MXPA05008574A - Dispositivo de refuerzo para boquilla usada para producir filamentos, como filamentos basados en vidrio. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con un dispositivo de refuerzo (1) el cual se pretende, por ejemplo, sirva para una base de boquilla que comprende numerosos orificios a traves de los cuales son estirados filamentos, como filamentos de vidrio. El dispositivo de la invencion consiste de una parte de refuerzo (10) que comprende una primera parte hueca (12) la cual define al menos un alojamiento y una segunda parte (13) la cual se extiende al menos parcialmente a todo lo largo de la parte hueca (12), asi como al menos un elemento rigidizador (40) el cual es insertado en el alojamiento de la parte hueca. La invencion se caracteriza porque la seccion del elemento rigidizador (40) es esencialmente identica a la seccion interna de la parte hueca (12).

Description

DISPOSITIVO DE REFUERZO PARA BOQUILLA USADA PARA PRODUCIR FILAMENTOS, COMO FILAMENTOS BASADOS EN VIDRIO CAMPO DE LA INVENCION La invención se relaciona con una instalación fibrizante que proporciona fibras, especialmente fibras de vidrio, y de manera más particular con el refuerzo mecánico de uno de los componentes de la instalación fibrizante.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Convencionalmente, la instalación fibrizante comprende un bloque de flujo de vidrio, el cual recibe vidrio fundido proveniente de un alimentador conectado al horno en el cual el vidrio es fundido, un bloque de boquilla y una boquilla. La boquilla está provista en el fondo con una placa proporcionada con una multitud de orificios desde los cuales fluye vidrio fundido, a ser estirado en una multiplicidad de filamentos. Esos filamentos, el diámetro de los cuales puede variar de 5 a 33 i , son recolectados en al menos una hoja que converge sobre un dispositivo de montaje para formar al menos una hebra y, por ejemplo, para ser enrollados. Dependiendo de su uso, la hebra también puede ser cortada (para formar hebras cortadas) o retorcidas sobre una banda (para formar una" malla de hebras continuas) . los productos obtenidos son usados principalmente en varias aplicación de refuerzo. La boquilla es fabricada de una aleación de platino y rodio, materiales los cuales son eléctricamente conductores y resistente con el tiempo a temperaturas muy altas. La boquilla es " calentada por el efecto de Joule (calentamiento por resistencia) para mantener, a una cierta temperatura, de alrededor de 1100 a 1400 °C, el vidrio que contiene esta de manera que permanece en estado fundido para ser estirado de los orificios en el fondo de la boquilla. La boquilla es calentada usando un transformador eléctrico mediante la conexión de dos terminales, cada una localizada sobre cada uno de los extremos opuestos de la boquilla, a componentes de conexión eléctrica externos a la boquilla. Las terminales de la boquilla son unidas soldándolas a las paredes laterales de la boquilla. Ellas se proyectan para ser conectadas a los componentes de conexión externos. Colocada dentro de la boquilla, en un plano sustancialmente paralelo al fondo de la boquilla y sobre el lado del bloque de la boquilla, se encuentra una rejilla que se pretende acondicione térmicamente el vidrio y absorba algo de la presión hidrostática ejercida por el vidrio fundido.

El vidrio fundido ejerce esfuerzos altos, de alrededor de 6000 Pa, ""sobre los lados, la rejilla y el fondo de la boquilla. Durante el curso del tiempo, esos esfuerzos, combinados con el calor, tienden a distorsionar el fondo, la rejilla y los lados de la boquilla. Además, los componentes de la conexión eléctrica externa conectados a las terminales de la boquilla están suspendidos de esta, ejerciendo una fuerza de tracción mecánica adicional sobre la boquilla, la cual también hace que la boquilla se deforme con el tiempo. Con el transcurso del tiempo, la deformación por calor de los materiales constituyentes de la boquilla, combinada con la presión hidrostática del vidrio fundido, tienden a deformar el fondo, la rejilla y los lados, produciendo en consecuencia problemas de calidad de la hebra y su uniformidad de dosificación y problemas de rendimiento . Las fuerzas de tracción (peso) de los componentes suspendidos y la exparísión lineal de las paredes de la boquilla también inducen esfuerzos mecánicos altos. Para evitar parcialmente la deformación de la boquilla, se sabe como agregar, en la parte superior del fondo de la boquilla y entre sus lados, una pluralidad de componentes de refuerzo mutuamente paralelos colocados en planos transversales al plano del fondo de la boquilla y transversalmente a los lados más cortos de la boquilla. En el resto de la descripción, los términos superior e inferior se definen en relación a la dirección del flujo del vidrio a través de la boquilla, siendo la boquilla estirada de la parte superior hacia la parte inferior. La Patente Estadounidense US 3 920 430 describe ese componente o dispositivo de refuerzo que ayuda a mejorar su resistencia a la flexión, sin incrementar a la vez el peso del platino o aleación de platino necesaria para su construcción, proporcionando adicionalmente una varilla de cerámica colocada dentro del componente de refuerzo . En ese documento, el componente de refuerzo consiste de una barra longitudinal hueca y aloja una varilla de cerámica que^se extiende más allá de cada uno de los extremos de la barra de refuerzo y es anclada al concreto para empaquetar la boquilla. Ese documento insiste sobre el hecho de que la varilla es colocada en la parte superior de la barra de refuerzo, soportada sobre la pared interna superior de la barra y dejando un espacio vacio en la parte inferior de la barra. Sin embargo, esta barra de refuerzo, debido en particular al espacio vacío interno en la parte interior, no es suficientemente resistente a la flexión. Además, debido a la temperatura de deformación del platino, la barra se deforma, su parte interior se hunde y las fuerzas de empuje ejercidas por el vidrio sobre el fondo de la boquilla finalizan por deformar esta.

LA INVENCION Por lo tanto el objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo de refuerzo que hace posible mejorar la resistencia a la flexión resultante de la deformación de la aleación y estabiliza su nivel térmico con el tiempo en su operación. El dispositivó" de refuerzo, especialmente para el fondo de una boquilla que tiene una multitud de orificios desde los cuales son estirados filamentos, especialmente filamentos de vidrio, que comprende una pieza de refuerzo que comprende una primera parte hueca que define al menos un alojamiento receptor y una segunda parte que se extiende al menos parcialmente a todo lo largo de la parte hueca, y también al menos un rigidizador insertado en el alojamiento receptor de la parte hueca, se caracteriza porque la sección transversal del rigidizador es sustancialmente idéntica a la sección transversal interna de la parte hueca . De acuerdo a una característica, el dispositivo incluye un material refractario adicional colocado en el alojamiento receptor de la parte hueca entre el rigidizador y las paredes internas de la parte hueca, para llenar los espacios restantes en forma de sello. Este material refractario adicional es preferiblemente un aislante plástico refractario. De manera ventajosa, el rigidizador es hecho de al menos un material cuya resistencia a la deformación por calor es mayor que la*" resistencia a la deformación por calor del material del cual es hecha la parte hueca. Este material puede ser del tipo de cerámica, como alúmina con una pureza de al menos el 99.5% y de manera preferible del 99.7 al 99.8%. Este material también puede ser una aleación ODS basada en hierro o basada en níquel o basada en titanio . De acuerdo a otra característica del dispositivo, la parte hueca tiene una forma oblonga que se extiende a lo largo de una sola dirección, o también puede tener además una forma en forma de V volteada hacia abajo, que comprenda dos porciones que se extiendan a lo largo de dos direcciones diferentes y que entren en contacto con un plano de unión. En la última variante, las dos porciones del elemento hueco constituyen dos alojamientos receptores respectivos, en cada uno de los cuales se inserta al menos un rigidizador. De acuerdo a Otra característica, la parte hueca es hecha de una sola pieza, o también en la variante de dos porciones de la parte hueca, puede ser hecha de dos piezas sujetadas juntas. De acuerdo a otra característica más, la parte hueca tiene una sección transversal de forma cuadrada, rectangular, redonda, ovalada, triangular o trapezoidal. Preferiblemente, la pieza de refuerzo es hecha de una aleación de platino. Finalmente, el cuerpo de la pieza de refuerzo preferiblemente tiene una tercera parte sobre el lado opuesto de la segunda parte y se extiende al menos parcialmente a todo lo largo de la parte hueca. s. De acuerdo a la invención, puede ser usado, de manera ventajosa, al menos un dispositivo de refuerzo en una boquilla, extendiéndose el dispositivo o dispositivos de refuerzo en un plano transversal a los lados más largos de la boquilla, y los extremos del rigidizador o rigidizadores extendiéndose desde la parte hueca y siendo sujetados en el concreto para empaquetar la boquilla, formando de este modo todo el montaje un bloque indeformable. De acuerdo con una característica, el dispositivo es unido al fondo uniendo el extremo libre longitudinal de la segunda parte de la pieza de refuerzo y los extremos libres laterales de la parte hueca de la pieza de refuerzo. De acuerdo a otra característica, la boquilla incluye una rejilla colocada sobre la parte superior del dispositivo o dispositivos de refuerzo, siendo la tercera parte de la pieza de refuerzo sujetada a la rejilla.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Otras ventajas y características de la invención serán ahora descritas con mayor detalle con respecto a los dibujos anexos en los cuales: la Figura 1 ilustra una vista parcial del fondo de una boquilla a la cual son agregados una pluralidad de dispositivos de refuerzo de la invención; la Figura 2 muestra una vista lateral de un dispositivo de refuerzo de la invención; las Figuras 3 y 4 son variantes de la Figura 2; y la Figura 5 es una vista en corte transversal de varias formas del dispositivo de refuerzo agregado al fondo de la boquilla y la rejilla de la boquilla.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCION La Figura 1 ilustra varios dispositivos de refuerzo 1 de la invención que son agregados a una placa 20' del fondo 2 de una boquilla (no mostrados con detalle) y que se pretende formen parte de la instalación fibrizante capaz de proporcionar, por ejemplo, a partir de vidrio fundido, filamentos de vidrio. El fondo 2 comprende una placa rectangular 20 que tiene lados opuestos 21 que serán llamados lados largos, y lados más cortos 22 perpendiculares a esos lados largos que serán llamados los lados cortos. Los lados largos 21 están provistos con rebordes perpendiculares 23 que se extienden desde la cara superior 2a de la placa 20. Arreglado sobre la cara inferior 2b de la placa se encuentran machos roscados de acoplamiento 3 que están perforados con O-sificios desde los cuales el vidrio es estirado en filamentos. Los dispositivos 1 son colocados para ser insertados entre las hileras de machos roscados de acoplamiento para no perturbar el flujo de vidrio a través de estos últimos, por ejemplo entre dos hileras dobles. Cada dispositivo de refuerzo 1 como se ilustra con detalle en las Figuras 2 a 4 comprende una pieza de refuerzo 10 y al menos un rigidizador 40. La pieza de refuerzo 10 comprende un cuerpo longitudinal 11 que tiene una primera parte hueca central 12 y una segunda parte inferior 13 la cual será llamada el faldón y que se extiende sobre parte o a todo lo largo de la parte hueca 12.

El dispositivo es unido al fondo 2 de tal manera que el cuerpo 11 se extiende en una dirección transversal a los lados largos 21, los extremos libres laterales opuestos 14 y 15 de la parte hueca están sujetados a los rebordes 23 y proyectándose desde esos rebordes, y el extremo longitudinal 13a al faldón 13 del cuerpo estando sujetado a la cara superior 2a de la placa 20. Para limitar el peso de la pieza de refuerzo, el faldón 13 puede ser de manera ventajosa, perforado con orificios (figura 4) o también consistir de varias partes separadas a todo lo largo de la parte hueca 12 (no ilustrada) . La parte hueca central 12 de la pieza de refuerzo define al menos un alojamiento receptor para al menos un rigidizador 40, los extremos 41, 42 del rigidizador, después de haber sido insertados, se proyectan desde los extremos laterales respectivos 14 y 15 de la parte hueca . Los extremos 41, 42 del rigidizador son anclados en el concreto (no ilustrados) para empaquetar la boquilla. Esto da como resultado la consolidación completa del montaje formado por la boquilla y por el concreto de empaquetamiento, el cual también es no deformable. La parte hueca 12 puede tener secciones transversales de varias formas (Figura 5), por ejemplo formas cuadradas, rectangular, redonda, ovalada, triangular o trapezoidal, el rigidizador 40 preferiblemente tiene una sección transversal sustancialmente idéntica a la sección transversal interna de la parte hueca para ser insertado a ustadamente en el alojamiento. La parte hueca 12 puede extenderse a lo largo de una sola dirección, como se muestra en las figuras 2 y 3. Un solo rigidizador 40, el cual está en forma de una varilla de sección transversal aproximadamente idéntica, es entonces colocado en el alojamiento receptor. Como una variante, (Figura 4) la parte hueca 12 puede extenderse a lo largo de dos direcciones que sé intersectan en la parte superior del cuerpo, sobre el lado opuesto del faldón 13, y en un plano de unión Pr para formar dos porciones. 12a y 12b, teniendo de este modo todo el montaje una sección transversal en forma de una V volteada hacia abajo en forma de armazón de techo, la cual, como es bien sabido exhibe mejor resistencia a la flexión. Esta configuración es producida como una sola pieza o también, al menos dos piezas soldadas a lo largo del plano de unión P. En ésta variante, las porciones 12a y 12b proporcionan dos alojamientos receptores para dos rigidizadores respectivos 40, teniendo los extremos de los rigidizadores 40 en el plano P que ser contiguos sobre toda su superficie. El cuerpo 11 de la pieza de refuerzo 10 está hecho de material de aleación de platino, el cual puede o no ser similar al fondo de la boquilla, mientras que el rigidizador 40 está hecho de un material diferente al platino y cuya resistencia a la deformación en caliente es mayor a la resistencia a la deformación en caliente del material del cual está hecha la pieza de refuerzo. El dispositivo de refuerzo de este modo más ligero que si la parte central 12 fuera sólida y hecha de platino. El material "tiel rigidizador 40 puede ser un material del tipo de cerámica, como alúmina, nitruro de silicio o zirconia, o también del tipo de aleación basada en níquel o basada en hierro o basada en titanio (Reforzada con Dispersión de Oxido ODS) o también el tipo de aleación refractaria, especialmente una basada en tungsteno o molibdeno o niobio, aunque este tipo de aleación es cara. El material del tipo de cerámica tiene la ventaja de no formar un eutéctico con el platino. El material del tipo de aleación ODS tiene la ventaja de poder ser usado a temperaturas muy altas, alrededor de 1500 hasta cerca de 1700°C. De manera ventajosa, se proporciona un material refractario adicional 50, siendo este introducido en los espacios restantes entre las paredes internas de la parte 12 y el rigidizador 40 después de que ha sido alojado, de manera que selle para inmovilizar el rigidizador 40 en su alojamiento y para evitar cualquier deformación de la parte hueca 12. Este material 50 es, por ejemplo, un aislante plástico refractario, como el material REFRACTOL® de la compañía Réfractol. Por lo tanto^ existe una completa rigidez ante toda la pieza de refuerzo, sin ningún riesgo, como la técnica anterior, de deformación de la pieza de refuerzo hueca alrededor de la varilla interna que el faldón se hunda y el fondo se deforme. Además, no existe espacio dentro de la parte hueca 12, evitando por lo tanto, a diferencia de la técnica anterior, que el platino se sublime sobre el rigidizador. De este modo, se reducen las perdidas de platino, dando como resultado ahorro en los costos cuando se recicle el platino después de finalizar la operación de la boquilla. El cuerpo 11 es unido al fondo 2 de la boquilla por soldadura, en primer lugar sujetando el extremo longitudinal 13a de la parte inferior contra la cara superior 2a del fondo y, en segundo lugar, sujetando los extremos libres laterales opuestos 14 y 15 de la. parte hueca, que pasa a través de los rebordes 23. De manera opsional y preferible, el cuerpo 11 incluye una tercera parte superior 17 colocada sobre el lado opuesto de la parte inferior 12 y que se extiende sobre parte o todo lo largo de la parte hueca 12. Está parte superior 17 es usada para soportar la rejilla 4 de la boquilla y evita que se deforme. Está parte superior 17 es unida a la rejilla espontáneamente por difusión del metal durante la operación de la boquilla (una vez que ha sido calentada y durante los primeros días de operación) . La unión adicional en la parte superior asegura de este modo que todos los elementos de la boquilla se consoliden completamente. La boquilla constituye de este modo un bloque rígido no deformable. La imagen térmica de las perdidas de calor es retenida. La operación de la boquilla es por lo tanto facilitada, evitando en particular interrupciones por ajuste del proceso de formación de fibras. La calidad del producto obtenido es constante con el tiempo y el rendimiento de fabricación es más alto.

Claims (18)

1. REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de refuerzo, especialmente para el fondo de una boquilla gue tiene una multitud de orificios desde los cuales, son estirados filamentos, especialmente filamentos de vidrio, que comprende una pieza de refuerzo, que comprende una primera parte hueca que define al menos un alojamiento receptor y una segunda parte que se extiende al menos parcialmente a todo lo largo de la parte hueca, y también al menos un rigidizador insertado en el alojamiento receptor de la parte hueca, caracterizado porque la sección transversal del rigidizador es sustancialmente idéntica a la sección transversal interna de la parte hueca.
2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un material refractario adicional colocado en el alojamiento receptor de la parte hueca entre el rigidizador y las paredes internas de la parte hueca para llenar los espacios restantes en forma de un sello.
3. 3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el material refractario adicional es un aislante plástico refractario.
4. 4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el rigidizador está hecho de al menos un material cuya resistencia a la deformación por calor es mayor que la resistencia a la deformación por calor del material del cual está hecha la parte hueca.
5. 5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el material del rigidizador es del tipo de cerámica.
6. 6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el material del rigidizador es alúmina con una pureza de al menos el 95.5% y de manera preferible del 99.7 al 99.8%.
7. 7. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el material del rigidizador es uno del tipo de aleación ODS basada en hierro o basada en níquel o basada en titanio.
8. 8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la parte hueca tiene una forma oblonga que se extiende a lo largo de una sola dirección.
9. 9. DispositiVo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la parte hueca tiene forma a manera de una V volteada hacia abajo, que comprende dos porciones que se extienden a lo largo de dos direcciones diferentes y entran en contacto en un plano de unión (P) .
10. 10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque las dos porciones del elemento hueco constituyen dos alojamientos receptores respectivos en cada uno de los cuales- es insertado al menos un rigidizador.
11. 11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la parte hueca está hecha de una sola pieza.
12. 12. Dispositivo según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque las dos porciones de la parte hueca están hechas de dos piezas respectivas sujetadas juntas.
13. 13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la parte hueca tiene una sección transversal de forma cuadrada, rectangular, redonda, ovalada, triangular o trapezoidal.
14. 14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza de refuerzo está hecha de una aleación de platino.
15. 15. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuerpo de la pieza de refuerzo tiene una tercera parte sobre el lado opuesto de la segunda parte y se extiende al menos parcialmente a todo lo largo de la parte hueca.
16. 16. Una boquilla que proporciona filamentos, especialmente filamentos de vidrio, que comprende un fondo provisto con orificios desde los cuales fluyen los filamentos y al menos un dispositivo de refuerzo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, extendiéndose el dispositivo o dispositivos de refuerzo en un plano transversal a los lados más largos de la boquilla, y los extremos del rigidizador o rigidizadores extendiéndose desde la parte hueca y siendo sujetados en el concreto para empaquetar la boquilla.
17. 17. Boquilla que comprende al menos un dispositivo de refuerzo según la reivindicación 16, caracterizado porque el dispositivo es unido al fondo uniendo el extremo libre longitudinal de la segunda parte de la pieza de refuerzo^ y los extremos libres laterales de la parte hueca de la pieza de refuerzo.
18. 18. Boquilla según la reivindicación 15 ó 16, caracterizada porque incluye una rejilla colocada en la parte superior del dispositivo o dispositivos de refuerzo, siendo la tercera parte de la pieza de refuerzo sujetada a la rejilla.