JP2002524381A - Cooling air delivery system to tapered glass fiber area - Google Patents

Cooling air delivery system to tapered glass fiber area

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JP2002524381A
JP2002524381A JP2000570112A JP2000570112A JP2002524381A JP 2002524381 A JP2002524381 A JP 2002524381A JP 2000570112 A JP2000570112 A JP 2000570112A JP 2000570112 A JP2000570112 A JP 2000570112A JP 2002524381 A JP2002524381 A JP 2002524381A
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Japan
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bushing
cooling air
glass
cooling
air
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Application number
JP2000570112A
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Japanese (ja)
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ジョン ベイカー
ラミン ドーラティ
セシャドリ スリニヴァサン
アンドリュー スニッデン
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オウェンス コーニング
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Publication date
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/0203Cooling non-optical fibres drawn or extruded from bushings, nozzles or orifices
    • C03B37/0213Cooling non-optical fibres drawn or extruded from bushings, nozzles or orifices by forced gas cooling, i.e. blowing or suction

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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 連続的なガラスファイバを形成するための方法及び装置10。本方法は、ブッシング14から溶融ガラス16の複数の流れを供給する工程と、複数の流れを複数の連続的なガラスフィラメント20に引き出す工程と、ガラスフィラメント20が引き出される速度によって決定される量の冷却空気12が伴送されるように、複数の連続的なガラスフィラメント20の引出しの方向に平行な一つの冷却空気12の流れをブッシング14の少なくとも前面及び後面に提供する工程と、その後に連続的なフィラメント20を収集する工程と、を有する。複数のブッシングチップ18を有する一つのブッシングチッププレート14を具備するブッシング14のガラス引出しプロセスの先細領域へ非浸透性の冷却空気12を配流する装置は、複数の放出口30へ圧力をもって、選択された流量で冷却空気12が供給される入口28を含む少なくとも二つのチャンバ28を有する。放出口30は、ブッシングチッププレート14の長手方向にある長さだけ延びており、それによって、チッププレート14の前面及び後面に冷却空気12が提供される。冷却空気12の伴送量はガラスフィラメント20が引き出される速度の関数である。 (57) Abstract: A method and apparatus 10 for forming a continuous glass fiber. The method includes providing a plurality of streams of molten glass 16 from a bushing 14, withdrawing the plurality of streams into a plurality of continuous glass filaments 20, and an amount determined by the speed at which the glass filaments 20 are withdrawn. Providing a stream of one cooling air 12 parallel to the direction of withdrawal of the plurality of continuous glass filaments 20 to at least the front and rear surfaces of the bushing 14 so that the cooling air 12 is entrained, and Collecting a suitable filament 20. A device for distributing the impervious cooling air 12 to the tapered region of the glass withdrawal process of the bushing 14 comprising one bushing tip plate 14 having a plurality of bushing tips 18 is selected by pressure to a plurality of outlets 30. It has at least two chambers 28 including an inlet 28 to which cooling air 12 is supplied at a constant flow rate. The outlet 30 extends a length in the longitudinal direction of the bushing chip plate 14, thereby providing cooling air 12 to the front and rear surfaces of the chip plate 14. The entrainment of cooling air 12 is a function of the speed at which glass filament 20 is withdrawn.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、ガラスファイバを機械的に引き出すプロセスのガラスファイバ先細
(attenuation)領域へ冷却空気を配送システムに関する。より具体的には、本発
明は、ガラスファイバを引き出すプロセスの先細部へ非浸透性(non-intrusive)
の冷却空気を配送するための方法及び装置に関するものであって、そのプロセス
での冷却空気の流れは、ガラスフィラメントが引き出される速度で決まるもので
ある。ファイバの動きによって局所的に真空が形成され、公称(nominal)速度の
空気流れを引き起こし、それによって、ガラスファイバは、ファイバの直径を変
化させること無しに、必要な冷却空気を伴送(entrain)することができる。この
装置は、ガラスを引き出すのに使用されるブッシングの、少なくとも前面及び後
面(front and rear)に、好ましくは、チッププレートの全周に、必要な冷却空気
の供給を提供する。
The present invention relates to a glass fiber taper of a process of mechanically drawing a glass fiber.
a distribution system for delivering cooling air to an (attenuation) area. More specifically, the present invention provides a non-intrusive
A method and apparatus for delivering cooling air, wherein the flow of cooling air in the process is dependent on the speed at which the glass filaments are withdrawn. The movement of the fiber creates a local vacuum, causing a nominal velocity of air flow, whereby the glass fiber entrains the required cooling air without changing the diameter of the fiber. can do. This device provides the required supply of cooling air at least on the front and rear of the bushings used to extract the glass, preferably around the entire circumference of the chip plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

本発明は、ガラスフィラメントの形成に関し、より具体的には、加熱されたガ
ラスファイバ形成ブッシングに付いている複数のオリフィス付きフィラメント形
成チップの下方の先細領域に均一な熱的環境を提供する装置及び方法に関する。
The present invention relates to the formation of glass filaments, and more particularly to an apparatus for providing a uniform thermal environment in a tapered region below a plurality of orificed filament forming tips on a heated glass fiber forming bushing and About the method.

【0003】 加熱されたブッシングの底に取り付けられた複数のオリフィスチップから溶融
材料を流すことによって、ガラスから複数のフィラメントを作ることは、従来か
らよく知られている。それらの流れは通常、機械的手段によって先細にフィラメ
ントに絞られる。複数のフィラメントは集められて撚り糸となされ、その後、種
々の商品に加工されうる。より具体的には、ガラスファイバ撚り糸の製造におい
ては、溶融ガラスは、適当な源から加熱されたブッシング組立体に流れる。この
ブッシングは一般に、細長いチャンネルであって、側壁と端部壁と一般に平坦な
底部を有している。この底部には、溶融ガラスが通る多数のノズル即ちチップが
取り付けられている。これらのチップの直下の領域で、溶融ガラスが複数のフィ
ラメントに形成される。この領域は先細領域であって、ここで、ガラスファイバ
が冷却され、ファイバに適用される寸法決めがなされ、寄り集まって1本の撚り
糸(strand)になる。最後に撚り糸はスプールの上に巻かれてガラスパッケージに
なる。これらのチップの直下の領域の環境は、フィラメントの形成にとって極め
て重要である。そのときに溶融ガラスが冷却される領域だからである。撚り糸フ
ィラメントが冷却されるとき、それらの機械的特性や物理的寸法が確立する。
[0003] It is well known in the art to make a plurality of filaments from glass by flowing molten material from a plurality of orifice tips mounted on the bottom of a heated bushing. Their streams are usually tapered to the filaments by mechanical means. The plurality of filaments are collected into a twisted yarn, which can then be processed into various commodities. More specifically, in the production of glass fiber strands, molten glass flows from a suitable source to a heated bushing assembly. The bushing is generally an elongate channel having side walls, end walls, and a generally flat bottom. At the bottom are mounted a number of nozzles or chips through which the molten glass passes. In the region directly below these chips, molten glass is formed into a plurality of filaments. This area is a tapered area where the glass fiber is cooled, dimensioned to be applied to the fiber, and gathered together into a single strand. Finally, the twisted yarn is wound on a spool to form a glass package. The environment in the area directly below these chips is critical for filament formation. This is because the molten glass is cooled at that time. As the yarn filaments cool, their mechanical properties and physical dimensions are established.

【0004】 フィラメントの製造のための方法及び/又は装置のより詳細な説明はについて
は、米国特許第4,118,210号、第3,040,377号、第2,300,736号、第4,018,586号、
第4,646,234号、第4,622,054号、第4,325,722号、第4,866,536号に開示されてい
る。これらの内容は、この引用によってこの明細書に組み入れられる。
For a more detailed description of a method and / or apparatus for producing filaments, see US Pat. Nos. 4,118,210, 3,040,377, 2,300,736, 4,018,586,
Nos. 4,646,234, 4,622,054, 4,325,722, and 4,866,536. These contents are incorporated herein by this reference.

【0005】 形成領域でファイバ形成に影響する主な要因は四つある。それらは、空気と、
ファイバと、フィンと、チッププレートである。チッププレート温度分布は各チ
ップのガラス生産量(スループット)を左右する。ガラスは重力によってチップ
を通り抜け、張力を保持した巻取り部によって最終的直径にまで細くなる。ガラ
スの噴流が、初めの直径から最終的な直径まで細くなっていくとき、ガラスは放
射によってフィンに熱を失い、その周囲の空気に対流で熱を失う。又、空気の引
き(drag)によって、周囲からファイバファン(fan)内に空気が引き込まれる。空
気は、チッププレートの端部からファイバを貫通し始めて途中まで到達する。こ
のプロセスの間に、空気とチッププレートの間のみならず、空気とフィンとの間
でも熱交換が行なわれる。空気は、チッププレートの中間に向けて次第に熱くな
る。更に、チッププレートに平行な速度成分は、伴送される空気がファイバによ
って下方に引かれるにつれて小さくなり(チッププレートの端部で最大である)
、最後はファイバファンから「絞り出される(squeezed out)」。空気の伴送を支
配するのは、各ファイバの細くなるときの履歴(局所的な直径、速さ及び温度)
である。
There are four main factors that affect fiber formation in the formation area. They are air and
Fibers, fins, and chip plates. The chip plate temperature distribution affects the glass production (throughput) of each chip. The glass passes through the chip by gravity and is reduced to its final diameter by a tensioned take-up. As the jet of glass narrows from an initial diameter to a final diameter, the glass loses heat to the fins by radiation and loses heat convectively to the surrounding air. Also, air is drawn into the fiber fan from the surroundings by dragging the air. Air begins to penetrate the fiber from the end of the chip plate and reaches halfway. During this process, heat exchange occurs not only between the air and the chip plate, but also between the air and the fins. The air becomes progressively hotter towards the middle of the chip plate. In addition, the velocity component parallel to the tip plate becomes smaller as the entrained air is pulled down by the fiber (maximum at the end of the tip plate).
And finally "squeezed out" from the fiber fan. It is the history of thinning of each fiber (local diameter, speed and temperature) that governs the entrainment of air.
It is.

【0006】 伴送された冷却空気は、チッププレートを冷却する。空気の温度及び速さの変
化の結果、チッププレートの下方の熱伝達係数は、局所的位置の関数となりうる
。これは、空気が、チッププレート温度の傾きに寄与する可能性を意味し、それ
は、ガラスの流れの、チップによる違いを意味する。更に、空気は、ファイバが
細くなる履歴(細くなる方向の位置の関数としてのファイバの直径、速さ及び温
度)に影響を与える。伴送される空気は、チッププレート周辺では比較的低温で
、チッププレートの中央では比較的熱く、速度変化を伴うので、空気はフィンの
一部を冷却する一方でフィンの他の部分を加熱しているかもしれない。
The entrained cooling air cools the chip plate. As a result of changes in air temperature and velocity, the heat transfer coefficient below the tip plate can be a function of local location. This means that air can contribute to the tip plate temperature slope, which means the difference in glass flow from chip to chip. In addition, air affects the history of thinning of the fiber (diameter, speed and temperature of the fiber as a function of position in the direction of thinning). The entrained air is relatively cool around the tip plate, relatively hot in the center of the chip plate, and changes in velocity, so that the air cools some of the fins while heating other parts of the fins. May be.

【0007】 これまで観察されているように、ファイバが細くなっていくことは、フィンの
熱負荷に寄与し、空気温度及び伴送に影響を与える。ファイバが細くなっていく
ことは、ガラスの物理的特性に強く影響される。これらの物理的特性には、粘性
、表面張力、密度、比熱、放射率(半球の合計)、熱伝導率が含まれる。ガラス
は吸収・放出媒体であるから、半球全放射率(これはファイバからの放射熱損失
を決定する)及び熱伝導率(これはファイバ内の熱伝導を決定する)は、吸収率
と波長の関係のデータに依存する。これらのデータは温度に依存する。更に、半
球全放射率及び熱伝導率は、光学的厚さ(吸収率と距離の積)及び温度に支配さ
れる。
As has been observed, the thinning of the fiber contributes to the heat load of the fins and affects air temperature and entrainment. The thinning of the fiber is strongly influenced by the physical properties of the glass. These physical properties include viscosity, surface tension, density, specific heat, emissivity (sum of hemispheres), and thermal conductivity. Since glass is an absorbing and emitting medium, the total emissivity of the hemisphere (which determines the radiative heat loss from the fiber) and the thermal conductivity (which determines the heat conduction in the fiber) are the absorption and wavelength Depends on relationship data. These data are temperature dependent. In addition, hemispheric total emissivity and thermal conductivity are governed by optical thickness (absorptivity times distance) and temperature.

【0008】 フィンは、チッププレート及び細くなっていくファイバとの間で放射熱を交換
する。フィンは更に、空気との間で対流及び伝導による熱交換も行なう。チップ
プレートの下方のフィンの位置及び向きは、極めて重要となりうる。空気の流れ
のみならず放射熱交換形態係数も影響を受けるからである。フィンマニホルド内
の熱伝達係数は、フィンの熱除去に影響を与え、ファイバ形成プロセスに影響を
与える。
The fins exchange radiant heat between the tip plate and the thinning fiber. The fins also exchange heat with air by convection and conduction. The location and orientation of the fins below the chip plate can be very important. This is because not only the air flow but also the radiant heat exchange form factor is affected. The heat transfer coefficient in the fin manifold affects the heat removal of the fin and affects the fiber forming process.

【0009】 チッププレートはチップ出口のガラス条件を決定し、フィンとの間で放射熱を
交換し、空気との間で対流及び伝導の熱伝達を行なう。空気の流れ及び温度の場
は、チッププレートの各点の温度の違いを作り出しうる。
The tip plate determines the glass conditions at the tip exit, exchanges radiant heat with the fins, and conducts convective and conductive heat transfer with the air. Airflow and temperature fields can create differences in temperature at each point of the chip plate.

【0010】 伴送される空気の流れ及び温度の場によって、各ファイバは異なる熱的環境を
経験し、そのために、それらの細くなる履歴が異なることが理解できる。これは
、最初の円錐角が各ファイバごとに異なることがありうることを意味し、それに
よって、ガラススループットが異なる。スループットは、他の量と同様に、最初
の円錐角に依存するからである。この領域の温度の変動は、撚り糸の直径の変動
の原因になる。更に、ブッシングチップの直下の領域の環境が過度に冷却される
と、ブッシングによって形成されるフィラメントは、比較的大きな直径となり、
それらを集めて巻き取る力に耐えられなくなって、フィラメントの破損を起こさ
せる可能性がある。逆に、冷却不足のフィラメントは、不安定によって破損する
可能性がある。
It can be seen that depending on the entrained airflow and temperature fields, each fiber experiences a different thermal environment, and therefore has a different thinning history. This means that the initial cone angle can be different for each fiber, which results in different glass throughput. This is because the throughput, like other quantities, depends on the initial cone angle. Fluctuations in temperature in this region cause fluctuations in the diameter of the twisted yarn. Moreover, if the environment in the area directly below the bushing tip is excessively cooled, the filament formed by the bushing will have a relatively large diameter,
They may not be able to withstand the forces of collecting and winding them, causing the filament to break. Conversely, undercooled filaments can break due to instability.

【0011】 更に、乱れた空気の流れは、好ましくない物質を先細領域に運び込む可能性が
あり、これによってフィラメントが破損したり、生産効率が下がる可能性がある
。生産効率は、破損(break)率即ち短期ヤーデッジ(yardage)で測定される。生産
効率は更に、同じ破損率を達成するために必要なインプット即ち材料、エネルギ
、時間及び機械の削減量で測定することもできる。更に、空気を先細領域に、フ
ァイバの流れに垂直に強制的に流すことによって、ファイバが、秩序あるフィラ
メントに比べて、バラバラな方向に広がる可能性があることもよく知られている
。バラバラな流れは、その後回転ドラムの上で集められ、ステープルテクスタイ
ルファイバ(staple textile fiber)として使用される。強制的な空気の流れのな
い、適切に管理された環境では、秩序正しい複数のフィラメントが組み合わされ
て質の高い撚り糸になり、ガラスパッケージとしてスプールに巻き取られてもよ
い。
In addition, the turbulent air flow can carry undesirable material into the tapered region, which can cause filament breakage and reduced production efficiency. Production efficiency is measured in terms of break rate or short term yardage. Production efficiency can also be measured in the amount of input, ie, material, energy, time, and machine savings required to achieve the same failure rate. Further, it is well known that by forcing air through a tapered region, perpendicular to the flow of the fiber, the fiber may spread in a different direction than an ordered filament. The discrete streams are then collected on a rotating drum and used as staple textile fibers. In a well-managed environment without forced airflow, ordered filaments may be combined into a high quality thread and wound on a spool as a glass package.

【0012】 そのような撚り糸の一つの典型的な用途は、ガラス織物(fabrics)の形成であ
る。満足のいく編まれた織物を作るためには、各ガラス撚り糸の直径が均一であ
る必要がある。ガラス撚り糸の直径が長さ方向で変動すると、織物が平にならず
、「皺になる」。そのような織物は受け入れられない。
[0012] One typical application of such twisted yarns is in the formation of glass fabrics. In order to make a satisfactory knitted fabric, the diameter of each glass thread must be uniform. If the diameter of the glass thread varies in the length direction, the woven fabric does not flatten, but "wrinkles". Such fabrics are not acceptable.

【0013】 従来の冷却装置に関する問題には、例えば、高い破損率による低い生産性、各
チップへの溶融材料の不均等な分配、ガラス撚り糸の直径の変動による低い品質
の織物、高い処理コストによる非効率性、そして、高い設備投資による非効率性
が含まれる。従来知られている冷却空気をファイバに吹き付ける方法に比べて、
本発明による空気のカーテンは、非透過性であって、一つずつの位置を空気力学
的に孤立させる(isolate)可能性を有している。
Problems with conventional cooling devices include, for example, low productivity due to high breakage rates, uneven distribution of molten material to each chip, low quality fabrics due to variations in the diameter of the glass thread, high processing costs. Includes inefficiencies and inefficiencies due to high capital investment. Compared to the conventionally known method of blowing cooling air to the fiber,
The air curtain according to the invention is non-permeable and has the potential to aerodynamically isolate individual locations.

【0014】 前述の事情を鑑みて、本発明の一つの目的は、高品質のガラスファイバを製造
する装置を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、破損率の低いガラ
スファイバを製造する装置を提供することにある。更にもう一つの目的は、単純
化された設計で、従来の同タイプの装置に比べて一般に低コストのガラスファイ
バを製造する装置を提供することにある。本発明の更にもう一つの目的は、冷却
空気を効率的に利用するガラスファイバを製造する装置を提供することにある。
本発明の更にもう一つの目的は、開示された装置を利用したガラスファイバの製
造方法を提供することにある。
[0014] In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide an apparatus for producing high quality glass fiber. It is another object of the present invention to provide an apparatus for producing a glass fiber having a low breakage rate. Yet another object is to provide an apparatus for producing glass fibers with a simplified design and generally lower cost than conventional equipment of the same type. It is still another object of the present invention to provide an apparatus for manufacturing glass fibers that makes efficient use of cooling air.
Yet another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a glass fiber using the disclosed apparatus.

【0015】[0015]

【発明の概要】Summary of the Invention

簡単に言うと、連続的なガラスファイバを形成するための方法及び装置が提供
される。本方法は、ブッシングから溶融ガラスの複数の流れを供給する工程と、
前記複数の流れを複数の連続的なガラスフィラメントに引き出す工程と、前記ガ
ラスフィラメントが引き出される速度によって決定される量の冷却空気が伴送さ
れるように、前記複数の連続的なガラスフィラメントの引出しの方向に平行な一
つの冷却空気の流れを前記ブッシングの少なくとも前面及び後面に提供する工程
と、その後に前記連続的なフィラメントを収集する工程と、を有する。
Briefly, a method and apparatus for forming a continuous glass fiber is provided. The method comprises providing a plurality of streams of molten glass from a bushing,
Withdrawing the plurality of streams into a plurality of continuous glass filaments, and withdrawing the plurality of continuous glass filaments such that an amount of cooling air determined by the speed at which the glass filaments are withdrawn is entrained. Providing a flow of cooling air parallel to at least the front and back surfaces of the bushing, and then collecting the continuous filament.

【0016】 複数のブッシングチップを有する一つのブッシングチッププレートを具備する
ブッシングのガラス引出しプロセスの先細領域へ非浸透性の冷却空気を配流する
装置は、複数の放出口へ圧力をもって、選択された流量で冷却空気が供給される
入口を含む少なくとも二つのチャンバを有する。前記放出口は、前記ブッシング
チッププレートの長手方向にある長さだけ延びており、それによって、前記チッ
ププレートの前面及び後面に冷却空気が提供される。前記冷却空気の伴送量は前
記ガラスフィラメントが引き出される速度の関数である。
An apparatus for distributing impervious cooling air to a tapered region of a bushing glass withdrawal process comprising a single bushing tip plate having a plurality of bushing tips includes a method for applying pressure to a plurality of outlets to a selected flow rate. At least two chambers including an inlet to which cooling air is supplied. The outlet extends for a length in the longitudinal direction of the bushing chip plate, thereby providing cooling air to the front and rear surfaces of the chip plate. The entrainment of the cooling air is a function of the speed at which the glass filament is withdrawn.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

図面において、同じ符号は類似の要素を表すものとする。図には、ブッシング
14のガラスファイバ先細領域に対流冷却空気12を配送するシステム及び装置
10が示されている。周知のように、溶融したガラス16がブッシング14のブ
ッシングチップ18を通して引き出される。ブッシングチッププレート上に複数
のブッシングチップ18が配列されている。溶融ガラス16は、ブッシングチッ
プ18を通るときに細く絞られるので、円錐形のガラスが形成される。これらの
円錐は更に細く絞られてフィラメント20に形成され、その後それらが集められ
て、合成の撚り糸になる。
In the drawings, like reference numbers indicate similar elements. Shown is a system and apparatus 10 for delivering convective cooling air 12 to a glass fiber tapered region of a bushing 14. As is well known, molten glass 16 is drawn through bushing tip 18 of bushing 14. A plurality of bushing chips 18 are arranged on the bushing chip plate. As the molten glass 16 passes through the bushing tip 18, it is narrowed down to form a conical glass. These cones are further finely squeezed into filaments 20, which are then collected into a synthetic thread.

【0018】 図面では、本発明を単一の底部のブッシングと協動するものとして示している
が、本発明は、二つの底部のブッシングを有する、即ち、ギャップで分離された
二つのチッププレートを有する同等の周知の装置とともに使用してもよい。
Although the drawings show the invention as cooperating with a single bottom bushing, the invention does not limit the invention to having two bottom bushings, ie, two chip plates separated by a gap. It may be used with equivalent well-known devices that have.

【0019】 ブッシングチップ18は、典型的には、液体で冷却されるマニホルド24に動
作可能に取り付けれた複数の冷却フィン22によって冷却される。冷却フィン2
2は、ブッシングチップ18周囲の領域から熱が除去されるように、動作可能に
マニホルド24に取り付けられている。図1に示すように、冷却フィン22は、
ブッシングチップ18の列と列の間に配置されている。図1には更に、各冷却フ
ィン22とマニホルド24との接続部、及びマニホルド24内での冷却材の流れ
の向きも示されている。熱は、冷却フィン22を通して除去され、最終的には(u
ltimately)マニホルド24内を流れる液体によって除去される。図示のように、
マニホルド24は、例えば中空の管等であり、冷却フィン22は、例えば中実の
フィン部材からできている。他の実施の形態としては、図5に示すように、第2
のマニホルド24aが冷却フィン22の反対側に動作可能に接続されていてもよ
い。しかし、そのような冷却に具体的にどの手段を採用するかは、本発明の動作
にとって重要でなく、どれも周知の技術である。
The bushing tip 18 is typically cooled by a plurality of cooling fins 22 operably mounted on a liquid cooled manifold 24. Cooling fin 2
2 is operatively attached to manifold 24 so that heat is removed from the area around bushing tip 18. As shown in FIG. 1, the cooling fins 22
The bushing chips 18 are arranged between rows. FIG. 1 also shows the connection between each cooling fin 22 and the manifold 24 and the direction of the flow of the coolant in the manifold 24. Heat is removed through cooling fins 22 and ultimately (u
ltimately) removed by the liquid flowing through the manifold 24. As shown,
The manifold 24 is, for example, a hollow tube, and the cooling fins 22 are made of, for example, solid fin members. In another embodiment, as shown in FIG.
May be operably connected to the opposite side of the cooling fins 22. However, the particular means employed for such cooling is not critical to the operation of the present invention, and are all well known in the art.

【0020】 図において、システム及び装置10は少なくとも二つのプレナムチャンバ26
を有し、それらのプレナムチャンバ26の中に、適当な流量で圧力のかかった空
気等の冷却ガスが供給される。効率的な動作のためには、冷却空気は環境温度よ
り高くはない。しかし、冷却空気は所望により冷却されたものでもよい。冷却空
気は、入口28を通ってプレナムチャンバ26に入り、放出口30を通ってシス
テムを出て行く。放出口30は、チッププレート14の両側に長手方向全長にわ
たって延びていて、充分な冷却空気でカバーを提供するようになっている。放出
口30は、毎時約50〜300ポンドの生産量(スループット)の紡績糸(yarn)
型や補強(reinforcement)型ブッシングについて、毎分150〜300立方フィ
ートの冷却空気を供給するように設計されている。しかし、冷却空気の量は、採
用されるブッシングの設計のタイプに合わせて所望により調整してもよい。放出
口30の開口は、出口の全表面積の1%未満である。
In the figure, the system and apparatus 10 includes at least two plenum chambers 26.
In these plenum chambers 26, a cooling gas such as pressurized air is supplied at an appropriate flow rate. For efficient operation, the cooling air is not above ambient temperature. However, the cooling air may be cooled if desired. Cooling air enters the plenum chamber 26 through an inlet 28 and exits the system through an outlet 30. The outlets 30 extend on both sides of the chip plate 14 over the entire length thereof so as to provide a cover with sufficient cooling air. The outlet 30 is a yarn of about 50-300 pounds per hour (throughput).
Molds and reinforcement type bushings are designed to provide 150-300 cubic feet per minute of cooling air. However, the amount of cooling air may be adjusted as desired to suit the type of bushing design employed. The opening of the outlet 30 is less than 1% of the total surface area of the outlet.

【0021】 図2〜図5は、チッププレート14の少なくとも前面と後面の両方の先細領域
、好ましくは少なくともチッププレートの周囲全体に冷却空気を供給する装置の
他の実施の形態を示す。プレナムチャンバ26は、長方形でもよく(図4、図5
)、また、プレナムチャンバは「長靴形」でもよい(図2、図3)。プレナムチ
ャンバ26は、冷却空気の流れをチッププレート14の垂直に向けるための翼3
2を有していてもよい。出口30は、冷却フィン22の平面より上方にあっても
よいし(図4)、冷却フィン22の平面より下方にあってもよいし(図2、図3
、図5)、又、冷却フィン22の平面と同レベル(parallel)でもよい(図5の想
像線で示す)。好ましい実施の形態では、プレナムチャンバ26の放出口30は
、チッププレート14の水平端部から約0〜4インチの位置であって、チッププ
レートの底から3インチ以内の位置である。冷却空気は、出口30をほぼ鉛直下
向きに出て、チップ18に直ぐ隣接する先細ノズルに入り、ブッシングの少なく
とも前面及び後面に、好ましくはブッシング周囲全体に空気のカーテンを形成す
る。ファイバの動きによって局所的な真空が形成され、それによって、公称(nom
inal)速度の冷却空気流れが引き起こされ、ガラスファイバが、ファイバの直径
を変化させることなく、必要な冷却材を伴送(entrain)することができる。冷却
ガス内の乱れを減らし、いかなる粒子状物質も、形成されつつあるガラスファイ
バフィラメントに接触するのを防ぐフィルタとして作用する穴のあいたスクリー
ン(図示せず)を使用してもよい。更に、空気のカーテンが、少なくともチップ
プレート14の前面及び後面で、好ましくはチッププレートの全周で、冷却空気
の大部分をほぼ鉛直下向きに配流し、それによって、先細になっていくファイバ
が、ファイバの動きに従って(dictated)、必要量の冷却空気を伴送していくこと
がわかる。冷却空気のうちの半分未満(minor)の部分は、先細領域を乱さないよ
うにガラスファイバに対して角度を持っていてもよい。従来から知られているフ
ァイバに冷却空気を吹き付けるやり方に比べて、空気のカーテンは非透過性で、
各位置が互いに空気力学的に孤立する(isolate)可能性を有している。更に、ガ
ラスファイバの流れの方向に平行にだけ、しかも、チッププレート14の少なく
とも前面及び後面の両方に冷却空気を供給することによって、同じ効果を得るた
めに必要とされる冷却空気の量が、従来から知られているシステムに比べて少な
くなり、更に、短期的ヤーデッジが改善されることがわかった。
FIGS. 2-5 show another embodiment of an apparatus for supplying cooling air to at least both the front and rear tapered regions of the chip plate 14, preferably at least the entire periphery of the chip plate. The plenum chamber 26 may be rectangular (FIGS. 4, 5).
) Also, the plenum chamber may be "boot-shaped" (FIGS. 2, 3). The plenum chamber 26 is provided with wings 3 for directing a flow of cooling air perpendicular to the chip plate 14.
2 may be provided. The outlet 30 may be above the plane of the cooling fins 22 (FIG. 4) or below the plane of the cooling fins 22 (FIGS. 2, 3).
, FIG. 5), or the same level (parallel) as the plane of the cooling fins 22 (shown by imaginary lines in FIG. 5). In a preferred embodiment, the outlet 30 of the plenum chamber 26 is about 0-4 inches from the horizontal end of the chip plate 14 and within 3 inches of the bottom of the chip plate. The cooling air exits the outlet 30 substantially vertically downward and enters a tapered nozzle immediately adjacent to the tip 18 to form a curtain of air at least on the front and back surfaces of the bushing, preferably all around the bushing. The local vacuum is created by the movement of the fiber, thereby causing the nominal (nom
An inal) velocity cooling air flow is created and the glass fibers can entrain the required coolant without changing the fiber diameter. A perforated screen (not shown) may be used that acts as a filter to reduce turbulence in the cooling gas and prevent any particulate matter from contacting the forming glass fiber filaments. Furthermore, a curtain of air distributes the majority of the cooling air substantially vertically downward, at least on the front and back surfaces of the chip plate 14, preferably around the entire circumference of the chip plate, whereby the tapering fibers are It can be seen that the required amount of cooling air is entrained as the fiber moves (dictated). A minor portion of the cooling air may be angled with respect to the glass fiber so as not to disturb the tapered region. Compared to the conventional method of blowing cooling air onto the fiber, the air curtain is impermeable,
Each location has the potential to be aerodynamically isolated from one another. Furthermore, by supplying cooling air only parallel to the direction of flow of the glass fibers, and at least both the front and rear surfaces of the chip plate 14, the amount of cooling air required to achieve the same effect is: It has been found that there is less than previously known systems, and that short term yardage is also improved.

【0022】 動作において、ブッシングに溶融ガラスが供給され、この溶融ガラスはチップ
18を通過する。フィンプレート22はチッププレート14の下方に適当に配置
され、液体冷却材は、フィンプレートから熱を抽出するべく所望の流量でマニホ
ルドを通る。冷却空気はプレナムチャンバ26内に導入され、ディフューズスク
リーンを通り、チッププレートの両側で、ガラスファイバの引出し方向に平行に
、乱れのない状態で流れる。フィラメントが均一な環境で先細に絞られるように
、冷却空気は先細領域に導入される。
In operation, the bushing is supplied with molten glass, which passes through the tip 18. The fin plate 22 is suitably positioned below the tip plate 14 and the liquid coolant passes through the manifold at a desired rate to extract heat from the fin plate. Cooling air is introduced into the plenum chamber 26 and flows through the diffuser screen, undisturbed, on both sides of the chip plate, parallel to the glass fiber draw-out direction. Cooling air is introduced into the tapered region so that the filament is tapered in a uniform environment.

【0023】 ここに引用された特許及び文献は明細書の一部として組み入れられる。The patents and publications cited herein are incorporated as part of the specification.

【0024】 以上、本発明の現時点での好ましい実施の形態を説明したが、本発明は、請求
の範囲に記載の範囲内で他の実施の形態もありうることが理解できるであろう。
Although the presently preferred embodiment of the present invention has been described above, it will be understood that the present invention may have other embodiments within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る冷却空気配送装置を含むブッシングの底面図である
FIG. 1 is a bottom view of a bushing including a cooling air delivery device according to the present invention.

【図2】 図1のブッシングの2−2線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the bushing of FIG. 1 taken along line 2-2.

【図3】 本発明に係る他の冷却空気配送装置を利用した図1のブッシング
の2−2線に沿う断面図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along line 2-2 of the bushing of FIG. 1 utilizing another cooling air delivery device according to the present invention.

【図4】 本発明に係る他の冷却空気配送装置を利用した図1のブッシング
の2−2線に沿う断面図である。
4 is a cross-sectional view of the bushing of FIG. 1 taken along line 2-2 utilizing another cooling air delivery device according to the present invention.

【図5】 本発明に係る他の冷却空気配送装置を利用した図1のブッシング
の2−2線に沿う断面図である。
FIG. 5 is a sectional view taken along line 2-2 of the bushing of FIG. 1 utilizing another cooling air delivery device according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 スリニヴァサン セシャドリ アメリカ合衆国 オハイオ州 43085 ウ ォーシントン オレンウッド アベニュー 490 (72)発明者 スニッデン アンドリュー アメリカ合衆国 オハイオ州 43760 マ ウント ペリー マルバリー ロード サ ウスイースト 9517 Fターム(参考) 4G021 MA03 【要約の続き】 はガラスフィラメント20が引き出される速度の関数で ある。──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR , BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS , JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Sriniva San Sesshadri, Ohio 43085 U W. Ossington Orenwood Avenue 490 (72) Inventor: Andrew Andrew, Ohio 43760 Munt Perry Malbury Road Southeast 9517 F-term (reference) 4G021 MA03 [Continued] is a function of the speed at which the glass filament 20 is withdrawn.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 連続的なガラスファイバの製造方法において、 ブッシングから溶融ガラスの複数の流れを供給する工程と、 前記複数の流れを複数の連続的なガラスフィラメントに引き出す工程と、 前記ガラスフィラメントが引き出される速度によって決定される量の冷却空気
が伴送されるように、前記複数の連続的なガラスフィラメントの引出しの方向に
平行な一つの冷却空気の流れを前記ブッシングの少なくとも前面及び後面に提供
する工程と、 前記連続的なフィラメントを収集する工程と、 を有すること、を特徴とする方法。
1. A method for producing a continuous glass fiber, comprising: supplying a plurality of streams of molten glass from a bushing; extracting the plurality of streams into a plurality of continuous glass filaments; A stream of cooling air parallel to the direction of withdrawal of the plurality of continuous glass filaments is provided on at least a front and a back of the bushing such that an amount of cooling air determined by the speed of withdrawal is entrained. And collecting the continuous filament.
【請求項2】 毎分150乃至300立方フィートの冷却空気が提供される
請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1 wherein 150 to 300 cubic feet per minute of cooling air are provided.
【請求項3】 前記冷却空気の流れが実質的に鉛直下向きである請求項1に
記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the flow of cooling air is substantially vertically downward.
【請求項4】 前記冷却空気の流れが環境温度である請求項1に記載の方法
4. The method of claim 1, wherein the cooling air flow is at ambient temperature.
【請求項5】 前記冷却空気の流れが、前記ブッシングの少なくとも前面及
び後面で、ブッシングの全周で、前記連続的なガラスフィラメントの流れの引出
し方向に平行に提供されること、を特徴とする請求項1に記載の方法。
5. The flow of cooling air is provided at least on the front and rear surfaces of the bushing, around the entire circumference of the bushing, parallel to the direction of drawing out of the continuous glass filament flow. The method of claim 1.
【請求項6】 複数のブッシングチップを有する一つのブッシングチッププ
レートを具備するブッシングのガラス引出しプロセスの先細領域へ非浸透性の冷
却空気を配流する装置において、 複数の放出口へ圧力をもって、選択された流量で冷却空気が供給される入口を
含む少なくとも二つのチャンバを有し、前記放出口は、前記ブッシングチッププ
レートの長手方向にある長さだけ延びており、それによって、前記チッププレー
トの前面及び後面に冷却空気が提供され、前記冷却空気の伴送量は前記ガラスフ
ィラメントが引き出される速度の関数であること、 を特徴とする装置。
6. An apparatus for distributing impervious cooling air to a tapered region of a bushing glass withdrawal process comprising a single bushing tip plate having a plurality of bushing tips, wherein the pressure is selected to a plurality of outlets. At least two chambers including an inlet through which cooling air is supplied at a predetermined flow rate, wherein the outlet extends a length of the bushing chip plate in a longitudinal direction thereof, whereby a front surface of the chip plate and An apparatus, wherein cooling air is provided on a rear surface, and the entrainment of the cooling air is a function of the speed at which the glass filament is withdrawn.
【請求項7】 前記放出口が、前記ブッシングチッププレートの下方に固定
された複数の冷却フィンによって形成される平面の上方に位置していること、を
特徴とする請求項6の装置。
7. The apparatus according to claim 6, wherein said outlet is located above a plane formed by a plurality of cooling fins fixed below said bushing tip plate.
【請求項8】 前記放出口が、前記ブッシングチッププレートの下方に固定
された複数の冷却フィンによって形成される平面の下方に位置していること、を
特徴とする請求項6の装置。
8. The apparatus of claim 6, wherein said outlet is located below a plane formed by a plurality of cooling fins fixed below said bushing tip plate.
【請求項9】 前記放出口が、前記ブッシングチッププレートの下方に固定
された複数の冷却フィンによって形成される平面に対してほぼ同平行に位置して
いること、を特徴とする請求項6の装置。
9. The method according to claim 6, wherein the discharge port is positioned substantially parallel to a plane formed by a plurality of cooling fins fixed below the bushing chip plate. apparatus.
【請求項10】 前記冷却空気が、前記複数のチップに直ぐ隣接して実質的
に鉛直下方に出て前記ブッシングの前面及び後面に空気のカーテンを形成するも
のであること、を特徴とする請求項6の装置。
10. The method of claim 10, wherein the cooling air exits substantially vertically below immediately adjacent the plurality of chips to form air curtains on the front and rear surfaces of the bushing. Item 6. The apparatus according to Item 6.
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