FI78892B - Foerfarande och hylsa foer tillverkning av glasfiber. - Google Patents

Description

1 78892

Menetelmä Ja holkkl lasikuitujen muodostamiseksi

Tekninen alue Tämä keksintö on parannus sulasta materiaalista ja 5 nimenomaan sulasta lasista muodostettavien kuitujen valmistukseen; se minimoi ylitulvimisesta ja helmipisaroista johtuvat prosessikeskeytykset. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä ja patenttivaatimuksen 4 johdannon mukainen 10 holkkilasikuitujen valmistamiseksi.

Taustarakenteet

Yhtäjaksoisia lasikuituja valmistettaessa on käytäntönä, että sulaa lasia olevien erillisten virtojen annetaan virrata sähköllä kuumennetun platina- tai platina-15 seosholkin pöhjaseinämään lähelle toisiaan sijoitetuista suuttimista. Hoikkiin liittyvä laite vetää tai ohentaa erilliset virrat kuiduiksi, jotka voivat olla joko yhtäjaksoisia tai epäyhtenäisiä.

Yleisesti käytetään kahta holkkityyppiä yhtäjak-20 soista kuitua varten. Ensimmäinen, tavanomainen, yleisemmin käytetty tyyppi käsittää pohjaseinämän tai suutinle-vyn, jossa on virtauksen muodostavat suuttimet ja jonka pinnasta suuttimien putkimaiset kärjet tulevat esiin, kun taas toinen, myöhemmin kehitetty tyyppi käsittää tasopoh-25 jän, jossa on tasainen ulkopinta. Ensimmäinen tyyppi tunnetaan "kärjellisenä" hoikkina ja esimerkkejä siitä esitetään Russellin (Reissue) US-patentissa n:o 24 060 ja Glaserin ynnä muiden US-patenteissa n:ot 4 222 757 ja 4 321 074. Toinen tyyppi tunnetaan "kärjettömänä" hoikkina 30 ja tällaisesta hoikista esitetään esimerkki Stricklandin US-patentissa n:o 3 905 790.

Molemmissa muotoilulaitetyypeissä lasikuitu ohennetaan "muotoilukartiosta" muotoilusuuttimen ulostulopääs-sä. "Kartio” on muodoltaan sileä yläpohjasta, joka on pää-35 asiassa suuttimen halkaisija, ohennettuun kuituun asti.

2 78892

Sulan lasin paine hoikissa laskee halutuksi lasin paineeksi kartiossa suuttimen paineen pienentymisestä johtuen ja "kärjellisen" hoikin ollessa kysymyksessä kärjen paineen pienentymisestä johtuen.

5 Kuidun ohentamisprosessin keskeytyessä jossakin tietyssä suuttimessa sula lasi virtaa suuttimesta hoikin paineella ja muodostaa "helmen", joka putoaa muilla suut-timilla ohennettujen kuitujen "harsoon". Tämä helmi keskeyttää kuitujen valmistuksen vaatien koko hoikin käynnis-10 tämisen uudelleen. Tästä seurauksena oleva katkonainen toiminta laskee tuntuvasti koko toiminnan toimintatehoa.

On toivottavaa, että helmien muodostuminen ja putoaminen estetään kuidun katketessa, ja että vältetään koko hoikin käsin suoritettava käynnistäminen helmen muo-15 dostumisen ja putoamisen tapahtuessa.

Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaisen hoikin tunnusmaiset piirteet on esitetty patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.

20 Keksinnön julkistaminen Käsiteltävä keksintö vähentää lasin painetta kuitujen ohennuslaitteen suuttimessa siinä määrin, että kui-duttamisen keskeytyessä jostakin syystä tietyssä suuttimessa helmi ei putoakaan hoikin muissa suuttimissa muodos-25 tettavaan kuituharsoon. Tämä paineen pienentäminen saadaan aikaan järjestämällä tietty paineenvähennys hoikin muotoi-lusuuttimien päällä olevaan sulaan lasimassaan. Tämä paineenvähennys on suuruudeltaan sellainen, että se pystyy alentamaan lasin paineen suutinlevyssä, esimerkiksi kär-30 kien tuloaukossa, sellaiseen arvoon, joka ei ylitä ilmakehän painetta. Termillä "ilmakehän paine" tarkoitetaan tässä käytettynä "ympäristön painetta", toisin sanoen ympärillä olevan ilmakehän painetta, joka vaikuttaa muotoi-lusuuttimen ulkopuolella.

35 Käsiteltävässä keksinnössä ehdotetaan myös sellai- 3 78892 sen suuttimen käyttämistä, joka on huomattavasti suurempi kuin tavallisesti lasinkuidutusholkeissa käytetty suutin. Käsiteltävän keksinnön mukaiset suuttimet ovat halkaisijaltaan mieluimmin 0,178 cm (0,070"). Tällainen suutin saa 5 normaalisti aikaan sellaisen paineen pienenemisen, joka ei riitä kuidun muodostamiseen tavanomaisessa kuidutusprosessissa. Käsiteltävässä keksinnössä näin suurta suu-tinta voidaan kuitenkin käyttää, koska suuttimeen tuleva paine ei ole ilmakehän painetta suurempi, kuten edellä on 10 selostettu. Näin ollen suuttimessa eikä kärjessä ei tarvita sanottavaa paineen pienenemistä ja voidaan käyttää jopa niinkin suuria suuttimia ja kärjen halkaisijoita kuin 0,635 cm (0,2350") tai 0,762 cm (0,300").

Käyttämällä näin suurta suutinta ja pienentämällä 15 sulan lasin painetta suuttimessa käsiteltävän keksinnön mukaan voidaan epäilemättä muodostaa lasikuituja erikoismuodon omaavista kartioista. Käsiteltävän keksinnön mukaiset kartiot ovat pienempiä kuin suutin, kartiot muodostetaan suuttimissa ja kartiot stabiloidaan suuttimissa liit-20 tämällä säteittäisesti yhteen ne osat, jotka muodostavat sillan suhteellisen pienien kartioiden ja ympärillä olevan suuremman kartion välille. Vaikka tällaisten erikoiskar-tioiden muodostamiseen liittyvää teoriaa ei ymmärretäkään täysin tällä hetkellä, jokaisen suuttimen uskotaan sisäl-25 tävän sulaa lasia olevan renkaan, joka on enintään ilmakehän paineessa, ja että jokainen tällainen rengas pysyy suuttimessaan suuttimen ulostulossa esiintyvän suuremman ilmakehän paineen vaikutuksesta. Erikoiskartio vedetään siis sulaa lasia olevasta renkaasta, ja kartion erikois-30 muoto syntyy, kun kuitu vedetään sellaisesta kartiosta, joka on pienempi kuin jokaisessa suuttimessa oleva lasi-rengas .

Käsiteltävän keksinnön mukaisessa jokaisessa suuttimessa oleva sula lasi ei tipu alas, kun kuidun ohenta-35 minen renkaasta keskeytyy, koska lasi pysyy kärjessä ren- 4 78892 kaan alapintaan kohdistuvan suuremman ilmakehän paineen vaikutuksesta. Tämä tippumaton toiminta pysyy yllä niin kauan kuin paineen pieneneminen sulan lasimassan sisällä hoikissa pysyy yllä.

5 Lyhyt selostus piirustuksista

Kuviot 1 ja 2 ovat kaavioesityksiä aikaisemmista kartiomuodoista, kuvio 3 on kaavioesitys käsiteltävän keksinnön mukaisesta hoikista ja havainnollistaa siinä olevia paine-10 suhteita, kuvio 4 on suurennettu kaavioesitys käsiteltävän keksinnön mukaisesta suuttimesta ja suuttimessa muodostetusta kartiosta, kuvio 5 vastaa kuviota 4 ja esittää suutinta, kun 15 kuidun ohentaminen keskeytyy, kuvio 6 on kuviota 2 vastaava kaavioesitys ja havainnollistaa hoikissa esiintyviä painesuhteitä, kuvio 7 on kuviota 4 vastaava kuva ja esittää eri paikassa muodostettua kartiota, 20 kuvio 8 on kuviota 7 vastaava kuva ja esittää kar tiota toisessa asennossa, kuvio 9 on kuvioita 7 ja 8 vastaava kuva ja esittää kartion muodostamista vielä eräässä muussa asennossa, kuvio 10 on sivukuva lasiuunista, joka on varustet-25 tu käsiteltävän keksinnön mukaisella esiahjolla ja hoikilla, kuvio 11 on suurennettu leikkauskuva, joka on otettu kuvion 10 tasoa 11-11 pitkin, kuvio 12 on suurennettu tasokuva kuvion 11 hoikista 30 ja joidenkin osien ollessa katkaistu ja leikkauksena, kuvio 13 on sivukuva kuvion 12 hoikista joidenkin osien ollessa katkaistu ja leikkauksena, kuvio 14 on pohjakuva kuvion 12 hoikista, kuvio 15 on päätykuva kuvion 12 hoikista, 35 kuvio 16 on leikkaus, joka on otettu kuvion 14 tasoa 16-16 pitkin.

5 78892

Paras menetelmä keksinnön soveltamiseksi Määritettäessä käsiteltävää keksintöä ja erotettaessa se aikaisemmin kaupallisesti käytetyistä prosesseista aluksi on välttämätöntä huomioida tavanomainen, 5 yhtäjaksoinen lasikuidun muotoiluprosessi.

Tavanomaisessa prosessissa käytetään sulaa lasimassaa, joka on muotoilusuuttimen päällä. Suutin voi olla lieriömäisen, alaspäin suuntautuvan kärjen ulostulo tai pelkästään kärjetön suutin suutinlevyssä. Sula lasi syö-10 tetään suuttimeen sulasta massasta paineella, joka vastaa ilmakehän painetta plus sulan massan paine, joka määritetään tavallisesti "lasituumina". Kuitu vedetään suuttimes-ta - yleensä lukuisista suuttimista - kiertämällä lasi alakelauslaitteen pyörivän karan ympärille ja poistamalla 15 samalla lämpöä lasista ripasuojuksilla, ilmajäähdytyksellä tai muilla laitteilla. Kelauslaitteen vetäessä lasia kuidussa oleva jännitys ohentaa suuttimen läpi virtaavan lasin, ja lasin koko pienenee nopeasti suuttimen halkaisijasta kuidun lopullista halkaisijaa vastaavaksi. Suutti-20 men koko on noin 50 - noin 500 kertaa lopullisen kuidun koko. Tämä suuri koon pieneneminen tapahtuu pääasiassa "muoto!lukartiossa", joka on heti suuttimen alla ja jossa on yläpää eli "pohja", jonka halkaisija vastaa suuttimen halkaisijaa, ja alapää, jonka halkaisija vastaa kuidun 25 halkaisijaa. Kuidunmuotoiluprosessin päätehtävänä on muodostaa ja pitää yllä lukuisia yhtenäisiä, oikein mitoitettuja ja muotoiltuja muotoilukartioita.

Sula lasi tulee ulos tavanomaisen hoikin jokaisesta suuttimesta sellaisella paineella, joka on lähinnä sulan 30 lasimassan paine plus ilmakehän paine miinus paineen pieneneminen suuttimen kärjessä. Kartion sisäinen paine on negatiivinen - suunnilleen yksi lasituuma - mikä johtuu vetolaitteen suorittaman kuidun jännittämisen kumulatiivisista vaikutuksista ja suhteellisen rajoitetun kärjen 35 aiheuttamasta paineen pienenemisestä. Paineistettuna suuttimen läpi vedetty lasi "kostuttaa" metallin, joka muodos- 78892 6 taa suuttimen kärjen tai levyn alapinnan, ennen kuin veto-jännitys ohentaa lasin. Tavanomaisen muotoilukartion ylä-kehä on siis suuttimen kärjen tai levyn tasaisessa vaakasuorassa alapinnassa heti suuttimen vieressä, ja yläkar-5 tion halkaisija on vähän suurempi kuin suuttimen halkaisija. Käytännöllisistä syistä kartion halkaisijan esitetään tavallisesti vastaavan kärjen sisähalkaisijaa.

On todettu, että on olemassa tietty, etukäteen määrätty kosketuskulma tietyn koostumuksen omaavan sulan la-10 sin ja tietyn metallipinnan välillä tietyssä lasin lämpötilassa. Esimerkiksi "E"-lasikoostumuksen kosketuskulma "J"-seosmetallin kanssa on normaalissa kuidutuslämpötilas-sa noin 40°. Tämä kulma pysyy suunnilleen vakiona kuidu-tusprosessin ajan, mikäli lasin lämpötila ei muutu. Tavan-15 omaisessa kuidutusprosessissa muotoilukartio koskettaa suutinelementin vaakasuoraan alapintaan tarvittavassa kos-ketuskulmassa, toisin sanoen noin 40° kulmassa, ja kartio kapenee ohentuessaan alaspäin tasaisena asymptoottisena muotona.

20 Tämä tavanomainen kuidutuskartion tila esitetään piirustusten kuviossa 1 40° suuruisen kosketuskulman ollessa merkitty siihen kulmana A. Tavanomaisen, aikaisemman prosessin muotoilukartion pohja on piirustusten kuviossa 1 esitetyllä tavalla siis ankkuroitu suuttimen ulostulon 25 ulkopäähän C, niin että suuttimen halkaisija määrää kartion pohjan halkaisijan.

Tämä pätee riippumatta siitä, onko suuttimen ulos-tulopää onton, tavanomaisen kärjen alapää, vai onko se kärjettömän levyn pohjapinta.

30 Tavanomainen kartio on asymptoottinen ja kapenee yksinkertaisena, koverona muotona ohennetuksi kuiduksi. Kartion pituus vaihtelee (a) kartiossa olevan lasin viskositeetin mukaan, toisin sanoen, mitä kylmempi lasi on, sitä lyhyempi kartio on; (b) kelauslaitteen nopeuden mu-35 kaan, toisin sanoen, mitä nopeammin kuitu ohennetaan, sitä lyhyempi kartio on; ja (c) paineen mukaan, mitä suurempi 7 78892 lasin paine on suuttimessa, sitä pitempi kartio on. Kuidun jännitys vaihtelee (a) lasin viskositeetin mukaan, toisin sanoen, mitä kylmempi lasi on, sitä suurempi jännitys on, ja (b) kelauslaitteen nopeuden mukaan, toisin sanoen, mitä 5 nopeammin kuitu ohennetaan, sitä suurempi jännitys on. Tuotanto, toisin sanoen suuttimesta tulevan lasin paino, on yleensä verrannollinen noin suuttimen halkaisijan nel-jännestehoon ja suuttimen koon suurentuessa tuotantokin suurenee. Tiettyä suutinkokoa varten tuotanto vaihtelee 10 (a) lasin viskositeetin mukaan, toisin sanoen, mitä kuu mempi lasi on, sitä suurempi tuotanto on; (b) veto- tai ohennusnopeuden mukaan, toisin sanoen, mitä suurempi ve-tonopeus on, sitä suurempi tuotantokin on ja (c) lasin suuttimen läpi pakottavan paineen mukaan, toisin sanoen, 15 mitä suurempi paine on, sitä suurempi tuotantokin on.

Kuidun muodostamisen keskeytyessä jossakin tietyssä suuttimessa tavanomaisessa prosessissa, kuitua ei vedetä enää tästä suuttimesta. Lasin paine suuttimen yläpuolella pakottaa lasin suuttimen läpi ohentamattomana lasivirtana 20 eikä kuidutuskartiota muodostu enää. Tästä on seurauksena, että sulanut lasi "pyöristyy”, toisin sanoen se muodostaa pienen pallon D, suuttimen alla ja suurenee sitten (kuten pieninä palloina D', D” ja D'' ’ esitetään) sekä putoaa alas pienenä pallona ja suuttimesta riippuvana, kuten ku-25 viossa 2 esitetään. Tämä helmi putoaa muista suuttimista ohennettujen kuitujen "harsoon” särkien sen ja aiheuttaen koko hoikin tuotannon täydellisen keskeytymisen. Holkki on sen jälkeen käynnistettävä kokonaan uudestaan.

Käsiteltävässä keksinnössä ehdotetaan erilaista 30 kartion muodostustyyppiä, erilaista painesuhdetta kuidu-tussuuttimessa ja erilaista toimintatapaa sekä kuidutuk-sen aikana että kuidutuksen keskeytyessä jossakin tietyssä suuttimessa.

Ensinnäkin jokin paineenalennuslaite - mieluimmin 35 rei'itetty levy - pannaan suutinlevyn päälle pienentämään sulan lasin painetta suutinlevyn päällä ilmakehän paineen β 78892 vähentämiseksi. Tällainen levy esitetään kuviossa 3, jolloin holkki 10 sisältää sulaa lasimassaa 11 suutinlevyn 12 päällä, jossa on putkimaiset kärjet. Rei’itetty levy 14 on upotettu lasimassaan 11 niin, että se on yhdensuun-5 täinen suutinlevyn 12 kanssa ja tietyllä etäisyydellä sen yläpuolella. Levyn reikien koko ja lukumäärä on valittu niin, että - hoikin ollessa kuidutustoiminnolla - lasin nettopaine suutinlevyn päällä ja kärkiaukkojen sisääntulossa on pienempi kuin ilmakehän paine.

10 Toiseksi suuttimen koko ja kärkien sisähalkaisija on suurempi kuin kärjen tavanomainen halkaisija - halkaisijaltaan ainakin 0,178 can (0,070"). Tämä vähentää tuntuvasti paineen pienenemistä sen mennessä kärkien läpi, kun sitä verrataan siihen paineen pienenemiseen, joka tapahtuu 15 tavanomaisissa kärjissä, joiden halkaisija on tyypillisesti 0,127 cm (0,050") saman nimelliskoon omaavien kuitujen valmistamiseksi.

Kuidutusolosuhteissa ja käytettäessä kuidutustoi-mintoa paineen pieneneminen tavanomaisessa kärjessä vastaa 20 yleensä sulan lasin kokonaispainetta heti suutinlevyn päällä - tyypillisesti 20 cm (8") - 30,5 cm (12") lasia-miinus vähentynyt paine, joka syntyy kartion sisäpuolella ohennusjännityksestä johtuen - tyypillisesti noin 2,5 cm (1") - 5 cm (2") lasia. Tästä on seurauksena, että tavan-25 omainen kärki saa aikaan sellaisen paineen pienenemisen, joka riittää synnyttämään - kärjen ulostulossa vähäisen negatiivisen paineen - toisin sanoen ilmakehän painetta pienemmän paineen.

Kuidutusolosuhteissa ja käytettäessä kuidutustoi-30 mintoa paineen pieneneminen käsiteltävän keksinnön mukaisen kärjen kohdalla on hyvin pieni, kun sitä verrataan tavanomaisessa kärjessä esiintyvään paineen pienenemiseen. Tämä saadaan aikaan suurentamalla kärjen sisähalkaisijaa, ja se vaikuttaa, koska sulan lasin paine kärjen sisääntu-35 lossa on negatiivinen, toisin sanoen pienempi kuin ilmakehän paine. Kartion muotoilu kohdassa sekä tavanomaisen 9 78892 kärjen ulommassa alapinnassa muodostunut kartio että käsiteltävän keksinnön kärjessä muodostunut kartio omaavat negatiiviset sisäiset paineet, jotka ovat suunnilleen samansuuruisia, käsiteltävän keksinnön mukaisen kartion si-5 säisen paineen ollessa noin 10 % noin 20 % pienempi kuin tavanomaisessa kärjessä.

Kolmanneksi, käsiteltävän keksinnön mukaiset kuidu-tuskartiot muodostuvat kärkien tai suuttimien sisäpuolella eivätkä kärkien tai suuttimien alemmissa vaakasuorissa 10 pinnoissa, kuten tavanomaisessa prosessissa. Käsiteltävän prosessin kuidutuskartiot ovat yhtenäisesti pienempiä kuin suuttimen halkaisija ja ne on ankkuroitu tai kiinnitetty suuttimien tai kärkien sisäpintoihin säteittäisillä yhdysosilla tai radoilla, jotka voivat olla muodoltaan eri-15 laisia, kuten myöhemmin yksityiskohtaisesti selostetaan. Kuvioissa 3 ja 4 kuidutuskartiot 30 on kiinnitetty kärkien sisäpintoihin yhdysosilla 32. Kuten edellä on selostettu, lasin ja metallin välisen kosketuksen kosketuskulma on "E"-lasille ja "J"-seokselle normaalissa kuidutuslämpöti-20 lassa noin 40° . Kuviossa 4 40° kosketuskulma on esitetty kohdassa 29, ja yhdysosa 32 on ylöspäin kuperankovera kartion 30 liittämiseksi kärjen 13 sisäseinämään 28 pitämällä vaadittu kosketuskulma yllä.

Lopuksi, sula lasi jää jokaiseen kärkeen 13, kun 25 kuidutus keskeytetään asianomaisessa kärjessä. Kärjessä oleva sula lasi ei pyöristy eikä putoa - kuten tavanomaisessa prosessissa - koska kärjessä oleva sula lasi on tietyssä paineessa, joka ei ole suurempi kuin ilmakehän paine. Käsiteltävän keksinnön mukaisen hoikin jokainen 30 kärki on täytetty sulaa lasia käsittävällä renkaalla ilmakehän tai sitä pienemmässä paineessa.

Jotta voitaisiin selostaa parhaiten painesuhteita sulassa lasimassassa, jossa on vastuslevy, kärjissä ja kartioissa, viitataan piirustusten kuvioon 3.

35 Kuviossa 3 pystysuora viiva 20 esittää ilmakehän painetta positiivisen paineen ollessa viivan 20 oikealla 10 78892 puolella ja negatiivisen paineen ollessa viivan 20 vasemmalla puolella. Viiva 21 esittää sulan lasimassan 11 painetta painelevyn 14 yläpuolella, ja viiva 22 esittää painetta suutinlevyn 12 yläpuolella, kun holkki ei ole kui-5 dutusmenetelmällä, kuten käynnistämisen aikana. Viivaa 22 on siirretty vähän vasemmalle viivasta 21 painelevyn minimaalisen paineen pienenemisen vuoksi. Näistä paine-olosuhteista johtuen massan 11 sula lasi virtaa kärkien 13 läpi ja pyöristyy, kuten kuviossa 2 esitetään. Näin 10 ollen holkki 10 käynnistetään samalla tavalla kuin tavanomaisessa hoikissa, toisin sanoen tarttumalla käsin putoaviin helmiin, kun ne riippuvat alaspäin, ja kiertämällä ne sitten kelauslaitteen karan ympärille kuidutustoiminnon aloittamista varten.

15 Kun kuidutustoiminnot ovat alkaneet, painesuhteet muuttuvat. Kun painelevyn läpi syntyy merkittävä virtaus, paineen pieneneminen painelevyssä 14 kasvaa tuntuvasti, ja paine tulee painelevyn alapuolella ilmakehän painetta huomattavasti pienemmäksi. Tämä suuri paineen pienenemi-20 nen esitetään kaaviona akseliviivalla 25. Levyn 14 ja suutinlevyn 12 välissä negatiivinen lasin paine kasvaa levyjen 12, 14 väliin suljetun lasin paineen arvolla, kuten viiva 26 esittää. Kun sula lasi virtaa jokaiseen kärkeen 13, viivan 27 esittämä paineen pieneneminen tapahtuu juuri 25 kärjestä johtuen.

Kuiduttamisen aikana muotoilukartio 30 on jokaisessa kärjessä 13, vaikka vain yksi tällainen kartio esitetään kuviossa 3 asian havainnollistamiseksi. Sama kartio esitetään suurennetussa mittakaavassa kuviossa 4. Jokai-30 sessa muotoilukartiossa 30 on kohdassa 31 sellainen sisäinen paine, joka on pienempi kuin ilmakehän paine, kartion yläpuolella olevasta negatiivisesta paineesta ja kelauslaitteen kohdistamasta ohennusvoimasta johtuen. Jokainen kartio 30 on ankkuroitu kärjen 13 sisäkehään renkaan 35 muotoisella yhdysosalla 32, joka koskettaa kärjen sisäsei-nämään kohdassa 33.

11 78892

Kohdan 31 sijainti kartion sisäpuolella ja kärjen pituudella määräytyy siitä tasapainosta, joka on niiden pintajännitysvoimien välillä, jotka vaikuttavat kohdassa 33 (toisin sanoen lasin ja metallin rajapinnan pintajän-5 nitys ja lasin ja ilman rajapinnan pintajännitys), kuidun ohentamisen synnyttämän kartion sisäisen paineen vuoksi ja johtuen siitä negatiivisesta lasin paineesta suutinle-vyn 12 päällä, jonka paineen pieneneminen painelevyn 14 kohdalla saa aikaan. Kohdan 33 sijainti määräytyy näiden 10 samojen tekijöiden plus lasin ja metallin normaalin, 40° suuruisen kosketuskulman 29 mukaan. Suurempi ilmakehän paine, joka suuntautuu lasin ja ilman rajapintaan kärjen sisäpuolella, saa aikaan yhdysosan 32 muodostumisen ylöspäin koveraksi.

15 Ohentamisen keskeytyessä jossakin tietyssä kärjessä kartiota 30 ei enää muodostu, vaan pintajännitysvoimat ja negatiivinen lasin paine, jotka vaikuttavat sulaan lasiin kärjessä, pitävät sulan lasin kärjessä ilmakehän painetta pienemmässä paineessa. Ulkopuolella oleva ilmakehän paine, 20 joka kohdistuu kärjen täyttävän sulan lasin alapintaan, saa aikaan lasin alapinnan kaareutumisen ylöspäin koverana meniskinä, ja pintajännitysvoimat pitävät sulan lasin kärjessä, kuten kuviossa 5 esitetään.

Tämä tila pysyy voimassa niin kauan kuin on huomat-25 tavaa lasivirtausta puristuslevyn 14 läpi, mikä johtuu kuidun yhtäjaksoisesta ohentamisesta muihin, keskeyttämät-tOmiin kuituihin. Kuitenkin, kun niin suuri määrä kuituja on katkennut eri suuttimissa, että lasin virtaus painelevyn läpi pienenee niin, että paineen pieneneminen levyssä 30 vähenee tuntuvasti, painelevyn alla oleva paine kasvaa ilmakehän painetta suuremmaksi. Tällöin sula lasi virtaa yhtäjaksoisena virtana kokonaispaineella - aivan samalla tavalla kuin kuviossa 2 esitetyssä käynnistystilassa.

Kuten edellä on selostettu, lasin ja metallin vä-35 linen, noin 40° suuruinen kosketuskulma pysyy yllä riippumatta siitä, missä kartio sijaitsee kärjen sisäosan 28 i2 78892 pituudella. Myös kartion sijainti kärjen sisäosassa määräytyy kolmen tekijän tasapainosta riippuen, toisin sanoen: (a) pintajännitysvoimat, jotka vaikuttavat sulan 5 lasin leikkauspisteessä ilmakehän ja metallikärjen seinämän 28 kanssa, (b) negatiivinen, kartion sisäinen paine, joka johtuu ohennusvoimista ja (c) lasin negatiivinen paine suutinlevyn yläpuoli) lella.

Kuvio 6 on visuaalinen esitys lasin muuttuvista negatiivisista paineista suutinlevyn yläpuolella. Painelevy 14 ja suutinlevy 12 on esitetty kaaviona kuviossa 6. Jos oletetaan, että edellä esitetyt tekijät (a) ja (b) 15 pysyvät vakioina ja vain tekijää (c) muutetaan muuttamalla levyn 14 aukkojen kokoa ja lukumäärää, voidaan nähdä, että samaa negatiivista painetta varten kohdassa 33 kartion sijaintia voidaan muuttaa vastaavasti.

Esimerkiksi kuvion 6 mukaan sellainen paineen pie-20 neneminen levyn 14 kohdalla, joka vastaa suuruudeltaan viivan 40-41 esittämää, saa aikaan halutun, ilmakehän painetta pienemmän paineen kohdassa 42. Kohta 42 esittää kartion sisäistä painetta, joka vastaa kuvion 7 mukaisen kartion 43 sisäistä kartiopainetta; paineen pieneneminen 25 viivan 40-44 esittämällä määrällä saa aikaan saman sisäisen paineen kuvion 8 kartion 46 kohdassa 45, ja paineen pieneneminen viivan 40-46 esittämällä määrällä saa aikaan saman sisäisen paineen kuvion 9 kartion 49 kohdassa 48.

Vertaamalla kuvioita 7, 8 ja 9 voidaan nähdä, että kar- 30 tiot 43, 46 ja 49 ovat pääasiassa muodoltaan erilaisia, ja että kartiot 43, 46 ja 49 ovat eri tasoissa kärjessä 13. Jokainen kartio 43, 46 ja 49 on kuitenkin kiinnitetty oman kärkensä sisäseinämään 28 säteisosalla, joka vastaa aikaisemmin selostettua säteisosaa 32, metallin ja lasin 35 välisen kulman ollessa 40°, jolloin lasi on "E"-lasia, i3 78892 metalli on "J"-seosta, ja lasi on kuiduttamiseen sopivassa lämpötilassa.

Kuvion 7 tässä rakenteessa viivan 40-41 kaaviona esittämä paineen pieneneminen on kolmen tapauksen pienin 5 paineen pieneneminen, kohta 42 sijaitsee kauimpana alhaalla suutinlevyssä 12 ja kärjessä 13, ja lasin ja metallin kosketuspiste 33a on sisäseinämän 28 alapään kuperan säteen kohdalla. Kosketuskulma 29 mitataan lasin kosketuksesta kärjen säteen tangenttiin, ja kulma 29 on 40°.

10 Kuvion 8 rakenteessa paineen aleneminen 40-44 on kolmen tapauksen paineen pienenemisen keskiarvo, kohta 45 on keskellä kärkeä 13, ja kosketuspiste 33b on kärjen pystysuoran reiän 28 osalla. Kosketuskulma 29 on nytkin 40° .

15 Kuvion 9 rakenne saadaan aikaan kolmen tapauksen suurimmalla paineen pienenemisellä 40-46. Kohta 48 on kärjen 13 reiän 28 yläpäässä, ja kosketuspiste 33c on suutinlevyn 12 yläpinnassa. Koska lasin ja metallin välisen kosketuskulman 29 on tässä rakenteessa oltava 40° 20 - samoin kuin muissakin rakenteissa - kulman 29 on oltava välttämättä käänteiskulma muihin rakenteisiin nähden.

On huomattava, että kuvioiden 3-9 kartiomuodot perustuvat matemaattisiin harkintoihin ja muihin olettamuksiin - kuidun ohentamisen kinetiikkaa koskevan tiedon ny-25 kytilaan liittyen - koska suoraan visuaalisesti on mahdotonta huomata kulloinkin esiintyvät kartiomuodot, kun ne ovat kärkien 13 rajojen sisäpuolella. Suorat visuaaliset havainnot on rajoitettu kärkien alapuolella olevaan alueeseen ja visuaalisesti voidaankin vain todeta, että 30 (a) kartiot näyttävät olevan kärkien rajojen sisäpuolella keksinnön jokaisessa rakenteessa, (b) kartiot näyttävät olevan pienempiä kuin kärkien sisähalkaisija, ja (c) kuidun ohentamisen lakkaaminen ei aiheuta sulan lasin virtaamista niistä kärjistä, joissa ohentaminen on loppunut. 35 Tiedetään, että kuidun ohentaminen on mahdollista sulasta i4 78892 lasista vain tällaisen kartion kartionmuodostus- ja yllä-pitomekanismin avulla koko kuidutusprosessin ajan. Tiedetään myös, että kosketuskulman on oltava noin 40° kuidu-tettaessa "E"-lasia ja "J"-seosta. Lisäksi tiedetään, että 5 muuttamalla negatiivista painetta suutinlevyn yläpuolella kartion näkyvä sijainti vaihtelee niin, että se voidaan nähdä visuaalisesti.

Näin ollen edellä oleva selostus tämän keksinnön toiminnasta - muotoilukartioiden muoto, koko, sijainti ja 10 muotoiludynamiikka mukaan luettuina - esitetään meidän parhaimpana tähän mennessä tuntemanamme selostuksena toimintatavasta. Voi hyvinkin olla niin, että tämä selostus on epätarkka tai epätäydellinen - tai että keksintö toimii kokonaan eri tavalla, jota me emme tällä hetkellä tunne 15 - mutta me emme tunne muuta selostusta kuin edellä esite tyn.

Käsiteltävän keksinnön eräs tällä hetkellä suositettava rakenne esitetään piirustusten kuvioissa 10-15.

Kuten kuviossa 10 parhaiten esitetään, viitenumero 20 100 viittaa sellaiseen lasinsulatusuuniin, joka sisältää tietyn määrän sulaa lasia lasin pinnan korkeuden uunissa ollessa esitetty kohdassa 101. Sula lasi virtaa uunista 100 kuorintalohkon 102 alla yhteen tai useampaan esiahjoon 103, jotka ovat pituussuunnassa pitkänomaisia, yleensä 25 suorakaiteen muotoisia aitauksia 104, jotka on tehty tulenkestävästä materiaalista ja sisältävät altaan 105 sulaa lasia varten, lasin pinnan altaassa 105 vastatessa pääasiassa uunin 100 ylläpitämää lasin 101 pinnan korkeutta. Esiahjon pituussuuntaan on järjestetty useita holkkeja, 30 jotka on esitetty yleisesti kohdassa 106. Yksi tällainen holkki 106 esitetään yksityiskohtaisesti kuvioissa 12-15 ja se on muodostettu jalometalliseoksesta, mieluimmin "J"-platinaseoksesta, joka on seos, jossa on noin 75 % platinaa ja 25 % rodiumia.

35 Kuvion 11 leikkauskuvasta nähdään, että jokainen is 78892 holkki 106 on sijoitettu päällä olevan esiahjon 103 alle ottamaan sieltä vastaan sulaa lasia sulan lasin virratessa tulenkestävässä esiahjon pohjalohkossa 108 olevan pystysuoran aukon 107 läpi alaholkkilohkon 110, joka on myös 5 tehty tulenkestävästä materiaalista, kohdistusaukon 109 läpi. Holkki on sijoitettu holkkilohkon 110 alapintaa vasten ja pysyy paikallaan esiahjon runkorakenteen avulla, jossa on ylempi L-muotoinen esiahjon runkoelementti 111, jossa on kiinteät, alaspäin suuntautuvat kiinnityspultit 10 112 ja pitkänomaiset asennuskanavat 113, joihin on tehty reiät pulteille 112 ja kiinnitetty niihin sopivilla laitteilla, kuten esitetyillä muttereilla 114. Tukikanavat 113 ovat kiinnityslevyihin 115 yhtenäisinä muodostettujen olakkeiden alapintojen alla. Holkki 106 on valettu tulen-15 kestävään kiinnityslohkoon 116. Edellä selostettu laite hoikin 106 kiinnittämiseksi esiahjon 103 alapintaan on tavanomainen eikä liity osana käsiteltävään keksintöön.

Kuten kuvioissa 12-15 esitetään, holkki käsittää parin alempia, suorakaiteen muotoisia suutinlevyjä 120, 20 jotka on järjestetty vierekkäin, molempien levyjen 120 ollessa pituussuunnassa yhtä pitkiä. Kummankin levyn sisäreuna on varustettu ylöskäännetyllä laipalla 121, ja molemmat laipat 121 kapenevat ylöspäin ja on kiinnitetty toisiinsa, jolloin ne muodostavat yhtenäisen, pituussuun-25 täisen vahvistusriman. Levyjen 120 ulommat pitkittäisreu-nat on hitsattu ylöspäin suuntautuviin sivulevyihin 122 kummankin sivulevyn 122 käsittäessä alemman pystysuoran osan 123, sisäänpäin suuntautuvan keskiosan 124 ja ylemmän pystysuoran osan 125. Sivuttain ulospäin suuntautuva, ke-30 hällä oleva kiinnityslaippa 125, joka on suorakaiteen muotoinen, on hitsattu sivuseinämäosan 125 yläreunaan. Suu-tinlevyjen päät on hitsattu tai kiinnitetty muulla tavalla pystysuoraan päätylevyyn 127, jonka yläpää on kiinnitys-laipan 126 päätyosan alapinnan alla ja kiinnitetty siihen. 35 Kiinnityslaipassa on ohjausaukko 128, jonka läpi sula lasi virtaa hoikkiin.

ie 78892

Kaksi suutinlevyosaa 120 käsittävän yhdistelmäsuu-tinlevyn päälle on sijoitettu painelevy 130. Tämä painelevy 130 on tehty mieluimmin kahtena osana, jotka on hitsattu yhteen hoikin pituussuuntaista keskiosaa pitkin, 5 kuten kohdassa 131. Painelevyssä 130 on ylöskäännetty reu-nalaippa 132 sen jokaisessa neljässä sivussa ja painelevy 130 on tuettu keskiosaan, toisin sanoen hitsauslinjaa 131 pitkin kahden suutinlevyn 120 ylöskäännetyillä laipoilla 121, kuten kuvasta 16 voidaan parhaiten nähdä. Painelevy 10 130 on tuettu tietylle etäisyydelle suutinlevyosiin 120 nähden ylöskäännetyillä laipoilla 121, kuten edellä on selostettu, ja myös useilla suorakulmaisilla kulmtuki-osilla 133, jokaisen kulmatukiosan käsittäessä sivulle suuntautuvan ylälaipan 134, joka on hitsattu painelevyn 15 130 alapintaan ja koskettaa suutinlevyn 120 yläpintaan.

Päätyseinämiin 127 on kiinnitetty sähkökosketinkor-vakkeet 135, joiden poikkileikkaus on melko massiivinen (kuvio 15), jokaisen korvakkeen ollessa hitsattu muodoltaan yleensä puolisuunnikkaan muotoiseen kiinnityskehyk-20 seen 136, ja kehyksien sivupäät on kiinnitetty päätyseinämiin kahdella kehysvälilevyllä 137. Korvakkeiden 135 tehtävänä on luonnollisesti kuumentaa holkki sähköllä, ja tämä lämpö jakautuu sitten haluttuna lämpökuviona pääty-seinämiin 127 kehyksien 136 ja kehyksien välilevyjen 137 25 avulla, jotka on sijoitettu korvakkeiden 135 ja päätysei-nämien 127 väliin.

Jotta holkki olisi helpompi kiinnittää paikalleen esiahjon alapuolelle, sivuseinämien 122 alemmat sivusei-nämäosat 123 on varustettu kiinnityslaipoilla 139, jotka 30 on upotettu tulenkestävään valuun 116.

Kuten piirustusten kuviosta 12 voidaan todeta, painelevy 130 on varustettu useilla aukoilla. Näiden aukkojen halkaisija on tyypillisesti 0,076 cm (0,030"), ja niiden väli on keskellä 0,318 cm (0,125"). Painelevyn vahvuus on 35 0,050 cm (0,020").

Kuten piirustusten kuviosta 14 voidaan nähdä, suu- i7 78892 tinlevyt 120 on varustettu useilla alaspäin suuntautuvilla kärjillä 150, jotka on hitsattu tai kiinnitetty muuten levyihin ottamaan vastaan sula lasi hoikin sisäpuolelta. Erään suositettavan rakenteen mukaan jokainen kärki on 5 mieluimmin suhteellisen suuri sen sisähalkaisijan ollessa noin 0,218 cm (0,086") ja minimihalkaisijan ollessa 0,178 cm (0,070") ja tällaiset kärjet on sijoitettu poikittaisiin riveihin (kuvio 14). Suutinlevy on 0,152 cm (0,060") vahva, ja jokainen kärki on 0,305 cm (0,120") pitkä. 10 Kärjet on työnnetty levyyn, niin että reiän kokonaispituus on 0,457 cm (0,180").

Keksinnön eräässä rakenteessa kärjet on sijoitettu poikittaissuunnassa riveihin toisistaan 0,178 cm (0,070") päähän keskeltä keskelle, kahden vierekkäisen rivin välin 15 ollessa 0,457 cm (0,180") ja kaksoisrivien välisen etäisyyden ollessa 0,737 cm (0,290"). Suutinlevyssä 120, jonka pohjan suorakaidepinta on pituudeltaan 44,5 cm (17,5”) ja leveydeltään 6,1 cm (2,4"), on 1,008 kärkeä. Näin ollen holkki, joka pystyy ohentamaan 2,016 kuitua, on pituusmi-20 taltaan korvakkeet 135 mukaanluettuina noin 53 cm (21") ja poikittaisleveydeltään vähän yli 15 cm (6"). Suutinle-vyn varsinainen pinta-ala on noin 645 cm2 (100 neliötuumaa), ja kärjen tiheys on noin 3/cm2 (20/neliötuuma).

Kuvioissa 10-15 esitetyn hoikin toiminta vastaa 25 aikaisemmin selostettua, esimerkiksi piirustusten kuvioon 3 liittyen. Suutinlevyosat 120 vastaavat kuvion 3 osaa 12, kärjet 150 vastaavat kuvion 3 kärkeä 13, ja rei'itetty painelevy 130 vastaa kuvion 3 painelevyä 14.

Esimerkki I

30 Tavanomaista hoikkia (holkki A) käytettiin useiden päivien ajan. Hoikilla A oli seuraavat ominaispiirteet: Kärkien lukumäärä 2488 Kärjen reiän koko 0,127 cm (0,050") Kärjen pituus 0,305 cm (0,120") 35 Kuidun nimelliskoko (HT) 73,7x10'5 (29x10'5 ) Jäähdytysmekanismi Ripasuojukset 18 78892

Kuvioissa 10-15 esitettyä, käsiteltävän keksinnön mukaista hoikkia (holkki B) käytettiin myös muutamien päivien ajan. Hoikilla B oli seuraavat ominaispiirteet: Kärkien lukumäärä 2016 5 Kärjen reiän koko 0,218 cm (0,086") Kärjen pituus 0,305 cm (0,120")

Kuidun nimelliskoko (HT) 73,7x10*5 (29x10*5 ) Jäähdytysmekanismi Ripasuojukset

Hoikkien suorituskykyä verrattiin seuraavasti:

10 Holkki A Holkki B

Kärkien lukumäärä 2488 2016

Kapasiteetti 23,6 KG/H 20,4 KG/H

(52 lbs/hr) (45 lbs/hr)

Katkoja/h 1,7 0,3 15 Seisokkiaika/katko (min.) 6,7 17,6

Toimintateho 61 % 90 %

Muuntoteho 63 % 77 %

Esimerkki II

Suoritettiin lisätuotantoajoja, joissa hoikkia B 20 käytettiin 15 päivää, tuotannon ollessa 20,4 KG/H (45 lbs/hr), 0,33 katkoa holkkituntia kohden tai 0,37 katkoa hoikin käyttötuntia kohden. Holkki B toimi 86 % suuruisella hoikin toimintateholla ja muuntotehon ollessa 84 %, seisonta-ajan katkoa kohden vähennyttyä 12 minuutiksi kat-25 koa kohden.

Esimerkki III

Hoikkia B vastaava holkki C arvosteltiin testissä pitemmän ajan kuluessa. Hoikkia C käytettiin tämän keksinnön mukaisesti. Hoikilla C oli seuraavat ominaispiirteet: 30 Kärkien lukumäärä 2250 Kärjen reiän koko 0,274 cm (0,108") Kärjen pituus 0,178 cm (0,070")

Tuotanto 50 KG/H (110 lbs/hr)

Kuidun nimelliskoko (HT) 132x10*5cm (52x10'5 ) 35 Jäähdytysmekanismi Ilmajäähdytys i9 78892

Esimerkki IV

Holkki D arvosteltiin testissä pitemmän ajan kuluessa. Hoikkia D käytettiin myös käsiteltävän keksinnön mukaisesti. Hoikissa D oli kärjetön suutinlevy ja holkki 5 oli ilmajäähdytteinen. Hoikilla D oli seuraavat ominaispiirteet:

Suuttimien lukumäärä 1512

Suutinlevyn vahvuus 0,127 cm (0,050")

Suuttimen halkaisija 0,183 cm (0,072") 10 Suuttimen tiheys 21 per cm2 (137 per sq in. )

Tuotanto 34-45 KG/H (75-100 lbs/hr)

Kuidun nimelliskoko (HT) 150- 200x10'5 cm (59-80x 10-5 ) 15 Holkki D oli käytössä yhdeksän tuntia ilman ylivi- rtausta tai muuta prosessin keskeytystä.

Teollinen sovellettavuus Tässä julkistettua keksintöä voidaan soveltaa helposti yhtäjaksoisten tai tapulilasikuitujen muodostami-20 seen.

Claims (6)

20 7 8 8 9 2

1. Menetelmä lasikuitujen valmistamiseksi, jossa sulaa lasia olevaa massaa (11) valmistellaan kuitumuodos- 5 tusholkissa, jossa on suutinlevy (12), joka on varustettu useammalla alaspäin ulkonevalla putkenmuotoisella kärjellä (13), jotka ovat yhteydessä sulaa lasia olevaan massaan, jolloin jokaisesta kärjestä vedetään kuitu sulaa lasia olevasta massasta, tunnettu siitä, että sulaa 10 lasia olevan massan (11) painetta säädetään siten, että sulaa lasia olevan massan, joka sijaitsee juuri kärkien yläpuolella ja on yhteydessä kärkiin (13), paine on ilmakehän painetta pienempi, ja että jokaisessa kärjessä (13) ylläpidetään ilmakehän painetta pienemmässä paineessa ole-15 vaa lasimassaa sen estämiseksi, että sulan lasin ulosvir-taaminen jostakin kärjestä häiritsee kuidun vetoa tästä kärjestä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidut vedetään suuttimen 20 kehän sisäpuolelle syntyneistä muotoilukartioista jokaisen muotoilukartion halkaisijan ollessa tuntuvasti pienempi kuin suutin ja ollessa yhdistetty asianomaiseen suuttimeen kartiosta säteittäisesti ulospäin suuntautuvan kehäosan kautta, tarttuakseen kärjen sisäreunaan.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kehäosa suuntautuu ylöspäin kärjen (13) sisäpinnasta ennen kartioon liittymistään.

4. Holkki lasikuitujen valmistamiseksi käsittäen pohjalevyn (12), joka on varustettu suuttimet käsittävillä 30 kärjillä (13), ja painevastuselimen (14), joka sijaitsee kärkien (13) yläpuolella, tunnettu siitä, että elin (14) omaa sulaan lasivirtaan nähden sellaisen vastuksen, että se riittää pienentämään paineen kärjen päällä tavallisissa kuidun ohennusolosuhteissa ilmakehän painetta 35 pienemmäksi käyttöpaineeksi, ja että jokaisen kärjen (13) 21 78892 sisähalkaisija on ainakin 0,178 cm (0,070 tuumaa).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen holkki, tunnettu siitä, että vastuselin käsittää aukoilla varustetun levyn (14), joka on tietyllä etäisyydellä pohjalevyn 5 päällä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen holkki, tunnettu siitä, että siinä on laite levyjen (12,14) kuumentamista varten. 22 7 8 8 9 2