DK150460B - Fremgangsmaade og anlaeg til fremstilling af fibre af traekbart materiale - Google Patents

Description

i 150460

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af fibre af trækbart materiale, og af den art, hvor der tilvejebringes mindst én gasstrøm, og hvor der til hver gasstrøm føres en stråle af materialet.

5 Fra beskrivelsen til US patent nr. 2.189.822 kender man en fremgangsmåde, hvor en stråle af smeltet glas indføres i en luftstrøm, der bevæger sig i en retning i det væsentlige parallel med glasstrålen. Denne luftstrøm har et praktisk taget retliniet forløb og for 10 at opnå en passende trækning af glasstrålen til fiber er der behov for en ret stor udstrækning,,som gør det vanskeligt at holde styr på de forskellige parametre, der indgår i trækningsprocessen, herunder temperaturen.

For at afkorte denne udstrækning foretages der en kraf-15 tig udblæsning af luftstrømmen, hvilket fører til den ifølge dette patentskrift tilsigtede "bølgning" af fibrene, men også indvirker på fiberkvaliteten og giver en forøget procentdel af "ikke-fibrerede" partikler.

Opfindelsen adskiller sig fra denne teknik ved, 20 at hver gasstrøms udstrømning ændres ved hjælp af et mekanisk afbøjningsorgan, der er beliggende i den pågældende gasstrøms frie bevægelsesbane, at den ændrede gasstrøms spredning i sideretningen begrænses således, at der i denne gasstrøm dannes et par separate hvirvel-25 strømme, og at den tilhørende stråle af materiale i trækbar tilstand føres til en mellem den ændrede gasstrøms hvirvelstrømme beliggende, fortrinsvis laminær zone og udsættes for trækning i denne zone.

Opfindelsen beror på den erkendelse, at den fo-30 retagne afbøjning af gasstrømmene og den heraf følgende dannelse af hvirvelstrømme med en mellembeliggende, fortrinsvis laminær strømningszone hvortil materialestrålen føres giver en regelmæssig udstrømning med effektiv trækning i en veldefineret zone og over en rela-35 tivt kort afstand, således af man herved nemmere kan holde styr på de forskellige parametre, herunder tempe- 150460 2 ' raturforholdene. Der konstateres ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, at der opnås relativt lange og regelmæssige fibre med en praktisk taget ubetydelig procentdel ikke-fibrerede partikler.

5 Opfindelsen beror også på den yderligere kon statering, at det er muligt at forbedre de opnåede fordele med hensyn til fiberlængde, -finhed, -regelmæssighed, m.v. ved i tilknytning til den ovenfor definerede fremgangsmåde at anvende den hovedgasstrøm.

10 Ifølge opfindelsen er denne fremgangsmåde, hvor- i der også frembringes en hovedgasstrøm, ejendommelig ved, at nævnte gasstrømme afbøjes i retning på tværs af hovedgasstrømmen, hvorhos hver ændrede gasstrøm bibringes en kinetisk energi pr.rumenhed større end hovedgas-15 strømmens modsvarende energi, hvorved den ændrede gasstrøm trænger ind i hovedgasstrømmen og i denne fremkalder vekselvirkningszoner til yderligere trækning af materialet.

Fra beskrivelsen FR patent nr. 2.223.318 er det 20 kendt at foretage trækning af en stråle af smeltet glas, som føres til en zone for vekselvirkning mellem hovedgasstrømmen og tilføres gasstrømme, der trænger ind i denne hovedgasstrøm. I henhold til nævnte FR-patent-skrift placeres åbningen for tilførsel af materiale-25 strålen i nærheden af eller praktisk taget ved grænsefladen på hovedgasstrømmen.

Ved i henhold til opfindelsen at komplettere den første trækning med en yderligere trækning i hovedgasstrømmen, 30 dvs. ved at lade trækningsprocessen foregå i to tempi er der opnået en række yderligere fordele.

For det første er der tilvejebragt mulighed for en klar adskillelse mellem midlerne til tilvejebringelse af hovedgasstrømmen, midlerne til tilvejebringélse af 35 nævnte gasstrømme og organet til tilførsel af trækbart materiale. Adskillelsen mellem de enkelte dele er hen- 3 150460 sigtsmæssig af flere grunde. Den indebærer en reduktion af varmeudvekslingen mellem de tre dele, hvilket giver mulighed for en større fleksibilitet i opretholdelsen af temperaturforskellene mellem midlet til tilvejebrin-5 gelse af hovedgasstrømmen, midlet til tilvejebringelse af den afbøjede gasstrøm og organet til tilførsel af traskbart materiale. Endvidere giver en sådan reduktion af varmeudvekslingen mulighed for under gode betingelser at tilvejebringe fibre ud fra materialer såsom hårdt 10 glas, der kræver relativt høje temperaturer for at kunne smeltes eller bibringes den til trækning ønskede konsistens.

Adskillelsen mellem de enkelte dele i henhold til opfindelsen reducerer eller undertrykker produktio-15 nen af ikke-fibrerede eller dårligt fibrerede partikler, som skyldes en fastklæbning af det trækbare materiale på de varme vægge. Man kan derfor opnå en mere ensartet fiberdannelse og mere ensartede produkter.

Opfindelsen angår også et anlæg til udøvelse af 20 fremgangsmåden, hvilket anlæg omfatter en materialekilde med mindst én afgangsåbning for en stråle af materiale og en generator med mindst én udgangsåbning for en gasstrøm, og ifølge Opfindelsen er ejendommeligt ved, at det omfatter et afbøjningsorgan indrettet til at ændre 25 nævnte gasstrøms udstrømning på en sådan måde, at der i denne strøm dannes mindst ét par separate hvirvelstrømme, hvilket afbøjningsorgan i det mindste delvis er placeret i nævnte gasstrøms bane mellem dens udgangsåbning og materialestrålen, og at afgangsåbningen for materiale-30 strålen vender mod en fortrinsvis laminær zone beliggende mellem nævnte gasstrøms hvirvelstrømme.

I henhold til en hensigtsmæssig udførelsesform for opfindelsen, hvor anlægget også omfatter en generator til frembringelse af en hovedgasstrøm er dette an-35 læg ejendommeligt ved, at generatoren for hovedgasstrømmen er indrettet til at bibringe denne hovedgasstrøm et 4 150460 tværmål større end for nævnte gasstrøm, hvilken hovedgasstrøm er rettet på tværs af nævnte gasstrøms strømningsretning og skærer denne gasstrøm, og ved at hovedgasstrømmen er beliggende i afstand fra. kilden for til-5 førsel af trækbart materiale og har en kinetisk energi pr.rumenhed mindre end hos nævnte gasstrøm, således at denne kan trænge ind i hovedgasstrømmen.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor 10 fig. 1 viser, delvis i snit, de væsentligste de le af et anlæg ifølge opfindelsen, fig. 2, i større målestok, et lodret snit gennem delene til et fiberdannelsessted langs snitlinjen 2-2 i fig. 4, 15 fig. 3, i større målestok, et detailbillede, der viser enkelte afgangsåbninger for luftstrømmene og enkelte åbninger til tilførsel af glas, hvilket billede er tegnet langs snitlinjen 3-3 i fig. 2, fig. 4 en del af det i fig. 1 og 2 viste udstyr, 20 set fra højre side i fig. 2, fig. 5 det i fig. 4 viste udstyr, set ovenfra, langs linjen 5-5 i fig. 4, fig. 6 et perspektivisk billede af et luftdyse-arrangement i det i fig. 1-5 viste anlæg, 25 fig. 7 et perspektivisk billede, der illustrerer virkemåden for fremgangsmåden og anlægget ifølge opfindelsen, fig. 8 et lodret snit gennem et af de i fig. 2 viste fiberdannelsessteder, hvilken figur illustrerer 30 enkelte faser i virkningen af den afbøjede strøm og hovedgasstrømmen på trækning af glas fra en åbning, der er beliggende i den øvre del af denne figur, fig. 9 et planbillede med flere afbøjede gasstrømme og flere hovedgasstrømme, svarende til fig. 8, 35 men uden glastilførsel.og uden den under trækning værende glasfiber, « 5 150/,60 fig. 10 et tværsnit gennem tre ved siden af hinanden beliggende gasstrømme med angivelse af drejeret-ningerne for hvirvelstrømmene, fig. 11 et lodret længdesnit gennem de væsent-5 lige dele med angivelse af visse dimensioner, som man skal tage hensyn til for at etablere driftsbetingelserne i henhold til en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 11a et detailbillede, der viser afstanden 10 mellem to ved siden af hinanden beliggende åbninger for gasstrømme, og fig. 11b et snit gennem en del af organet til tilførsel af trækbart bateriale.

Der henvises først til fig. 1, der skematisk re-15 præsenterer den generelle og karakteristiske opbygning af et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. I den venstre del af fig. 1 er der ved 15 vist en del af en brænder eller generator, der afgiver en hovedgasstrøm 18 og omfatter en rørledning 16 med 20 en tilstrækkelig bred udgangsåbning 17 til, at flere fiberdannelsessteder kan tilknyttes hovedgasstrømmen 18. Et føderør 19 for et gasformigt trykfluidum er forbundet med et fordelingskammer 20, der fører gassen til dyser 21, som danner udgangsåbningerne for gas-25 strømme, der for overskueligheds skyld i beskrivelsen kaldes sekundære gasstrømme.

Et mundstykke 22 under en digel 23 omfatter afgangsåbninger 24, hvorfra en stråle af smeltet glas udgår til de enkelte sekundære gasstrømme og derefter 30 føres nedad til vekselvirkningszonen i hovedgasstrømmen 18. Som det skal forklares nærmere senere, forekommer der fibrering i den sekundære gasstrøm, men også i hovedgasstrømmen, som afleverer fibrene til højre, som vist i fig. 1, med henblik på dannelse af et lag på et 35 perforeret transportbånd 26. Under den øvre gren af båndet findes der et sugekammer 27, der er forbundet med en ventilator 28 og bidrager til afsætning af fi- 150460 6 berlaget på det perforerede transportbånd 26.

De enkelte fiberdannelsesorganer er vist mere detaljeret i fig. 2-6, som der nu henvises til. Generatorerne for hovedgasstrømmen og de sekundære gasstrøm-5 me er hensigtsmæssigt indstillelige i forhold til et stativ, der skematisk vises ved 29, således at de relative positioner af hovedgasstrømmen og den sekundære gasstrøm kan ændres i vertikal retning samt også i retning med og mod hovedgasstrømmen 18.

10 Det ses navnlig af fig. 4 og 5, at dysen 16 for hovedgasstrømmen er meget bred og har derfor en meget bred udgangsåbning 17. Som det fremgår af fig. 4, har glastilførselsmundstykket 22 under digelen 23 fortrinsvis også en stor dimension i retning vinkelret 15 på fig. 2's plan, således at der kan tilføres glas til en lang række glastilførselsorganer 24.

Af fig. 2 og 3 fremgår det, at de enkelte glastilførselsorganer 24 har en doseringsåbning 24a og fortrinsvis også et indre aflangt forråd 24b foran do-20 seringsåbningen. Forrådet 24b har fortrinsvis en aflang form i planet for fiberdannelsesstedet, dvs. i det plan, der indeholder glastilførselsorganet 24 og udgangsåbningen 21 for den tilhørende sekundære strøm.

Åbningerne 21 er tilvejebragt i de nedadven-25 dende vægge af en række fordelingskamre 20, som er påmonteret bærestænger 30, der er fastgjort til stativet 29, og som strækker sig over hele bredden af mundstykket 22. Stængerne er også ført igennem huller 31 i bærestykker 32 ved enderne af de enkelte fordelingskamre, 30 jf. også fig. 6. På denne måde kan de enkelte kamre - i det foreliggende eksempel er der fire fordelingskamre -forskydes i retning mod venstre eller mod højre, som angivet i fig. 4 og 5.

Positionerne af fordelingskamrene på bærestæn-35 gerne 30 fastlægges ved hjælp af yderligere stænger 33-36, der hver har en gevindskåret ende i indgreb med et gevindskåret hul i et af bærestykkerne 32, jf. fig.

6, der viser et sådant gevindskåret hul 37. Ved enden 150460 7 38 er de enkelte stænger 33-36 indsat i et leje, der fastlægger stangens aksiale position, og enden af stangen er formet med en spalte, ved hjælp af hvilken man kan dreje stangen for at forskyde det pågældende forde-5 lingskammer med henblik på at justere dets position i sideretningen. Herved er der opnået mulighed for at justere de relative positioner af udgangsåbningerne 21 for de sekundære gasstrømme i forhold til glasudgangsåbningerne 24, specielt med henblik på kompensering af 10 de forskelle, der skyldes den termiske udvidelse. Fordelingen af udgangsåbningerne for de sekundære gasstrømme over flere fordelingskamre giver mulighed for korrekt opretning af åbningerne over for glastilførselåb-ningerne i linjer, der er parallelle med hovedgasstrøm-15 mens retning. Opretningen behøver ikke at være perfekt, men dette kan accepteres med et arrangement af den her viste type i overensstemmelse med opfindelsen, hvor glasstrålerne afleveres til zoner med næsten laminær strømning mellem hvirvelstrømmene, nemlig zoner, der vises 20 ved 44b i fig. 7. Som tidligere nævnt giver tilførslen af glasstrålerne til disse zoner mulighed for en automatisk kompensering af små unøjagtigheder i de relative positioner af udgangsåbningerne for glas og for de sekundære gasstrømme.

25 De enkelte fordelingskamre 20 er forbundet med føderøret 19 gennem fleksible ledninger 39, således at deres position kan justeres uafhængigt af positionen af føderøret 19.

Som tidligere nævnt går opfindelsen ud på at 30 sørge for, at de sekundære gasstrømme, der udgår fra åbningerne 21, afbøjes eller styres ved hjælp af en afbøjningsflade, der samvirker med de sekundære gasstrømme for at danne to i indbyrdes modsatte retninger drejende hvirvelstrømme, som benyttes i det mindste til den 35 primære trækning, men også til efter delvis trækning af føre strålen til de vekselvirkningszoner, der tilveje- δ 150460 bringes ved indtrængning af de sekundære gasstrømme i hovedgasstrømmen. Med henblik på dannelse af nævnte hvirvelstrømme anvendes der i overensstemmelse med opfindelsen en afbøjningsplade 40, der er fælles for en 5 gruppe udgangsåbninger for sekundære gasstrømme. I det tilfælde, hvor de sekundære gasstrømme er inddelt i grupper, er hver gruppe tilknyttet et fordelingskammer, og hvert fordelingskammer indbefatter fortrinsvis en afbøjningsplade 40. Som det navnlig fremgår af fig. 7 og 10 8, har afbøjningspladen fortrinsvis form som en bukket plade, hvis ene del ligger over og er fastgjort til kammeret 20, og hvis anden del har en fri kant 41, der er placeret i strømningsbanen ved midten af de sekundære gasstrømme, der udgår fra åbningerne 21, og hen-15 sigtsmæssigt langs en linje, der skærer akserne gennem disse åbninger.

Denne placering af pladen 40 og dens kant 41 har til resultat, at de enkelte sekundære gasstrømme rammer indersiden af pladen 40, hvorved disse gasstrøm-20 me rammer indersiden af pladen 40, hvorved disse gasstrømme breder sig. Man har i fig. 7 vist fire sekundære gasstrømme, der udgår fra åbningerne a, b, c, og d, og det bemærkes, at disse sekundære gasstrømme breder sig i retning mod pladens kant 41.

25 I overensstemmelse med opfindelsen er åbningerne 21 for de sekundære gasstrømme placerede tilstrækkeligt tæt op ad hinanden, og afbøjningspladen er således placeret, at de sekundære gasstrømme kommer i berøring med hinanden i nærheden af pladens kant 41. Som det også 30 fremgår af fig. 7, kommer de sekundære gasstrømme i berøring med hinanden så nær som muligt den frie kant 41 af afbøjningspladen 40. Dette medfører, at der dannes par af i indbyrdes modsatte retninger drejende hvirvelstrømme som vist i fig. 7 for de tre sekundære gas-35 strømme, der udgår fra åbningerne a, b og c.

Por at gøre rede for dannelsen af hvirvelstrøm- 150460 9 mene skal der nu specielt henvises til hvirvelstrømmene 42b og 43b i tilknytning til den sekundære gasstrøm, der udgår fra åbningen b. Det bemærkes, at toppen af disse hvirvelstrømme befinder sig tilnærmelsesvis ved 5 kanten 41 af pladen 40 på de modstående sider af den sekundære gasstrøm i nærheden af den zone, hvori den gasstrøm, der breder sig ud, kommer i berøring med nabogasstrømmen fra åbningerne a og c, som også er ved at brede sig ud. Hvirvelstrømmene 42b og 43b drejer 10 i indbyrdes modsatte retninger som vist i fig. 10, og de vokser, efterhånden som de vandrer frem, indtil de møder hinanden i afstand fra og neden for kanten 41 af afbøjningspladen. Disse hvirvelstrømme 42b -og 43b har også en komposant, der er rettet i retning med 15 strømmen.

Som følge af afstanden mellem toppene, dvs. udgangspunkterne for hvirvelstrømmene 42b og 43b, og som følge af, at de progressivt vokser, dannes der en tilnærmelsesvis trekantformet zone 44b imellem hvir-20 velstrømmene og kanten af afbøjningsfladen. I denne trekantzone er der et relativt lavt tryk, og der er en kraftig tilførsel af induceret luft, men strømningen er dog næsten laminær. Det er i denne zone, at strålen af smeltet glas eller andet trækbart materiale indføres, 25 og på grund af den laminære strømning i denne trekantzone vil glasstrålen ikke sønderdeles, men føres frem i form af en under trækning værende stråle til området mellem de to hvirvelstrømme.

Det bemærkes, at hvirvelstrømme 42b og 43b 30 drejer i indbyrdes modsatte retninger. Hvirvelstrømmen 42b drejer i retning med uret i fig. 7, medens hvirvelstrømmen 43b drejer i retning mod uret. I disse to hvirvelstrømme vil strømmene nærme sig hinanden i den øvre del og derefter strømme nedad i retning mod den 35 centrale zone 44b, hvor der er en laminær strømning.

For det hvirvelstrømpar 45a og 46a, der er 10 150460 tilknyttet åbningen a, har man med pile angivet drejeretningerne. Det bemærkes, at man for det hvirvelstrømpar, der udgår fra åbningen a, har tegnet et snitbillede i nærheden af den nederste ende af den zone 44a, 5 hvor der er laminær strømning, dvs. i nærheden af den zone, hvor de to hvirvelstrømme er vokset og begynder at komme i berøring med hinanden, hvilket fænomen fortsætter, efterhånden som den sekundære strømning strømmer nedad. Af fig. 7 fremgår det også klart, at den sekun-10 dære strømning, der udgår fra åbningen a, foruden hvirvelstrømparret 45a og 46a også omfatter et andet par hvirvelstrømme 47a og" 48a, der indbyrdes har modsatte drejeretninger, jf. fig. 7 og 10. Imidlertid drejer hvirvelstrømmen 47a i den venstre del af fig.

15 7 i retning mod uret, medens hvirvelstrømmen 48aa til højre drejer i retning med uret. Sådanne dobbelte hvirvelstrømpar tilvejebringes naturligvis for samtlige sekundære strømme. Årsagen til dannelse af det underste hvirvelstrømpar er forskellig fra årsagen til dannelse 20 af det øvre hvirvelstrømpar. Dette skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til fig. 8.

Hvad angår fig. 7, skal det også bemærkes, at de fire hvirvelstrømme, når strømningen udvikler sig fra det plan, hvori de til åbningen a tilknyttede hvirvel-25 strømme repræsenteres, har tendens til at forene sig og danne en mindre karakteristisk strømning, som det fremgår af snitbilledet 49c gennem den sekundære strømning, der ankommer fra åbningen c. Hvirvelstrømmenes 30 styrke aftager, og hele strømningen - indbefattet den laminære strømning i den centrale zone sammenblandes i det område, der betegnes 49c, hvorpå strømmen fortsætter nedad i retning mod hovedgasstrømmen 18.

For overskueligheds skyld har man i fig. 7 vist 35 snitbilleder gennem forskellige dele af strømmene. I en zone, der ligger lidt neden for udgangspunktet, forekom- 150460 11 mer hvirvelstrømparrene i de enkelte sekundære strømme som værende lidt forskudt fra de hvirvelstrømpar, der opstår i nabostrømmen, men i realiteten er de enkelte hvirvelstrømme praktisk taget i berøring med hinanden.

5 I fig. 8 svarer det viste fiberdannelsessted til det sted, hvorfra den sekundære strøm udgår fra åbningen b i fig. 7. Fig. 8 viser hvirvelstrømmen 43b og den laminære zone 44b. Det underste hvirvelstrømpar har sit udgangspunkt i den zone, der er beliggende un-10 der afbøjningspladen 40, idet fig. 8 kun viser den underste hvirvelstrøm 48b, der dannes bag området 44b. Rotationen af det underste hvirvelstrømpar er et resultat af den kombinerede virkning af den sekundære strøm på indersiden af pladen 40 og af de inducerede luft-15 strømme, der forener sig med den sekundære strøm. Denne rotation synes ikke at have nogen indflydelse på tilførslen af strålen af trækbart materiale, medens retningen af strømmene i det øvre hvirvelstrømpar har en alt afgørende indflydelse på trækningsprocessen under 20 tilførslen af strålen til den laminære zone og derefter i den nedadgående strøm neden for det sted, hvor hvirvelstrømparrene forener sig med hinanden.

På grund af strømningsforholdene i den laminære zone og i hvirvelstrømparrene, navnlig i det øvre par i 25 hver gruppe, har tilførslen af strålen S af trækbart materiale til fiberdannelsesstedet ud for udgangsåbningen b til resultat, at strålen medbringes i den laminære strømning i den centrale zone. Herved bringes strålen til en zone af høj hastighed mellem hvirvelstrøm-30 parrene, hvorved strålen trækkes som vist i fig. 7. Denne trækning finder i hovedsagen sted i en zone svarende til det plan P, der er angivet i fig. 7. Virkningen af hvirvelstrømparrene er, at fiberen piskes op og ned i nævnte plan P, således at den under trækning værende 35 fiber ikke kastes ud til nabostrømmene.

Længere ned bevirker strømningen, at fiberen 150460 12 trænger igennem den øvre grænseflade af hovedstrømmen 18, forudsat at strømningen har tilstrækkeligt kinetisk energi til, at fiberen kan trænge ind. Derefter indledes den anden fase af fiberdannelsen, som finder sted i 5 henhold til de principper, der er beskrevet i detaljer i FR patentskrift nr. 2.223.318.

I den zone, hvor de sekundære strømme trænger ind i hovedgasstrømmen, må strømningen og hastigheden i de enkelte sekundære strømme naturligvis blive tilstræk-10 keligt koncentrerede i nærheden af aksen til, at de enkelte sekundære gasstrømme hver for sig fremkalder en zone for vekselvirkning med hovedgasstrømmen. Som det ses af fig. 7, er der tilvejebragt et par i indbyrdes modsatte retninger drejende hvirvelstrømme TT i vek-15 selvirkningszonen, hvorved der opnås en yderligere trækning af fiberen. Derefter bæres fiberen af den kombinerede strømning, der omfatter den sekundære strømning og hovedgasstrømmen, videre til et passende modtageorgan, f.eks. et perforeret transportbånd, jf. betegnelsen 26 20 i fig. 1.

I fig. 7 og 8 er luftinduktionen antydet ved pile, der er rettet i strømningsretningen for den sekundære strøm, og det ses, at der induceres luft i den laminære zone i nærheden af kanten af afbøjningsfladen, 25 men også efterhånden som den sekundære strøm bevæger sig nedad. For at præcisere beskrivelsen af anlægget og fremgangsmåden ifølge opfindelsen angives herefter visse tilladelige variationer og nogle driftsværdiområder af særlig interesse.

30 Hvad angår den relative position af udgangsåb ningerne for de sekundære gasstrømme og afbøjningspladen 40, må disse positioner først justeres således, at der opnås en udfoldelse af de sekundære gasstrømme, således at strømmene kommer i berøring med hinanden tilnærmel-35 sesvis ud for kanten 41 af afbøjningspladen. Denne disposition er den, der er vist i fig. 7, og det bemær- 150460 13 kes, at udgangspunkterne for de øvre hvirvelstrømpar i så fald er beliggende på kanten 41 af nævnte afbøjningsplade 40.

De sekundære gasstrømme og afbøjningspladen kan 5 placeres indbyrdes således, at de sekundære gasstrømme kommer i berøring med hinanden ved punkter, der er beliggende et stykke før eller efter kanten af pladen, men man foretrækker at berøringsstedet mellem de sekundære gasstrømme holdes så tæt som muligt op ad kanten, 10 idet man i så fald opnår en maksimal stabilitet i hvirvelstrømmene og dermed en maksimal stabilitet i den la-minære del af strømningen. Stabiliteten i den laminære zone har stor betydning til stabilisering af tilførslen af glas til anlægget.

15 En meget stor præcision er ikke absolut nødven dig, men man skal dog tage hensyn til følgende forhold:

Hvis berøringsstedet mellem de sekundære gasstrømme befinder sig i betydelig afstand neden for kanten af afbøjningsfladen, er der risiko for ustabile 20 hvirvelstrømme, idet disse opstår i et frit rum frem for at opstå ved kanten af pladen. Hvis udgangspunkterne derimod befinder sig ved kanten af pladen eller i nærheden af denne kant, opstår der strømningsforhold, som om hvirvelstrømmene binder sig til kanten i en stabil 25 position.

Hvis de sekundære gasstrømme kommer i berøring med hinanden på et sted beliggende i en vis afstand foran kanten af afbøjningspladen, generes hvirvelstrømmene 30 af selve pladen.

For at det øvre hvirvelstrømpar kan opstå på kanten 41 af afbøjningspladen, er det også vigtigt at placere denne kant ved eller tilnærmelsesvis ved den centrale akse gennem de enkelte sekundære strømme. Hvis 35 kanten af pladen er beliggende lidt højere oppe, formindskes afbøjningen tilsvarende, og den kan endog for- 150460 14 svinde, og i så fald er der ingen hvirvelstrømsdannelse.

Hvis kanten af pladen derimod er beliggende alt for lavt og for eksempel befinder sig under den nedre grænse af den sekundære strøm, har hvirvelstrømsdannelsen tendens 5 til at være mindre ensartet, og der kommer uorden i de enkelte hvirvelstrømme.

Når hvirvelstrømmene dannes ved de gunstigste betingelser, opnår man den bedste stabilitet og den mest ensartede drift hvad angår tilførslen af glasstrå-10 len og trækningen af samme i det ovenfor nævnte plan P.

En af fordelene ved den foreliggende opfindelse er, at der kan fremstilles fibre, hvis diameter kan ændres inden for vide grænser. Man kan endog opnå fibre med en diameter, der er mindre end, hvad man opnår i 15 henhold til ovennævnte franske patent. En særlig vigtig fordel ved den foreliggende opfindelse i forhold til den kendte fremgangsmåde er, at man har mulighed for at fremstille fibre med given diameter med en væsentlig større produktionsevne. Denne produktionsevne .er den så-20 kaldte "fiberdannelsesevne" pr. åbning for tilførsel af trækbart materiale, og i henhold til den foreliggende opfindelse kan denne produktion nå op på 150 kg pr. åbning pr. døgn. I den efterfølgende del af beskrivelsen angives værdierne af denne parameter og de andre fakto-25 rer, der har relation til driftsbetingelserne under henvisning til fig. 11, 11a og 11b og til de tilsvarende oplysninger, der er angivet i tabeller.

Under henvisning til fig. 11, 11a og 11b og de 30 oplysninger, der er angivet nedenfor i tabellerne, skal det først bemærkes, at repræsentationen af de enkelte dele af anlægget, navnlig i fig. 11, kun er givet af hensyn til forklaringen af de enkelte dimensions- og vinkelværdiområder, men behøver ikke nødvendigvis at 35 repræsentere de foretrukne værdier i disse områder.

I fig. 11 er de tre hoveddele, nemlig generato- 150460 15 ren for hovedstrømmen, organet til afgivelse af den sekundære gasstrøm og organet til tilførsel af trækbart materiale vist i snit på samme måde som i fig. 2 og 8.

Dog har fig. 11, 11a og 11b symboler, der identificerer 5 enkelte dimensioner og enkelte vinkler, som omtales i de efterfølgende tabeller.

TABEL I

Organet til tilførsel af trækbart materiale

Symbol Foretrukne værdier Værdiområde (mm) dT 2 1-5 1T 1 1-5 1„ 5 0-10 ζ 15 Dr 5 1-10

TABEL II

Afgivelse af sekundær strøm og afbøjninqsplade

Symbol Foretrukne værdier Værdiområde (mm, grader) dT 2 0,5-4

J

7 1 - i nærheden af den 3 - ca 4 nedre ende af værdi- * 25 området 1D 4 2 -10 }jp 0 - 0,06 - + 1 dj (mm, grader) *JD 45 35 " 55 30 w aJB 10 0-45 ZJD 3 2-5 LJD 3 2‘ 5 150460 16

Hvad angår de angivne værdier for forholdet JD· , repræsenterer værdien nul positionen af af bøj-dJ

ningsfladen, ved hvilken den nederste del af kanten af 5 pladen befinder sig på aksen gennem de sekundære strømme, idet de negative værdier repræsenterer enhver position af kanten af pladen under aksen gennem de sekundære strømme.

TABEL III

10

Hovedstrøm

Sgnbol Foretrukken værdi Værdiområde (mm) 1B 10 5-20 15

Foruden de ovenfor nævnte værdier og vinkler, som har relation til de tre hovedbestanddele i anlægget, skal man også tage hensyn til visse relationer mellem disse værdier, jf. efterfølgende tabel.

20 TABEL IV

Relativ position af de enkelte organer

Symbol Foretrukne værdier Værdiområde (mm, grader) 25 Zjj 8 3-15 ZJB 17 12 - 30

Xbj - 5 * I2 - +13 XTF 5 3-8

30 JF

*DB . 45 35 - 55

Hvad angår størrelsen XBJ skal det bemærkes, at de negative værdier svarer til det i fig. 11 viste tilfælde, hvor udgangan fra dysen for hovedstrømmen befin-35 der sig foran udgangsåbningen for den sekundære gasstrøm i forhold til hovedstrømmens bevægelsesretning.

150460 17

Som tidligere nævnt går opfindelsen ud på at sørge for, at de sekundære gasstrømme placeres tilstrækkeligt tæt op ad hinanden til, at de kommer i berøring med hinanden med henblik på dannelse af hvirvelstrøm-5 par i de enkelte sekundære strømme. Man kan tilvejebringe lige så mange fiberdannelsessteder som ønsket, idet hvert sted omfatter en åbning for tilførsel af trækbart materiale og en tilhørende sekundær strøm, og da hver sekundær strøm til hver side skal komme i berø-10 ring med en anden sekundær strøm, vil det sige, at der til det totale antal fødeåbninger skal tilføjes yderligere to sekundære gasstrømme beliggende ved hver sin ende af en række sekundære gasstrømme.

Rækken af fødeåbninger for tilførsel af trækbart 15 materiale kan erstattes med en spalte, der er beliggende på tværs af hovedgasstrømmen. I så fald vil de enkelte forråd og de enkelte stråler af trækbart materiale tilvejebringes fra spalten under påvirkningen fra de enkelte sekundære gasstrømme. Herigennem og af de 20 samme grunde som ovenfor anført må der placeres yderligere to gasstrømme, nemlig en ved hver ende af rækken af sekundære gasstrømme.

Antallet af fiberdannelser kan nå op på 150, men i et almindeligt anlæg til fiberdannelse ud fra 25 glas eller andet lignende termoplastisk materiale vil en række fiberdannelsessteder sædvanligvis omfatte 70 fødeåbninger. I så fald må der nødvendigvis være 72 sekundære gasstrømme.

30 Det skal også bemærkes, at driftsbetingelserne for anlægget ifølge opfindelsen varierer i afhængighed af forskellige faktorer, f.eks. egenskaberne hos det materiale, som skal omdannes til fibre.

Som tidligere nævnt kan opfindelsen finde an-35 vendelse i forbindelse med mange traskbare materialer.

Når det drejer sig om glas eller andet uorganisk, ter- 150460 18 moplastisk materiale, vil temperaturen ved fødeåbningen naturligvis afhænge af materialet. Temperaturerne kan ligge mellem ca. 1400 og ca. 1800°C. Ved glas af sædvanlig beskaffenhed vil temperaturen ved fødeåbningen 5 være ca. 1480°C.

Produktionsevnen kan variere fra ca. 20 til ca.

150 kg pr. åbning pr. døgn, idet 50-80 kg pr. åbning pr. døgn er karakteristiske værdier.

Visse værdier vedrørende hovedgasstrømmen og 10 den sekundære gasstrøm har også betydning, jf. den efterfølgende tabel, hvor man anvender følgende symboler: T = temperatur p = gastryk 15 V = hastighed P = masse pr. volumenenhed

TABEL V

Sekundær gasstrøm 20 Symbol Foretrukne værdier Værdiområde

Pj (bar) 2,5 1-4

Tj (°C) 20 < - 1500 V, (m/sek) 330 200 - 900 25 J 2 pjVj (bar) 2,1 0,8 - 3,5 TABEL VI Hovedstrøm

Symbol Foretrukne værdier Værdiområde p„ (mb) 95 30 - 250 J3 T (°C) 1450 1350 - 1800

B

V (m/s) 320 200 - 550 35 2 pBVj (b) 0,2 0,06 - 0,5 150460 19 Når man anvender en hovedgasstrøm og en sekundær gasstrøm, har sidstnævnte gasstrøm et tværmål, der er mindre end hovedgasstrømmens, og den trænger ind i denne hovedgasstrøm under dannnelse af en vekselvirk-5 ningszone, hvori den anden fase af trækningen finder sted. Med henblik herpå må den sekundære gasstrøm have en kinetisk energi pr. rumenhed, der er større end i hovedgasstrømmen i det område, hvor strømmene samvirker med hinanden. Den sekundære gasstrøm kan have en kine-10 tisk energi, der er 1,6 til 60 gange større end hovedgasstrømmen, idet det foretrukne forhold er 10/1, dvs: P V2 £4 - io ·

^ BVB

15 Det fremgår af tabel V, at temperaturen og has tigheden for den sekundære gasstrøm som tidligere nævnt ligger langt under de værdier, der er angivet i ovennævnte franske patent 2.223.318. I henhold til de eksempler, der er angivet i beskrivelsen til nævnte fran-20 ske patent, har den sekundære gasstrøm til dannelse af vekselvirkningszonen med hovedgasstrømmen en temperatur på 800°C og en hastighed på 580 m/s, medens hovedgasstrømmen har temperatur på 1580°C og en hastighed mellem 224 og 283 m/s. Værdierne for temperatur og hastig-25 hed i den sekundære gasstrøm i henhold til tabel V er væsentligt lavere, men de giver dog mulighed for at opnå det fornødne forhold for kinetisk energi pr. rumenhed til, at den sekundære gasstrøm kan trænge ind i hovedgasstrømmen. Når temperaturen i den sekundære gasstrøm 30 er lavere og f.eks. ligger under 100°C eller i nærheden af stuetemperaturen, vokser gassens massefylde,.hvilket giver mulighed for at opnå den ønskede værdi af kinetisk energi pr. rumenhed under anvendelse af en lavere hastighed. Det er endog muligt at arbejde med en sekun-35 dær gasstrøm, hvis hastighed er lavere end hovedgasstrømmens .

20

15 0 A 6 O

De fordele, man opnår ved anvendelsen af en sekundær gasstrøm med en relativt lav temperatur, er meget store. Ved temperaturer under 100°C er det muligt at anvende en almindelig trykluftkilde til dannelse af 5 den sekundære gasstrøm. Desuden kan man anvende almindelige materialer såsom rustfrit stål i organerne til afgivelse af den sekundære gasstrøm i stedet for dyrere materialer med bedre egenskaber, som er nødvendige, når man arbejder ved højere temperaturer.

10 Når man arbejder med en sekundær gasstrøm med lav temperatur, har problemerne med deformation eller termisk udvidelse væsentligt mindre betydning, og det kan endog helt undgås samtidigt med, at risikoen for oxydation er reduceret. Desuden er der mulighed for i 15 et anlæg med mange fiberdannelsessteder at opnå en mere ensartet temperatur fra den ene sekundære gasstrøm til den næste.

Brugen af sekundære gasstrømme med lav temperatur er særlig hensigtsmæssigt ved det her beskrevne an-20 læg, der er udstyret med en afbøjningsplade, idet den giver mulighed for, når positionen af denne afbøjningsplade er blevet fastlagt i forhold til dyserne, nemmere at opretholde de eksakte dimensioner af afbøjningspladen og af dens position i forhold til dyserne.

25 Takket være brugen af en sekundær gasstrøm med lavere temperatur kan fibrene efter afsluttet trækning desuden nemmere overføres til et relativt koldere område. Som allerede forklaret i ovennævnte franske patent 30 har denne egenskab stor betydning.

Muligheden for at anvende almindelig trykluft ved en temperatur under 100°C eller i nærheden af stuetemperaturen har desuden den fordel, at man kan spare den energi, som ville være nødvendig til opvarmning af 35 luften. Denne trykluft er også væsentligt billigere end andre fluida med høje temperaturer, f.eks. forbrændingsprodukter eller damp.

150460 21

Selv om temperaturen for den sekundære gasstrøm i tabel V ligger i nærheden af stuetemperaturen, vil man forstå, at den ikke behøver at være så lav. Sædvanligvis vil den sekundære gasstrøm have en temperatur, 5 der ligger langt under blødgøringspunktet for det anvendte termoplastiske materiale. Når det drejer sig om glas eller andre lignende mineralske materialer, vil man fortrinsvis vælge en temperatur under 200°C,. idet en temperatur under 100°C er særlig velegnet.

10 Eksempel: I et anlæg med 70 fiberdannelsessteder af den art, der er vist i fig. 1-6, fremstiller man fibre ud fra glas med følgende beskaffenhed i vægtprocent:

SiC>2 63,00 ]?e2^3 0,30 15 a12°3 2,95

CaO 7,35

MgO 3,10

Na20 14,10 K20 0,80 20 B2°3 5'90

BaO 2,50

Temperaturen ved fiberdannelsesstedet ligger i nærheden af 1500°C, temperaturen i den sekundære gasstrøm er på ca. 20°C, og temperaturen i hovedgasstrøm-25 men er på ca. 1500°C. Forholdet mellem den kinetiske energi pr. rumenhed for den sekundære gasstrøm og hovedgasstrømmen ligger i nærheden af 10, og man arbejder med en produktionsevne på 55 kg. pr. åbning pr. døgn.

30 Under disse betingelser har fibrene efter de to trækningsfaser en middeldiameter på ca. 6 yu.

Hvis der produceres fibre alene ved den første trækning, dvs. uden brug af hovedgasstrømmen kan man eksempelvis opnå en produktion på 35 kg pr. døgn med fi-35 berdiameter på ca. 20 yU.

Claims (14)

150460 Hvis man indstiller driftsforholdene til produktion af fibre med diameter på 6 ^u falder ydelsen ned til 10-15 kg/døgn.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af fibre af trækbart materiale, og af den art, hvor der tilvejebringes mindst §n gasstrøm, og hvor der til hver gasstrøm føres en stråle (S) af materialet, kendetegnet 10 ved, at hver gasstrøms udstrømning ændres ved hjælp af et mekanisk afbøjningsorgan (40), der er beliggende i den pågældende gasstrøms frie bevægelsesbane, at den ændrede gasstrøms spredning i sideretningen begrænses således, at der i denne gasstrøm dannes et par separate 15 hvirvelstrømme (42b, 43b) ,og at den tilhørende stråle (S) af materiale i trækbar tilstand føres til en mellem den ændrede gasstrøms hvirvelstrømme beliggende, fortrinsvis laminær zone (44b) og udsættes for trækning i denne zone.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg ne t ved, at der anvendes en række i sideretningen i afstand fra hinanden beliggende gasstrømme, hvis udstrømning ændres ved afbøjning, og at afstanden mellem disse gasstrømme fastlægges således, at afbøjede nabo-25 strømme støder op til hinanden.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2 k e n-detegnet ved, at de afbøjede gasstrømme bringes til at løbe i det væsentlige parallelt med hinanden.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregåen-30 de krav og af den art, hvori der frembringes en hovedgasstrøm (18), kendetegnet ved, at nævnte gasstrømme afbøjes i retning på tværs af hovedgasstrømmen, hvorhos hver ændrede gasstrøm bibringes en kinetisk e-nergi pr. rumenhed større end hovedgasstrømmens modsva- 35 rende energi, hvorved den ændrede gasstrøm trænger ind., i hovedgasstrømmen (18) og i denne fremkalder veksel- m 150460 virkningszoner til yderligere trækning af materialet.

5. Fremgangsmåde ifølge krav ^kendetegnet ved, at ændringen af nævnte gasstrømmes udstrømning ved afbøjning foretages i afstand fra hovedgas- 5 strømmens grænseflade, og at strålen (S) af trækbart materiale tilføres den pågældende afbøjede gasstrøm i nærheden af afbøjningszonen.

5 PATENTKRAV

6. Fremgangsmåde ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at hovedgasstrømmen bringes til at 10 følge en i det væsentlige horisontal bane, og at de oven over hovedgasstrømmen beliggende gasstrømme afbøjes nedad for at ramme hovedgasstrømmen under en spids vinkel i forhold til vertikalen, og at strålerne af trækbart materiale føres nedad imod de afbøjede gasstrømme, for-15 trinsvis ved tyngdekraftens påvirkning.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, og hvor det trækbare materiale udgøres af termoplastisk mineralsk materiale, såsom glas, kendetegnet ved, at den afbøjede gasstrøm bibringes en 20 temperatur, der er mindre end 200°C, fortrinsvis i nærheden af omgivelsestemperaturen.

8. Anlæg til fremstilling af fibre af trækbart materiale under udøvelse af fremgangsmåden ifølge kravene 1-3, om omfattende en materialekilde (22,23) med 25 mindst én afgangsåbning (24) for en stråle (S) af materiale og en generator (20) med mindst én udgangsåbning (21) for en gasstrøm, kendetegnet ved, at det omfatter et afbøjningsorgan (40) indrettet til at ændre nævnte gasstrøms udstrømning på en sådan måde, at der i 30 denne strøm dannes mindst ét par separate hvirvelstrømme (42b,43b), hvilket afbøjningsorgan i det mindste delvis er placeret i nævnte gasstrøms bane mellem dens udgangsåbning (21) og materialestrålen (S) ,og at afgangsåbningen (24) for materialestrålen (S) vender mod en for-35 trinsvis laminær zone (44) beliggende mellem nævnte gasstrøms hvirvelstrømme. 150460

9. Anlæg ifølge krav 8 og til udøvelse af fremgangsmåden ifølge kravene 1-7, og omfattende en generator (16) til frembringelse af en hovedgasstrøm (18), kendetegnet ved, at generatoren (16) for ho- 5 vedgasstrømmen (18) er indrettet til at bibringe denne hovedgasstrøm et tværmål større end for nævnte gasstrøm, hvilken hovedgasstrøm er rettet på tværs af nævnte gasstrøms strømningsretning og skærer denne gasstrøm, og ved at hovedgasstrømmen er beliggende i afstand fra kil-10 den (22,23) for tilførsel af trækbart materiale og har en kinetisk energi pr. rumenhed mindre end hos nævnte gasstrøm, således at denne kan trænge ind i hovedgasstrømmen .

10. Anlæg ifølge krav 9, kendetegnet 15 ved, at førstnævnte gasstrømgenerator (20) er udformet med en række i sideretningen i afstand fra hinanden beliggende udgangsåbninger (21a-21c) for gasstrømme, at organet til ændring af nævnte strømmes udstrømning omfatter et afbøjningselement (40,41), der afbøjer disse 20 strømme og spreder dem i sideretningen, og at udgangsåbningerne (21a-21c) for nævnte gasstrømme ligger tilstrækkeligt tæt op ad hinanden til, at naboliggende af-bøjede gasstrømme støder op til hinanden.

11. Anlæg ifølge kravene 8,9 eller 10, k e n-25 tegnet ved, at akserne gennem udgangsåbningerne (21a-21c) i generatoren (20) for nævnte gasstrømme i det væsentlige er parallelle med hinanden.

12. Anlæg ifølge ethvert af kravene 8-11, k ente g n e t ved, at organet til ændring af nævnte gas- 30 strømmes udstrømning udgøres af en afbøjningsplade, der er placeret under en vis vinkel i forhold til disse gasstrømmes oprindelige baneretning.

13. Anlæg ifølge krav 12, kendetegnet ved, at afbøjningspladens (40) frie kant (41) strækker 35 sig langs en linje, der skærer nævnte gasstrømmes akser.

14. Anlæg ifølge krav 12 eller 13 k e n d e-