ausflußöffnungen des Spinn'behälters vorbei, die Masseströme unmittelbar ίο bei ihrem Austritt erfassend und mitnehmend, durch einen konyergierend-divergierend verlaufenden, sich der idealen Form einer Venturidüse nähernden Blaskanal geleitet wird.In the drawing process according to the invention, the entire, the gaseous pressure medium inherent Energy converted into pulling speed when the pressure medium is released, so that achievements that can be achieved with the previous Procedure could not be achieved. This process' orders that the gaseous Pressure medium past the outflow openings of the Spinn'behälters, the mass flows directly ίο grasping and taking with them when they leave a convergent-divergent blow channel approaching the ideal shape of a Venturi nozzle is directed.

Das Verfahren sieht ebenfalls vor, über der Schmelze der zu zerfasernden Masse einen beliebig regelbaren statischen Druck zu erzeugen, der von dem Blasdruck des Ziehgases unabhängig ist und deshalb beliebig hoch gewählt werden kann. Auf diese Weise ist also eine Erhöhung des Druckes möglich, unter welchem die auszuziehenden Masseströme aus den Öffnungen des Spinnbehälters ausfließen, so daß das Mitnehmen und Ausziehen der Masseströme in dem Kanal des Ziehgebläses wesentlich erleichtert wird. Zufolge der Möglichkeit, den statischen Druck oberhalb des Bades unabhängig 'zu erhöhen, hat man gleichzeitig die Möglichkeit, einen Ziehgasstrom von entsprechend erhöhtem Druck zu benutzen.The method also provides for any one over the melt of the mass to be shredded to generate adjustable static pressure that is independent of the blowing pressure of the drawing gas and therefore can be chosen arbitrarily high. So in this way there is an increase in pressure possible under which the mass flows to be drawn out flow out of the openings of the spinning container, so that the entrainment and extraction of the mass flows in the duct of the drawing blower is made much easier. As a result of the possibility of the static pressure above the bath independently 'to increase, you have the possibility of a draw gas flow of accordingly to use increased pressure.

Das konvergierend-'divergierende Ziehgebläse zeichnet sich grundsätzlich durch ein fortschreitendes Anwachsen der Geschwindigkeit des Ziehgasstromes nach Passieren der Einschnürung, d. h. in dem divergierenden Teil, aus, indem jegliche Verminderung des Druckes in eine Erhöhung der Geschwindigkeit umgewandelt wird. Das Ziehgebläse ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß das Ziehgas auf Geschwindigkeit kommt, bevor es auf die aus dem Spinnbehälter ausfließenden Masseströme trifft, und dann plötzlich auf eine für das Ziehen erwünschte, noch höhere Geschwindigkeit gebracht wird. Die Zone großer Ziehgeschwindigkeit wird dadurch verlängert, daß man dem divergierenden Teil eine so große Länge gibt, daß die Gefahr von Stoßwellen vermieden wird, eine Erscheinung, die durch einen plötzlichen Geschwindigkeitsabfall hervorgerufen wird, der in dem divergierenden Teil auftreten kann, und zwar um so weiter von der Einschnürung, je höher der Druck stromaufwärts von dem Druck stromabwärts ist. Die zur Ausübung des Verfahrens der Erfindung dienende Vorrichtung, insbesondere zum Ausziehen von Glasfasern mittels Druckluft, umfaßt zweckmäßig zusammen mit einer Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten statischen Überdrucks über der im Spinnbehälter befindlichen Schmelze ein Ziehgebläse, bestehend aus zwei symmetrisch zueinander liegenden, auf entgegengesetzten Seiten der Öffnungen des Spinnbehälters mündenden Druckluftzuführdüsen und einem genau unter diesen Öffnungen gebildeten Durchtrittsschlitz ader -kanal, dessen Wände in ihrem oberen Teil den konvergierenden Teil und in ihrem unteren Teil den divergierenden Teil des Ziehgebläses bilden und nach unten Verlängerungsflächen aufweisen, um eine Ziehzone hoher Geschwindigkeit von gewünsc'hter Länge zu bilden.The converging-diverging drawing fan is basically characterized by a progressive one Increase in the speed of the drawing gas flow after passing the constriction, d. H. in the diverging part, turning any decrease in pressure into an increase in speed is converted. The drawing fan is designed according to the invention such that the Draw gas comes up to speed before it is applied to the mass flows flowing out of the spinning container and then suddenly at an even higher speed desired for pulling is brought. The zone of high pulling speed is lengthened by the fact that the diverging Part is so long that the danger of shock waves is avoided, a phenomenon caused by a sudden drop in speed that occurs in the diverging Part can occur, the further from the constriction, the higher the pressure upstream of the downstream pressure. Those used to practice the method of the invention Serving device, in particular for drawing out glass fibers by means of compressed air, expediently includes together with a device for generating the desired static overpressure Above the melt in the spinning container, a drawing fan, consisting of two symmetrical ones lying to one another, opening out on opposite sides of the openings of the spinning container Compressed air supply nozzles and a passage slot formed precisely under these openings -channel, the walls of which in its upper part have the converging part and in its lower part form the diverging part of the drawing fan and have downward extension surfaces, to form a high speed drawing zone of the desired length.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Erzeugen von Glasfasern in einem senkrechten Schnitt dargestellt.In the drawing is an exemplary embodiment of a device according to the invention for the production of glass fibers shown in a vertical section.

Der elektrisch geheizte und von einer hitzebeständigen Bekleidung 2 umgebene Spinnbehälter 1 dient zur Aufnahme des 'zu zerfasernden Glases und besitzt am Boden eine Reihe von Öffnungen I⁰, durch welche das geschmolzene Glas in dünnen Strömen ausfließt. Die von dem oberhalb der Schmeke liegenden Raum gebildete Kammer 3 wird unter einen statischen Überdruck gesetzt, indem von einer geeigneten Quelle kommende Druckluft 'durch eine Leitung 4 in einen in der Kammer 3 mündenden inneren Kanal eingeführt wird. Zufolge dieser Anordnung übt der statische Überdruck, der durch ein Ventil in der Leitung 4 geregelt werden kann, auf das Glas einen sehr gleichmäßigen, nach unten gerichteten Druck aus, während ein dynamischer Überdruck, welcher beispielsweise durch auf die Oberfläche der Schmelze gerichtete Luftströme erzeugt werden könnte, Wirbelungen und Unregelmäßigkeiten in dem nach unten sich bewegenden Glas hervorrufen würde.The electrically heated spinning container 1, surrounded by a heat-resistant clothing 2, is used to hold the glass to be shredded and has a number of openings I ⁰ through which the molten glass flows out in thin streams. The chamber 3 formed by the space above the smack is placed under a static overpressure in that compressed air coming from a suitable source is introduced through a line 4 into an inner channel opening into the chamber 3. As a result of this arrangement, the static overpressure, which can be regulated by a valve in the line 4, exerts a very even, downward pressure on the glass, while a dynamic overpressure, which is generated, for example, by air currents directed onto the surface of the melt could cause turbulence and irregularities in the glass moving downwards.

Der Spinnbehälter wird mit dem zu schmelzenden Glas, beispielsweise in Form von Kugeln, durch eine mit Schleusenkammern versehene Speisevorrichtung gespeist, welche jede direkte Verbindung zwischen der Kammer 3 und der Außenluft verhindert. Bei der gezeigten Ausführung besitzt der Speiser zwei Schieber 5 und 6, die gestatten, durch Öffnen des oberen Schiebers 5 und Schließen des unteren Schiebers 6 und darauffolgendes Schließen des oberen Schiebers 5 und öffnen des unteren Schiebers 6, das zu schmelzende Glas dem Ofen im gewünschten Takt !zuzuführen, wobei die erforderliche Abdichtung aufrechterhalten bleibt. Es können natürlich auch ähnlich wirkende Speiser, wie beispielsweise eine mit mehreren Kammern versehene Trommel, verwendet werden.The spinning container is filled with the glass to be melted, for example in the form of balls a feed device provided with lock chambers, which feeds any direct connection prevented between the chamber 3 and the outside air. In the embodiment shown, the Feeder two slides 5 and 6, which allow opening the upper slide 5 and closing the lower slide 6 and subsequent closing of the upper slide 5 and opening of the lower one Slide 6 to feed the glass to be melted to the furnace at the desired rate! Sealing is maintained. It is of course also possible to use similar-acting feeders, such as a multi-chambered drum can be used.

Während der beschriebene Spinnbehälter mit Umkleidung einen auswechselbaren Teil bildet, stellt der im folgenden beschriebene untere Teil der Vorrichtung einen feststehenden Bauteil der no Maschine dar. Die gewissermaßen einen luftdichten Kasten 'bildende ganze Vorrichtung gestattet es, ohne Schwierigkeit den Spinnbehälter mit Umkleidung-ein- und auszubauen.While the described spinning container with casing forms an exchangeable part, the lower part of the device described below is a fixed component of no Machine. The whole device, which in a sense forms an airtight box, allows The spinning container with casing can be installed and removed without difficulty.

Das zum feststehenden Teil gehörende Ziehgebläse besitzt zwei symmetrische Düsen 7, mittels welcher Druckluft (oder ein- anderes Gas unter Druck), die von einer geeigneten Quelle durch Leitungen zugeführt wird, mit gleichmäßiger, aber regelbarer Leistung gegen die beiden Seiten der aus dem Spinnbehälter ausfließenden Glasströme geblasen wird, wobei die Druckluft den von den Pfeilen f gezeigten Weg nimmt. Die Düsen 7. sind zweckmäßig von solcher Form, daß sie unten waagerechte, ebene, glatte Wände bilden, welche die Druckluft ohne Wirbelungen in Berührung mitThe drawing fan belonging to the fixed part has two symmetrical nozzles 7, by means of which compressed air (or another gas under pressure), which is supplied from a suitable source through lines, with uniform but controllable power against the two sides of the one flowing out of the spinning container Glass streams is blown, the compressed air taking the path shown by the arrows f. The nozzles 7 are expediently of such a shape that they form horizontal, flat, smooth walls below which the compressed air comes into contact with without eddies

den auszuziehenden Glasströmen führen und sie auf Geschwindigkeit kommen lassen, bevor sie die Öffnungen des Spinnbehälters erreicht. Dabei wird eine Abkühlung des letzteren vermieden. Senkrecht unterhalb der Öffnungen des Spinnbehälters, in einem sehr kleinen, mit Hilfe von Schrauben oder sonstwie regelbaren Abstand, befindet sidh der Durchtrittsschlitz oder -kanal 8. Der obere Teil 8^a dieses Kanals ist konvergierend und ίο sein unterer Teil divergierend. In diesen Kanal werden die Glasströme hineingeleitet, die von der Druckluft mitgenommen und ausgezogen werden. Der Blaskanal 8 wird von zwei Mundstückteilen gebildet, deren Abstand voneinander durch Schraul >en 9 geregelt werden kann, so daß sich der Kanal entsprechend verbreitern oder verengen läßt. Die Wände des divergierenden Teiles besitzen nach unten Ansatz- oder Verlängerungsflächen 10 von beträchtlicher Länge, die einen trapezartigen engen Raum bilden, aus idem die Fasern nach unten auf ein durchlässiges Förderband oder eine Unterlage gelangen, auf welcher sie sich fortlaufend in Form einer Matte ablegen.guide the stream of glass to be drawn out and let it come up to speed before it reaches the openings of the spinning vessel. This prevents the latter from cooling down. The passage slot or channel 8 is located vertically below the openings of the spinning container, at a very small distance, which can be regulated with the help of screws or in some other way. The upper part 8 ^{a of} this channel is converging and ίο its lower part diverging. The glass streams, which are carried along by the compressed air and pulled out, are directed into this channel. The blow channel 8 is formed by two mouthpiece parts, the distance between which can be regulated by screwing 9 so that the channel can be widened or narrowed accordingly. The walls of the diverging part have downward extension or extension surfaces 10 of considerable length, which form a trapezoidal narrow space from which the fibers pass down onto a permeable conveyor belt or a base, on which they are continuously laid down in the form of a mat.

Die Länge des Ansatzes 10 und seine Divergenz sind so bemessen, daß die von ihm gebildete Arbeitszone des Gebläses, die bei Verwendung von Druckluft als Überschallzone bezeichnet werden kann (weil die Geschwindigkeit der Druckluft in dem divergierenden Ansatz die Schallgeschwindigkeit in Luft überschreitet), ein fortschreitendes Anwachsen der Geschwindigkeit, insbesondere durch die große Länge des Ansatzes, herbeiführt. Es lassen sich auf diese Weise Ziehgeschwindigkeiten und dementsprechend beträchtlicheLeistungs-Steigerungen erzielen, die wesentlich höher als die bisher erreichten sind. Diese hohe Ziehgeschwindigkeit läßt sich selbst bei Anwendung bemerkenswert niedriger Drücke, wesentlich unter 0,2 kg/cm², erreichen, was gegenüber den bekannten Verfahren eine beträchtliche Ersparnis darstellt. Durch Anordnung eines Ventilators unter der die Fasern aufnehmenden Unterlage oder sonstwie läßt sich auch die Druckluft, nachdem sie ihre Ziehwirkung ausgeübt hat, wiedergewinnen und die während des Zusammendrückens und des Ziehens in ihr aufgespeicherte Wärmeenergie ausnutzen.The length of the extension 10 and its divergence are so dimensioned that the working zone of the fan formed by it, which can be referred to as a supersonic zone when using compressed air (because the speed of the compressed air in the diverging extension exceeds the speed of sound in air), a progressive one Increase in speed, in particular due to the great length of the approach. In this way, drawing speeds and, accordingly, considerable increases in performance can be achieved which are significantly higher than those previously achieved. This high drawing speed can be achieved even when using remarkably low pressures, substantially below 0.2 kg / cm ² , which represents a considerable saving compared to the known processes. By arranging a fan under the support receiving the fibers or in some other way, the compressed air can also be recovered after it has exerted its pulling action and the thermal energy stored in it during the compression and pulling can be used.

Die Vorrichtung eignet sich besonders zur Herstellung von sehr feiner und verhältnismäßig langer Glasseide, aus der sich durch Abziehen eines Bündels der Fasern, die sich in dünner Schicht auf dem Förderband ablegen, Vorgarne und ähnliche Texti!produkte erzeugen lassen.The device is particularly suitable for the production of very fine and relatively long Glass fiber made by peeling off a bundle of fibers that is thinly layered on top place it on the conveyor belt, produce roving and similar textile products.

An der beschriebenen Ausführung der Vorrichtung können innerhalb des Rahmens der Erfindung gewisse Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden. So könnte das Gebläse mit durchgehendem divergierendem Ansatz durch eine Reihe von Venturidüsen ersetzt werden, von denen je eine zu einer Ausflußöffnung des Spinnbehälters gehört. Um sich dieser Lösung zu nähern, kann bei einem Gebläse mit einem oder mehreren Paaren von konvergierenden Düsen eine Reihe von den divergierenden Teil bildenden Ansätzen vorgesehen werden, die konoidförmige .Seitenwände besitzen, wobei jedes Konoid mehreren aufeinanderfolgenden Ausflußöffnungen zugehört. Die konoidförmigen Seitenflächen können durch Geraden erzeugt sein, die unten auf waagerechten Kreisabschnitten und oben auf einer waagerechten Geraden stehen, die sich parallel der entsprechenden Reihe von Ausflußöffnungen des Spinnbehälters erstreckt.On the described embodiment of the device, within the scope of the invention certain changes and improvements are made. So could the fan with continuous divergent approach can be replaced by a series of Venturi nozzles, one of which one each belongs to an outflow opening of the spinning container. To approach this solution, can for a fan with one or more pairs of converging nozzles, a series of the diverging part-forming approaches are provided which have conoidal .Seitenwand, each conoid belonging to several successive outflow openings. The conoid-shaped Lateral surfaces can be created by straight lines, which are below on horizontal circular segments and Stand on top of a horizontal straight line that is parallel to the corresponding row of outflow openings of the spin container extends.

Claims

Patent claims:

i. Process for producing fibers from glass and other minerals by drawing them out thin streams of the molten mass by means of a substantially in the direction of flow of the streams of waving gaseous pressure medium, characterized in that the total energy of the pressure medium as velocity is exploited by passing the orifices of the spinning container, the Capturing and entraining mass flows immediately upon their exit, through a com-merging-diverging one running blow channel, in which it attains a progressively increasing speed without shock waves, with an arbitrarily controllable outlet of the molten material above the melt Mass from the spinning container supporting overpressure is produced by the pressure of the gaseous drawing agent is independent. '

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the drawing fan consists of two symmetrical ^{drawing gas feed nozzles (7) opening on both sides of the outflow openings (i a} ) of the spinning container (1) and a passage slot or arranged below the outflow openings (i °) -channel (8), the walls of which form a converging part at the top and a diverging part at the bottom, which latter has downwardly directed extension surfaces (10), and the space (3) above the melt is connected to a pressure medium supply line (4) and is provided with a connection between the melting chamber and the outside air preventing feeder (5, 6) for the material to be melted.

3. Apparatus according to claim, characterized in that the drawing gas supply nozzles (7) have horizontal, flat, smooth walls below, to which the converging surfaces (8 ^a ) of the blow channel (8) connect.

4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the drawing fan has a Forms part of a fixed frame in which the spinning container (1) with its heat-resistant Casing (2) is used interchangeably.

1 sheet of drawings