DE946739C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus formbaren Massen, wie geschmolzenem Glas - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 2. AUGUST 1956

A21481IV c 132 a

Zusiatz zum Patent 803 92S

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fasern aus einer formbaren Masse, insbesondere aus geschmolzenem Glas, bei dem die Masse in Form von Strömen in ein gasförmiges Druckmittel zum Ausfließen gebracht wird und die Masseströme durch dieses Druckmittel zu Fasern ausgezogen werden.

Gemäß dem Verfahren des Hauptpatents 803 925 werden die Masseströme und das gasförmige Druckmittel durch einen Entspannungskanal geschickt, von dem wenigstens ein Teil die Form einer sich erweiternden Düse hat. Auf diese Weise erreicht man für gleiche Größen des Verhältnisses zwischen den absoluten Drücken vor und hinter dem Entspannungskanal in dem Teil des Kanals, der den kleinsten Querschnitt der sich erweiternden Düse besitzt und deren Eintritt bildet, höhere Geschwindigkeiten des gasförmigen Druckmittels, als solche in einem Kanal von gleichförmigem Querschnitt erzielt werden könnten. Dadurch wird die von dem gasförmigen Druckmittel auf die Ströme formbarer Masse ausgeübte Ziehwirkung verbessert.

Die Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens besteht aus einem Spinnbehälter für die formbare Masse und aus einem Entspannungskanal für das gasförmige Druckmittel, wobei der Eintritt

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dieses Kanals in der Nähe der Spinnöffnungen liegt und der Kanal wenigstens einen Austrittsteil von sich erweiterndem Querschnitt besitzt.

Der Kanal kann auf seiner ganzen Länge eine sich erweiternde Düse bilden, die einen kreisförmigen oder im wesentlichen kreisförmigen oder auch einen länglichen rechteckigen Querschnitt hat, je nachdem ob die Spinnöffnungen des Massebehälters auf einem oder mehreren konzentrischen ίο Kreisen oder auf einer oder mehreren geraden parallelen Linien liegen. Der Kanal kann auch vor einem divergierenden Teil einen konvergierenden Teil besitzen, der es gestattet, für ein gleiches Verhältnis der absoluten Drücke des gasförmigen Druckmittels vor und hinter dem Kanal am Eintritt des divergierenden Teils noch höhere Geschwindigkeiten zu erreichen. Bei einem Kanal von konvergierend-divergierender Form erzielt man, wie festgestellt wurde, die besten Wirkungen des divergierenden Teils, -wenn dieser einen kreisförmigen Querschnitt hat. Diese Form ist in der Tat die günstigste, gleichviel in welcher Anordnung die Spinndüsen des Massebehälters vorgesehen sind. Wenn diese Öffnungen auf einer oder mehreren parallelen Reihen liegen, erhält der konvergierende Teil eine solche Form, daß er von einer rechteckigen Querschnittsform allmählich zu einer kreisförmigen Querschnittsform an der Eintrittsstelle des divergierenden Teils übergeht. Es wurde nun festgestellt, daß die Ziehkraft, die vondem Strom des gasförmigen Druckmittels auf die Masseströme ausgeübt wird und die den Durchmesser der Fasern bestimmt, welche man aus - Strömen eines gegebenen Durchmessers und aus einer formbaren Masse bestimmter Eigenschaften erhält, die man bei einer bestimmten Temperatur ausfließen läßt, nicht nur von der Höchstgeschwindigkeit und den Strömungsverhältnissen des gasförmigen Druckmittels in dem Entspannungskanal abhängig ist, sondern auch von den Strömungsverhältnissen dieses Druckmittels in der Nähe der Spinnöffnungen und vor seinem Eintritt in den Entspannungskanal. Insbesondere wurde festgestellt, daß es möglich ist, bei einem gegebenen Entspannungskanal und unter bestimmten Druck- und Geschwindigkeitsverhältnissen des gasförmigen Mittels die von diesem erzeugte Ziehwirkung zu verbessern, indem man auf die StrömungsVerhältnisse des Druckmittels in der Nähe der Spinnöffnungen und des Eintritts in den Entspannungskanal einwirkt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist eine Verbesserung des oben angegebenen Verfahrens gemäß dem Patent 803925. Dieses verbesserte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Strom des gasförmigen Druckmittels vor dessen Eintritt in den genannten Entspannungskanal und in unmittelbarer Nähe der Ausfluß öffnungen des Spinnbehälters, durch welche die formbare Masse in Form von dünnen Strömen ausfließt, eine Wirbelung hervorruft.

Die Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich von derjenigen des Patents 803925 dadurch, daß man auf dem Weg des gasförmigen Druckmittelstromes wenigstens ein Hindernis derart anordnet, daß in der Nähe der Spinnöffnungen und vor dem Eintritt des Entspannungskanals eine schroffe Änderung der Strömung desDruckgasstromes hervorgerufen wird.

Das oder die Hindernisse, mit der die Vorrichtung versehen ist, kann oder können von einem oder mehreren, beispielsweise aus Blech bestehenden vorstehenden Stücken gebildet sein, die auf einer der Wände befestigt sind, die den Durchgang des Druckgasstromes vor seinem Eintritt in den Entspannungskanal und in der Nähe der Ausfluß-Öffnungen des Spinnbehälters bilden..Diese Hindernisse können auf der Wand einer das gasförmige Druckmittel enthaltenden Kammer oder am Boden einer Bekleidung des die formbare Masse enthaltenden Spinnbehälters oder auf beiden vorgesehen sein.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt.

Abb. ι ist ein senkrechter axialer Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung;

Abb. 2 ist ein axialer Schnitt durch die gleiche Vorrichtung im rechten Winkel zu Abb. 1;

Abb. 3 ist ein der Abb. 1 ähnlicher Schnitt einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführung;

Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Abb. 3, und

Abb. 5 ist ein der Abb. 1 ähnlicher Schnitt durch eine dritte Ausführung.

Jede der dargestellten Ausführungen besitzt einen Behälter 1, der die formbare Masse, z. B. geschmolzenes Glas 2, enthält. Dieser Behälter liegt völlig innerhalb einer Kammer 3, in welche ein gasförmiges Druckmittel durch Stutzen 4 und 5 too eingeführt wird. Der Behälter 1 besteht aus einem metallischen Tiegel 6, der am Boden mit Spinnöffnungen 7 versehen ist, durch welche die formbare Masse in dünnen Strömen ausfließt. Die Spinnöffnungen sind auf einer oder mehreren geraden parallelen Linien angeordnet. Der Tiegel 6 besitzt eine feuerfeste Umkleidung 9, die am unteren Teil mit einem Blech 10 versehen ist, welches zusammen mit dem Boden der Kammer 3 den Durchgang für den Gasstrom vor der Stelle bildet, an der dieser Strom in den Entspannungskanal eintritt.

Der Behälter 1 wird durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes durch die Wände des Metalltiegels 6 geheizt, die als Heizwiderstände dienen. Die Enden des Tiegels sind an nicht dargestellten Stromzuführungen angeschlossen.

Die zu schmelzende Masse, z. B. in Form von Glaspulver oder Glaskugeln, wird in den Tiegel 6 durch ein Rohr 11 eingeführt, welches mit zwei eine Schleuse bildenden Schiebern 12 und 13 versehen ist.

Das gasförmige Druckmittel, welches die geschmolzenen Masseströme umgeben und mitnehmen soll, entspann sich in einem Kanal 15, in welchen es durch die öffnung 14 eintritt.

Bei der Ausführung nach Abb. ι und 2 ist der Entspannungskanal 15 leicht divergierend und besitzt einen, länglichen rechteckigen Querschnitt, der sich der Anordnung der Spinnöffnungen 7 in zwei parallelen Reihen anpaßt. Bei der zweiten Ausführung nach Abb. 3 und 4 ist der Entspannungskanal im wesentlichen gleich demjenigen der ersten Ausführung, obschon der Tiegel 6 hier nur eine Reihe von Spinnöffnungen 7 aufweist. Bei der in ίο Abb. S gezeigten dritten Ausführung besitzt der Entspannungskanal einen konvergierenden Teil 16, der in unmittelbarer Nähe der Spinnöffnungen 7 des Tiegels 6 liegt, die in zwei parallelen Reihen angeordnet sind, und einen anschließenden divergierenden Teil 17, der sich bis zum Austritt des Kanals erstreckt.

Bei dieser letzteren Ausführungsform besitzt der konvergierende Teil 16 zur Erzielung besserer Strömungsverhältnisse des Druckmittels in dem divergierenden Teil 17 aufeinanderfolgende Querschnitte, die von einem am Eintritt des Teils 16 rechteckigen Querschnitt zu dem engsten Teil des Entspannungskanals, der sich am Eintritt des divergierenden Teils 17 bildet, in einem kreisförmigen Querschnitt entsprechend dem kreisförmigen Querschnitt des divergierenden Teils 17 übergehen. In der.Tat ist festgestellt worden, daß ein divergierender Teil von kreisförmigem Querschnitt eine bessere Leistung hinsichtlich des Ausziehens der Fasern aus der formbaren Masse ergibt. Im übrigen ist es, um ein Ablösen des Druckmittelstromes von den Wänden des divergierenden Teils des Entspannungskanals zu verhindern, zweckmäßig, den Winkel der Divergenz dieses Kanals, d. h. den Winkel, den seine Wände mit der Kanalachse bilden, klein, beispielsweise unter 2⁰, und das Verhältnis der Querschnitte des Entspannungskanals an seinem Austritt und an der engsten Stelle des divergierenden Teils kleiner als 6 zu halten.

Um eine Wirbelung in dem Druckgasstrom vor seinem Eintritt in den Entspannungskanal hervorzurufen, sind auf dem Blech 10 nahe den Spinnöffnungen auf beiden Seiten derselben Hindernisse 18 vorgesehen. Jedes dieser Hindernisse besitzt einen umgebogenen Teil i8_a, der sich quer zum Weg des Druckgasstromes erstreckt und eine schroffe Änderung des Querschnittes des Durchganges und der Strömungsrichtung des Gasstromes hervorruft.

Außer den Hindernissen 18 kann, wie bei der Ausführung nach Abb. 3 gezeigt, noch eine zweite Reihe von ähnlichen Hindernissen 19 vorgesehen werden, die gleichfalls auf dem Blech 10 befestigt sind. Schließlich kann man auch noch, wie mAbb. 5 gezeigt, weitere Hindernisse 20 auf dem Boden der Kammer 3 vorsehen.

Die von den Hindernissen 18, 19 und 20 im Druckgasstrom vor dessen Eintritt in den Ent-Spannungskanal hervorgerufenen Wirbel tragen, wie festgestellt werden konnte, dazu bei, eine bessere Mitnahme der Ströme geschmolzener Masse durch den Druckgasstrom zu gewährleisten. So wurde · beispielsweise bei Ziehversuchen mit Strömen geschmolzenen Glases je nach der Geschwindigkeit des Druckgasstromes und dem endgültigen Durchmesser der erhaltenen Fasern eine Erhöhung der von dem Druckgasstrom ausgeübten Ziehwirkung um 15 bis 25% festgestellt.

Die Hindernisse 18, 19 und 20 können sich durchgehend über die ganze Länge einer Reihe von Spinndüsen erstrecken, oder sie können auch, wie in Abb. 4 dargestellt, in gewünschten Abständen ausgekerbt sein, so daß der umgebogene Teil i8_e Zacken bildet. ?g

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus formbaren Massen, z. B. geschmolzenem Glas, nach Patent 803925, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strom gasförmigen Druckmittels vor seinem Eintritt in den Entspanimngskanal und in unmittelbarer Nähe der Ausiluiiöffnungen des Spinnbehälters eine Wirbelung hervorgerufen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelung derart ist, daß sie eine schroffe Änderung der Strömung des Druckgasstromes bewirkt.

3. Vorrichtung gemäß Patent 803925 zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Wirbelung in dem Durchgang für den Druckgasstrom nahe den Ausflußöffnungen (7) des Spinnbehälters (6) und vor dem Eintritt (14) des Entspannungskanals (15; 16, 17) wenigstens ein Hindernis angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis aus einem vorstehenden Stück (20) besteht, das auf der Wandung einer das Druckmittel enthaltenden Kammer (3) nahe dem Eintritt (14) des Entspannungskanals vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hindernisse ein odei mehrere vorstehende Stücke (18, 19) dienen, die am Boden einer Bekleidung (9, 10) des Spinnbehälters (6) in der Nahe der Ausflußöffnungen (7) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 mit einem konvergierend-divergierenden Entspannungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel zwischen den Wandungen und der Achse des divergierenden Kanalteils unter 2⁰ liegt und das Verhältnis der Querschnitte des Entspannungskanals an seinem Austritt und an der engsten Stelle des divergierenden Teils kleiner als 6 ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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