DE1052072B

DE1052072B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus in der Waerme erweichbaren faserbildenden Mineralstoffen

Info

Publication number: DE1052072B
Application number: DEO5064A
Authority: DE
Inventors: Charles F Schroeder
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1955-09-09
Filing date: 1956-08-25
Publication date: 1959-03-05
Also published as: GB793913A; US2978744A; FR1157909A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES Mr9m< PATENTAMT

kl. 32 a 25

INTERNAT. KL. C 03 b

AUSLEGESCHRIFT 1052 072

O5064IVc/32a

ANMELDETAG: 25. A U G U S T 1 9 5 6

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
■.USLEGESCHRIFT:

5. MÄRZ 1959

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Fasern und richtet sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung feiner Fasern durch direkten Ansatz gasförmiger Ausziehblasstrahlen auf feine Ströme geschmolzener faserbildender Mineralstoffe.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung feiner Ströme länglicher Körper oder Primärfasern aus faserbildenden Mineralstoffen durch Auspressen des Ausgangsmaterials unter reguliertem und gesteuertem statischem Druck, um die Ströme oder Primärfäden in eine einen Gasblasstrahl schneidende Bahn herauszudrücken und diese vorstehenden Ströme oder Primärfäden durch einen Gasblasstrahl ausreichender Stärke zerfasern zu lassen.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem Ausziehblasströme im wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Schmelzflußströme auf dieses nach unten strömende faserbildende Material treffen. Bei diesem Verfahren werden die Fasern dadurch ausgezogen, daß die Gasgeschwindigkeit wesentlich größer als die Fallgeschwindigkeit der Schmelzflußströme ist, so daß das geschmolzene Material in feinste Teilchen zerteilt und die Teilchen in Fasern ausgezogen werden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß ein beträchtlicher Prozentsatz unzerfaserten Materials in Form von Kugeln oder Tropfen aus Schlacke bzw. Glas anfällt. Es ist deshalb außerordentlich unwirtschaftlich und verschwendet erhebliche Mengen an Material.

Demgegenüber wird durch die Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das unter Druck eingeführte faserbildende Material im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des mit hoher Geschwindigkeit strömenden gasförmigen Blasstroms eingeführt wird. Hierbei bewirken die Blasströme eine plötzliche Änderung der Bewegungsrichtung des eingeführten Materials und damit an der Stelle der +0 Richtungsänderung eine Trägheitszone, aus der die mit hoher Geschwindigkeit strömenden Gasstrahlen das Material in sehr feinen Fasern regelrecht vom Schmelzstrom abziehen. Man erhält dadurch nur wenig oder praktisch gar kein unzerfasertes oder körniges Material. Außerdem sind die ausgezogenen Fasern wesentlich feiner als diejenigen, die man nach dem bisher bekannten, oben beschriebenen Verfahren erhält Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 einen vergrößerten Einzelschnitt durch einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Verfahren und Vorrichtung
zur Herstellung von Fasern
aus in der Wärme erweichbaren
faserbildenden Mineralstorfen / TlQ)

Anmelder:

Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier,
Patentanwälte, Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. September 1955

Charles F. Schroeder, Toledo, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3 eine Bodenansicht der in Fig. 2 dargestellten Anordnung,

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil einer anderen Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 eine Bodenansicht der Ausführungsform nach Fig.4,

Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 7 eine Ünteransicht der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht einer Anordnung zur Durchführung eines ringförmigen Ausziehblasstromes,

Fig. 9 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 10 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 9,

Fig. 11 eine Unteransicht der Vorrichtung nach Fig. 9 und

Fig. 12 im Schnitt durch einen Schmelzofen einen Vorherd und eine Zuführungsvorrichtung zur unter Druck erfolgenden Zuführung des faserbildenden Ausgangsstoffes zu einem Ausziehblasstrom.

Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes eignen sich besonders zur Herstellung feiner Primärfäden, Ströme

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oder länglicher Körper aus geschmolzenem Glas, die in einen Ausziehblasstrom eingeführt und durch diesen zu sehr feinen Fasern ausgezogen werden. Es ist selbstverständlich, daß Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung auch zur Herstellung von Primärfäden und Fasern aus anderen in der Wärme erweichbaren Ausgangsstoffen, beispielsweise geschmolzenem Gestein, geschmolzener Schlacke oder anderen thermoplastischen Stoffen und überall dort

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18 unter Druck zu'-'setzetf; man kann den Druck in der Kammer 18 aber auch durch Einführung anderer Gase durch ein Rohr 30 aufrechterhalten. Ein von Hand oder durch einen automatischen Druckregler betätigtes Regelventil 32 dient~zür Einstellung des Durchflusses der~~ünter Druck stehenden Gase in die Kammer 18.

Wenn die Brenner 28 zur Zuführung eines brennbaren, in der Kammer 18 zu verbrennenden Gemisches

Anwendung finden können, wo sich dieses Verfahren 10 dienen, dann ist für die Kammer 18 vorzugsweise eine und die zu seiner Durchführung geeignete Vor- Entlüftungsvorrichtung vorgesehen, die ein Ventil zur richtung als besonders zweckmäßig erweisen. Aufrechterhaltung des gewünschten Druckes in der

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen

Verfahrens. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet den 15 oder Behälters 10 mit einem Abschlußrohr 34 verSchmelzofen bzw. einen Behälter, in den ein VorratT<fV£&oien, in dem eine Ventilklappe 36 angeordnet ist, des geschmolzenen faserbildenden Ausgangsstoffes \\,(c_r φ£ zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes beispielsweise" GJas, Schlacke, schmelzbares Gestein(,(fyffl der Kammer von Hand oder automatisch betätigt

wird.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine Anordnung zum Auspressen von Strömen oder Primärfäden des geschmolzenen faserbildenden Ausgangsstöffes in einen Ausziehblasstrom, in dem die geschmolzenen Ströme -zu Fasern ausgezogen werden. Vom Ofen 10 hängen _MWandungen 40 und 41 nach unten, die eine Art Vornerd mit einem Durchlaß 42 zur Aufnahme des geschmolzenen, aus dem Vorrat 11 in der Kammer 18

g
Kammer aufweist.

Nach Fig. 1 ist die obere Wandung des Ofens

oder anderes in der Wärme erweichbares Mineral ent- ^₁-halten ist, aus dem sich die Fasern durch Ausziehen herstellen lassen.

Der Ofen 10 kann ein Metallgehäuse 12 aufweisen, das mit einer geeigneten, den hohen Temperaturen geschmolzenen Glases oder eines anderen faserbildenden Materials widerstehenden Auskleidung 14 ausgekleidet ist. *

Der Ofen oder Behälter 10 bildet eine Kammer 18 zur Aufnahme eines Vorrats an faserbildendem Ausgangsstoff, der in der Kammer 18 so unter Druck

kommenden Materials bilden. Die Wandung 41 des Durchlasses ist mit einer Zuführungsvorrichtung 44 gesetzt wird, daß der Vorrat des geschmolzenen Glases 30 ausgerüstet, die aus hochtemperaturbeständigem od. dgl. unter solchem statischem Druck steht, daß ein,, Mietall, beispielsweise Platinrhodium, Platiniridium zufriedenstellender Austritt des Ausgangsmaterials oder einem anderen geeigneten Metall bzw. einer durch vergleichsweise kleine^öffnungen gewährleistet S^ ^Metallegierung besteht, welche deiTTTohen Temperaist. Ferner ist eine Vorrichtung zur Zuführung von j^vjjiren des geschmolzenen Ausgangsmaterials wieder-Rohglas 20 oder einem anderen faserbildenden Aus- 35 stehen_können. " ~ ~~

gangsmaterial vorgesehen, das in die Kammer 18 ein- b<ov\/ Die Zuführungsvorrichtung 44 weist Öffnungen geführt und dort in den geschmolzenen Zustand über- Tifbyram Auspressen feiner Ströme des im Durchlaß 42 geführt wird. Wi'»Enthaltenen geschmolzenen Ausgangsmaterials auf.

Wie man aus Fig. 1 erkennt, erstreckt sich ein zylindrisches Rohr 22 vom Ofen 10 nach rückwärts, und innerhalb des Rohres 22 ist eine Zuführungsvorrichtung, beispielsweise in Form einer Zuführungsschnecke 24, vorgesehen, die eng, jedoch drehbar
das Rohr 22 eingepaßt ist, so daß eineDruckverminderung innerhalb der Kammer 18 vermieden wird. Es ist selbstverständlich, daß man an Stelle der Zuführungsschnecke 24 auch andere Zuführungsvorrichtungen für die Ausgangsstoffe verwenden kann. Die in

Bei der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausfüh-„prfingsform ist die Zuführungsvorrichtung 44 mit einer Vielzahl von Düs_en_46 ausgerüstet, die jeweils eine kleine Öffnung 48 aufweisen, durch die ein Strom 50 geschmolzenem faserbildendem Material unter Druck ausgepreßt oder abgegeben wird.

Die im vorliegenden Fall als Primärkörper, Primärfäden oder längliche Körper angesprochenen Ströme 50 treten in im wesentlichen horizontaler Richtung aus, wie man aus Fig. 1 und 2 erkennt. Durch die metallene Zuführungsvorrichtung 44 kann elektrischer S d di Vi i

Fig. 1 dargestellte Zuführungsschraube 24 wird durch

einen nicht gezeichneten Motor oder eine andere ge- 50 Strom_geschickt werden, um die Viskosität des in der eignete Vorrichtung mit solcher Geschwindigkeit an- Zuführungsvorrichtung enthaltenen Schmelzgutes zu

getrieben, daß die Ausgangsstoffe 25 mit im wesentliehen der Geschwindigkeit in den Ofen 10 zügeführt werden, mit der das geschmolzene Material aus dem Ofen austritt.

55

regeln, so daß das Schmelzgut mit solcher Viskosität austritt, daß sich die Primärfäden zum Ausziehen in Fasern eignen.

Die Ströme 50 werden unter dem Einfluß des in der

Eine Wandung 19 im Ofen mit einer Öffnung^^j^Kammer 18 herrschenden, im wesentlichen konstanten durch die das Glas hindurchfließen kann, unterstützt statischen Druckes im wesentlichen in gerader Richden Reinigungsvorgang des geschmolzenen Glasesi^i4*ing über ein bestimmtes Stück von den Auslassen Das Ausgangsmaterial wird nach der Zuführung in der Düsen 46 herausgedrückt. Bei der vorliegenden die Kammer 18 durch die Aufbringung von Wärme 60 Erfindung werden die Ströme 50 in einem Ausziehim geschmolzenen Zustand gehalten, und man ver- blasstrom zugeführt. Wie man aus den Fig. 1 Ims 3 erwendet für diesen Zweck vorzugsweise Brenner oder^'^ennt, ist ein Brenner 35 mit einem Metallgehäuse 56

vorgesehen, der eine Verbrennirngskammer 57 auf-Tist in der ein brennbares Gemisch im wesentlichen

Heizvorrichtungen 28. Die Heizvorrichtungen 28 können mit einer nicht gezeichneten Quelle eines (k brennbaren Gemisches, beispielsweise aus Brenngas^

und Luft, in Verbindung stehen, das den Brennern ag 5 gge, gg

unter Druck zugeführt, gezündet und in der Kammer'flTiiKohen Temperaturen der in der Kammer abbrennen-18 verbrannt wird. den Gase widerstandsfähigem hitzebeständigem Mate-

Der Druck der brennenden_Gase oder Verbrermungs-ijTto/ial begrenzt. Die Temperatur der Gase liegt in der produkte kann dazu Verwendung finden, die Kammer 7° Größenordnung von 1600° C und darüber.

vollständig verbrannt wird. Die Kammer 57 wird durch die Wandungen 59 aus geeignetem, gegen die

Die untere Wandung der Kammer 57 ist mit einer verengten Öffnung 60 versehen, die, wie man aus Fig. 3 erkennt, rechteckigen Grundriß aufweist. Der Brenner 55 steht mit einem Rohr 62 in Verbindung, welches an eine Quelle eines brennbaren Gemisches, beispielsweise das Brenngas und Luft, angeschlossen ist. Als Brenngas verwendet man beispielsweise Methan, Äthan und Propan, und das brennbare Gemisch wird durch die Leitung 62 einer Yerteilerkammer 64 zugeführt. Die rückwärtige Wandung 66 der Kammer 57 in der Nähe der Verteilerkammer 64 ist mit einer Vielzahl kleiner Bohrungen 68 versehen, durch die das Gemisch in die Kammer 57 austritt.

Die mit Bohrungen versehene Wandung 66 bildet einen Schutzschirm, um eine vorzeitige Zündung des Gemisches in der Kammer 64 oder der Leitung 62 zu verhindern. Die Mischung aus Brenngas und Luft wird in die Kammer 57 unter vergleichsweise niedrigem Druck in der Größenordnung von 0,2 bis 0,7 atü zugeführt, in der Kammer 57 gezündet und verbrennt dort im wesentlichen vollständig.

Die brennenden Gase erfahren in der Kammer 57 eine starke Ausdehnung. Die Wandungen der Kammer werden bis zum Glühen erhitzt, was den Fortschritt der Flamme oder der Verbrennung innerhalb der Kammer beschleunigt. Die brennenden Gase treten durch die verengte Öffnung 60 als intensiver heißer,

'Ώ T ^mii hoher Geschwindigkeit strömender gasförmiger ' Blas_strf}frrmit einef~Temperatur öEerhalb der'Aus- *■**<' ziehtemperatur des faserbildenden Ausgangsstoffes £6 Γ aus. Wie man aus den Fig. 1 und 2 erkennt, strömt der aus der Öffnung 60 austretende Blasstrom B nach unten im wesentlichen senkrecht zu den in den Blasstrom austretenden Schmelzflußströmen 50.

Die Ströme 50 werden durch den Blasstrom B zu feinen Fasern F ausgezogen. Obwohl die Ströme 50 im fließfanTgen Zustand in den Blasstrom eintreten, kann eine Abkühlung oder Abschreckung der Ströme

'</3 / / ^un(^ ^e'^ne ^^erS^ro^^erung ihrer Viskosität durch die ^ durch den Blasstrom durch den Raum 43 zwischen der

H^H/ Brennerwandung und der Wandung 41 des Durchlasses 42 mitgerissene Luft auftreten. Das Anwachsen der Viskosität der in den Blasstrom B eintretenden Ströme erzeugt in jedem Strom eine inerte Zone, aus der die Fasern ausgezogen werden, wobei die Hitze der Gase des Blasstromes die Temperatur des Materials der Schmelzflußströme erhöht, so daß die Enden der Schmelzflußströme im Blasstrom erweicht und in einen solchen Zustand übergeführt werden, daß sie durch den Blasstrom in lange feine Fasern ausgezogen werden können.

Bei der oben beschriebenen Anordnung werden die feinen Ströme 50 derart in den hohe Temperatur aufweisenden Blasstrom B eingeführt, daß sich extrem feine Fasern mit einem Durchmesser von 2 Mikron und weniger in wirtschaftlichen Mengen wirtschaftlich herstellen lassen. Obwohl man vorzugsweise einen Blasstrom mit einer Temperatur oberhalb der Ausziehtemperatur des faserbildenden Materials zur Herstellung feiner Fasern wählt, können die Ströme 50 selbstverständlich auch in einen Strom von Dampf oder Druckluft eingeführt werden, der sich senkrecht zur Bahn der aus den Öffnungen 48 austretenden Primärkörper bewegt. Jedoch sind durch Dampf- oder Luftblasströme ausgezogene Fasern nicht so fein wie diejenigen, die durch heiße Blasströme ausgezogen wurden.

Die von dem Blasstrom mitgeführten, frisch hergestellten Fasern F bewegen sich, wie man aus Fig. 1

-τη ^Verkennt, nach unten und werden als Masse 69 auf dem

Obertrum 70 eines endlosen durchlässigen Förderers 71 gesammelt. Bei der DarstellungTiach Fig. i be'wegt /Uλ γ sich däTDbertrum 70 nach rechts. Unter dem Obertrum 70 des Förderers kann in der Bahn der nach ^l * ^ unten wandernden Fasern /^; ein Behälter 73 angeordnet sein, der somit mit dem Obertrum des Förderers eine Kammer 74 bildet. An die Kammer 74 ist eine Leitung 75 angeschlossen, die zu einem nicht gezeichneten Sauggebläse führt, welches in der Kai

ίο 74 Unterdruck erzeugt, um derart die Sammlung der^ Fasern auf dem Fördertrum 70 zu unterstützen und" die Abgase des Ausziehblasstromes abzuleiten.
Fasermasse 69 wird zwischen Druck\valzen 77
durchgeleitet, welche die Dicke der aus den Fasern¹" hergestellten Matte M bestimmen.

Gegebenenfalls kann es erforderlich sein, ein Binde-J oder anderes Überzugsmittel auf die frisch Ii
stellten Fasern aufzuljringen, um ihre Haftung im' Endprodukt sicherzustellen. Wie man aus Fig. 1 er- i kennt, sind auf gegenüberliegenden Seiten der nach unten wandernden Fasern F Applikatoren 80 vorgesehen, die Bindemittel 82 oder ein anderes Faserüberzugsmittel auf die Fasern aufbringen. Das Bindemittel kann ein sich in der Wärme absetzendes Material, vorzugsweise Phenolformaldehyd oder Harn-/ stofformaMehyd, sein. Die mit dem Bindemittel.^ od. dgl. behandelte Fasermatte wird durch einen Ofen ^ ^ oder eine Aushärtzpne geführt, um das Bindemittel hi fk/ in der Fasermatte abzusetzen.

Durch Regulierung des Luftstromes längs des Blasstromes erhält man eine Kontrollmöglichkeit über den Viskositätszustand der Ströme 50. Eine Steuerung der längs des Blasstromes durch den Abstand 43 zugeführten Luft kann in Form einer Platte 45 vorgesehen werden, die sich über den Abstand 43 abhängig von der Menge der längs des Blasstrahls zugeführten Luft erstreckt und das Ausmaß der Abschreckung oder Kühlung der Ströme 50 zu bestimmen gestattet. Die Platte 45 kann an der Gehäusewandung des Brenners 55 befestigt, aber auch gegebenenfalls einstellbar sein.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus in der Wärme erweichbaren Mineralstoffen.

Bei dieser Ausführungsform sind an jeder Seite eines gasförmigen Blasstromes Vorrichtungen zum Herausdrücken von Strömen geschmolzener Mineralstoffe, beispielsweise Glas, in den Blasstrom vorgesehen. Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung kann mit einer Schmelzvorrichtung betrieben werden, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, die jedoch eine zweite Vorrichtung zur Zuführung einer zusätzlichen Gruppe von Schmelzflußströmen in den Ausziehblasstrom aufweist. Vom Ofen hängt ein Vorherd mit zwei Durchlassen oder Kammern 42 a und 42 b herab, die das aus dem Schmelzofen kommende geschmolzene Glas od. dgl. aufnehmen. Die Wandungen der Durchlässe 42 α und 42 b bestehen aus hitzebeständigem, gegen die intensive Hitze des Schmelzflusses widerstandsfähigem Material. Sie werden gegebenenfalls durch ein Metallgehäuse 76 a bzw. 76 b umschlossen.

Die benachbarten Wandungen der Gehäuse 76 a und 76 b sind im Abstand angeordnet und nehmen den Brenner 78 zwischen sich auf. Der Brenner 78 entspricht im wesentlichen dem Brenner 55 und enthält ein Metallgehäuse 79 mit einer durch Wandungen 84 aus hitzebeständigem Material umschlossenen Brennerkammer 83. Die untere Wandung der Kammer 83 weist eine verengte öffnung 86 auf, die, wie man aus Fig. 5 erkennt, rechteckigen Grundriß besitzt.

Der Brenner 78 steht mit einem Rohr 88 zur Zuführung eines brennbaren Gemisches aus Brenngas und Luft in die Kammer 83 in Verbindung. Die rückwärtige Wandung 89 der Brennkammer 83 weist eine Vielzahl kleiner Öffnungen zur Einführung des brennbaren Gemisches in die Kammer auf und dient gleichzeitig als Schirm zur Verhinderung einer vorzeitigen Zündung des Gemisches im Einlaß 87 und in der Zuführungsleitung 88.

des Schmelzofens wird das Glas oder sonstige faserbildende Material in den Ofen in Form von vorgeformten Kugeln 102 eingeführt.

Ein sich nach oben vom Ofen erstreckendes Rohr 104 enthält einen Vorrat solcher Glaskugeln 102. Ein auf den Ofen aufgesetztes Glied 105 ist mit einem umlaufenden Ventil 107 versehen, das aufeinanderfolgende Kugeln aus dem Rohr 104 aufnimmt und über einen Durchlaß 108 in die Schmelzkammer abgibt,

Der Brenner 78 sitzt zwischen den nach unten ver- io ohne daß der Druck in der Schmelzkammer 102 da

durch beeinträchtigt wird. In der Kammer 112 sind zum Erschmelzen dieser Kugeln Heizvorrichtungen, beispielsweise in Form von Brennern 110 vorgesehen.

In der Kammer 112 wird ein oberhalb des Atmosphärendrucks liegender Druck aufrechterhalten. Dies erfolgt beispielsweise durch den Druck der aus den Brennern 110 austretenden brennenden Gase, die durch unter Druck in die Kammer durch die Leitung

laufenden, den Schmelzfluß bildenden Durchlässen 42 a und 42 b, wie man aus Fig. 4 erkennt. Eine Wandung jeder der Durchlässe 42a und 42b ist mit einer Zuführungsvorrichtung 92 aus einem Metall oder einer Metallegierung versehen, die der intensiven Hitze des Schmelzflusses widerstehen kann. Beispielsweise bestehen die Zuführungsvorrichtungen aus Platinrhodium oder Platiniridium, die sich als besonders geeignet für diese Zwecke erwiesen haben.

Jede Zuführungsvorrichtung 92 weist eine Vielzahl 20 114 eingeführten Gase ergänzt werden können. In die von Düsen 94 mit je einer Öffnung 96 auf, durch die Leitung 114 ist ein Ventil 115 zur Steuerung der der Schmelzfluß in feinen Strömen 50 austritt. Die Strömung der Druckgase in die unter Druck stehende Düsen 94 sind so angeordnet, daß die Ströme im abgeschlossene Kammer 112 vorgesehen,
wesentlichen in horizontaler Richtung in den nach Der Vorherd 120 der dargestellten Ausführungs-

unten gerichteten Blasstrom austreten. 25 form hängt unten an dem Ofen 100. Er erstreckt sich

Die Düsen 94 der Zuführungsvorrichtung sind ein-<$7?-i*inten und auswärts in Ringform, so daß ein ringander gegenüber angeordnet, so daß die aus den Düsen^j -fförmiger Durchlaß 124 entsteht. Ein Teil 123 ist mit austretenden "Ströme 50 gegeneinander in den Blas- einer Zuführungsvorrichtung 126 versehen. Die Zustrom eintreten. Wie man aus Fig. 5 erkennt, liegen führungsvorrichtung 126 weist eine Vielzahl von die öffnungen 96 der einen Gruppe in Flucht mit den 30 nach außen und radial vorstehenden Düsen 128 mit Öffnungen 96 der anderen Gruppe. Selbstverständlich jeweils einer Öffnung 130 auf, durch die die Ströme50 &

unter dem Einfluß des Überdrucks auf den Gäsvorrat in der Kammer 112 austreten.

Die Ströme werden von einem im wesentlichen 35 ringförmigen Gasblasstrom erfaßt und zu Fasern ausgezogen. Wie man aus Fig. 7 erkennt, bestehen die Vorrichtungen zur Erzeugung dieses Gasblasstromes aus vier Brennern 135, die jeweils als Ringsektor ausgebildet und zu einer im wesentlichen ring-Schmelzfluß in den Durchlässen 42a und 42 b und den 40 förmigen Brenneranordnung kombiniert sind. Jeder Zuführungsvorrichtungen 92 ausgeübte Druck treibt Brenner 135 enthält ein Metallgehäuse 137, das innen die Ströme 50 mit ziemlicher Geschwindigkeit in den mit einer hitzebeständigen Auskleidung 139 ausge-Blasstrom hinein. Wie man aus Fig. 4 erkennt, sind kleidet ist, welche die Brennkammer 140 umschließt, die Innenwandungen 76 der Durchlässe eng an den Eine Wandung jedes Brenners ist mit einer ver-

Seitenwandungen des Brennergehäuses 79 angeordnet, 45 engten bogenförmigen Öffnung 142 versehen, durch um derart den Durchstrom von längs des Blasstromes die brennende Gase oder Verbrennungsprodukte aus erzeugter Luft zu vermindern. der Brennkammer 140 des mit hoher Geschwindigkeit

Selbstverständlich können die Gehäuse 76 ο und strömenden Blasstromes mit einer Temperatur ober- 76 b auch weiter von den Brennerwandungeu entfernt halb der Ausziehtemperatur des faserbildenden Maangeordnet sein, wobei dann zwischen den Brenner- 50 terials austreten. In die Kammer 140 jedes Brenners wandungen und den Gehäusen 76 a und 76 b vorteil- wird über Rohre 145 ein brennbares Gemisch einhaft Platten oder Prallbleche zur Verminderung und geführt. Die Rohre stehen mit einem Vorrat dieses Steuerung der längs des Blasstromes induzierten Luft brennbaren Gemisches, beispielsweise aus Brenngas angeordnet sind. Die derart von dem Blasstrom mit- und Luft, in Verbindung.

geführte Luft schreckt, wie bereits im Zusammenhang 55 Das Gemisch verbrennt in der Kammer 140, und die

dabei entstehenden brennenden Gase

können die Öffnungen der einen Gruppe auch bezüglich der Öffnungen der anderen Gruppe versetzt sein, so daß die Schmelzflußströme in verschiedene Zonen des Blasstromes eintreten.

Durch die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Anordnung kann eine große Menge Schmelzflußmaterial in einen einzigen, durch die Öffnung 96 austretenden länglichen Blasstrom eingeführt werden. Der auf den

mit der Beschreibung der Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 erwähnt, die Ströme 50 ab, so daß diese zäher werden. Durch Verminderung und Regelung der mitgerissenen Luftströme läßt sich der

entstehenden brennenden Gase erfahren eine starke Ausdehnung und erreichen Temperaturen bis zu 1600° C und mehr, wobei sie mit hoher Geschwindigkeit durch die verengte öffnung 142 austreten.

Viskositätszustand der Ströme 50 genau einregeln, 60 Wie man aus Fig. 7 erkennt, liefern die verschiedenen

und die Ströme treten in den Blasstrom unter für den Auszugsvorgang optimalsten Bedingungen ein.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsiorm einer Vorrichtung zur Zuführung von Strömen

bogenförmigen öffnungen schließlich einen im wesentlichen ringförmigen Blasstrom. Der aus den Öffnungen 142 austretende ringförmige Blasstrom trifft auf die aus den Öffnungen 130 austretenden Schmelz

geschmolzenen Materials in radialer Richtung in 65 flußströme im wesentlichen senkrecht auf.

einen im wesentlichen ringförmigen Gasausziehblasstrom. Diese Anordnung weist einen unter Druck stehenden Schmelzbehälter 100 auf, in dem sich ein Vorrat des geschmolzenen faserbildenden Materials

Die Menge der durch die Geschwindigkeit des gasförmigen Blasstromes mitgerissenen Luft kann durch eine Ringplatte 148 im Wege der Luftströmung zwischen der Zuführungsvorrichtung 126 und den Innen-

11a befindet. Bei der dargestellten Ausführungsform 70 wandungen der Brennergehäuse 137 geregelt werden.

Diese Breite der Platte 148 und ihre Lage lassen sich einstellen oder ändern, um derart die gewünschte Verminderung des induzierten Luftstromes zu erhalten. Die Ströme 50 b bewegen sich in radialer Richtung im wesentlichen horizontal unter dem Einfluß des auf dem Schmelzfluß lastenden Druckes.

Die ausgezogenen Fasern werden von dem ringförmigen Blasstrom nach unten in Form einer zylindrischen Fasersäule 150 geführt. Die Fasern werden auf dem Obertrum 70' eines durchlässigen Förderers entsprechend dem Förderer nach Fig. 1 gesammelt. Unter dem Fördertrum 70' ist eine Saugkammer 74' vorgesehen, die die Sammlung der Fasern auf dem Förderer unterstützt und die Abgase des Blasstromes abführt.

Fig. 8 ist eine L^Tnteransicht einer der Fig. 7 ähnlichen Anordnung, wobei jedoch die Brenneranordnung als kontinuierlicher Ringbrenner 135' ausgebildet ist. Der Brenner 135' weist eine kontinuierlich ringförmige Brennkammer auf, aus der verbrannte Gase oder Verbrennungsprodukte durch eine kontinuierliche, ringförmige verengte Austrittsöffnung 152 austreten. Die Schmelzflußströme werden durch die öffnungen in den Düsen 128, ähnlich wie bei der Vorrichtung nach Fig. 6, abgegeben. Das brennbare Gemisch wird der Brennkammer des Brenners 135' durch die mit einem Vorrat von beispielsweise Brenngas und Luft in Verbindung stehenden Leitungen 145' zugeführt. Die Ströme 50 & werden durch den ringförmigen, durch die öffnung 152 ausgetretenen Blasstrom in ähnlicher Weise, wie im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 beschrieben, zu feinen Fasern ausgezogen.

Fig. 9 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Schmelzofen 10 c dient zur Aufnahme der Glasschmelze, wobei die Ausgangssubstanzen in ähnlicher Weise wie bei den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 6 zugeführt werden. Der Ofen 10 c ist mit einem Vorherd 155 versehen. Der Vorherd 155 weist Schenkel 158 und 159 auf. Der Teil 158 ist mit einem nach unten verlaufenden Durchlaß 160 und der Teil 159 mit einem ähnlichen Durchlaß 162 versehen.

Die Teile 158 und 159 tragen jeweils einen ringförmigen Teil 161. Der Teil 161 ist mit einer Ringkammer 163 \'ersehen, die mit beiden Durchlässen 160 und 162 in Verbindung steht und das Schmelzgut aus dem Ofen 10 c aufnimmt. Im Teil 161 befindet sich eine ringförmige Zuführungsvorrichtung 164 mit Düsen 165, die sich radial nach innen von der ringförmigen Zuführungsvorrichtung 164 erstrecken. Die Düsen 165 weisen öffnungen 167 auf, durch die das Schmelzgut in der ringförmigen Kammer 163 unter Druck in Form von Strömen 50 c austritt.

Das Schmelzgut in den Durchlässen 160 und 162 und in der Ringkammer 163 steht unter einem größeren Druck, als dem Normalspiegel in den Durchlässen 160 und 162 entspricht. Der Teil 155 des Vorherdes ist mit einer zylindrischen Bohrung 174 versehen. Durch eine öffnung in der oberen Wandung der Schmelzkammer 10 c ragt eine Welle 176, die mit einem Bund 177 zur Halterung auf der oberen Wandung versehen ist.

Die Welle 176 ragt in die Kammer 174 und weist ein Paar von Flügeln 180 und 182 auf. Die Flügel 180 und 182 besitzen wendeiförmige Steigung, so daß bei ihrem Umlauf in der richtigen Richtung ein Druck auf das Schmelzgut in den Durchlässen 160, 162 und in der Kammer 163 ausgeübt wird. Die Welle 176 kann durch einen nicht gezeichneten Elektromotor oder eine andere Vorrichtung angetrieben werden, so daß die Flügel 180 und 182 umlaufen.

Durch diese Vorrichtung läßt sich ein wesentlicher Druck auf das Schmelzgut in der ringförmigen Zuführungsvorrichtung 164 ausüben, durch den die feinen Glasströme 50c im wesentlichen in horizontaler Richtung in einem Blasstrom herausgedrückt werden, wie man aus Fig. 10 erkennt. Der Druck läßt sich durch Regeln der Umlaufgeschwindigkeit der Glieder 180 und 182 steuern.

Im Raum zivischen den herunterhängenden Schenkeln 158 und 159 der Zuführungsvorrichtung befindet sich ein Brenner 186. Dieser Brenner enthält einen Metallmantel 188, der mit gegen hohe Temperaturen widerstandsfähigem Material 189 ausgekleidet ist, so daß eine Kammer 190 entsteht. Das rückwärtige Ende des Brenners ist mit einem Glied 193 versehen, welches eine Verteilerkammer 195 abschließt, in die ein brennbares, durch die Leitung 197 zugeführtes Gemisch eingeführt wird. Die rückwärtige Wandung 200 der Kammer 190 weist eine Vielzahl kleiner öffnungen 202 auf, durch die das brennbare Gemisch in die Kammer 190 eintritt und die gleichzeitig als Schutzschirm zur Verhinderung einer frühzeitigen Zündung in der Kammer 195 dient.

Der untere Bereich des Brenner 186 ist mit einer verengten kreisförmigen öffnung 205 versehen, deren Querschnitt ein Viertel bis ein Achtel der Querschnittsfläche der Kammer 190 beträgt. Das brennbare Gemisch wird in der Brennkammer 190 unter vergleichsweise niedrigem Druck zugeführt und in der Kammer im wesentlichen vollständig verbrannt. Die brennenden Gase erfahren eine starke Ausdehnung und erhitzen sich auf Temperaturen von 1600° C und darüber, d. h. bis über die Erweichungstemperatur des Glases.

Die brennenden Gase treten aus der Kammer 190 durch die verengte Öffnung 205 als zylindrischer Blasstrom 52 aus, in den die Schmelzflußströme 50c eintreten, wobei der Blasstrom sich im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsebene der Ströme 50c nach unten bewegt. Die Ströme 50 c werden durch die Hitze und die Geschwindigkeit der Gase des Blasstromes zu feinen Fasern ausgezogen.

Wie man aus Fig. 9 erkennt, werden die ausgezogenen Fasern F in dem nach unten strömenden Blasstrom mitgeführt und auf dem Obertrum 70 c eines durchlässigen Förderers, ähnlich dem nach Fig. 1, gesammelt. Unter dem Fasersammelbereich befindet sich eine Saugkammer 74 c zur Unterstützung der Sammlung der Fasern und Abführung der Abgase des Blasstromes.

Selbstverständlich können die Druckvorrichtungen 180 und 182 nach Fig. 9 auch bei den anderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verwendung finden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 kann man die Glaszuführungsvorrichtungen und die Druckerzeugungsvorrichtungen nach Fig. 1 und 6 verwenden an Stelle oder zusätzlich zu den in Fig. 9 dargestellten druckaufbringenden mechanischen Vorrichtungen.

Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform ist der Schmelzofen 210 mit einem horizontal verlaufenden Vorherd 212 versehen. Der Glasvorrat wird in der Kammer 214 des Ofens durch ein Rohr 216 eingeführt, das im Abstand angeordnete Ventile 218 aufweist, durch die das Ausgangsmaterial ohne wesentliche Druckänderungen in die Kammer zugeführt wird. Die Brenner 220 oder andere geeignete

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Vorrichtungen dienen dazu, das Ausgangsmaterial in den geschmolzenen Zustand zu überführen.

Im Vorherd können Zusatzbrenner oder -heizvorrichtungen 222 vorgesehen sein, um das Glas auf der gewünschten Viskosität zu halten. Schmelzofen und Vorherd werden in geeigneter Weise unter Druck gesetzt. Die aus dem Brenner 220 und 222 austretenden Gase können dazu Verwendung finden und/oder man führt über die Leitung 226 weitere, unter Druck stehende Gase in die Kammer 224 ein. Zur Regelung des Druckes in der Kammer 214 werden der Leitung 226 zugeordnete Ventile 228 vorgesehen, die entweder von Hand oder automatisch betätigt werden. Ein zwischen der Ofenkammer 214 und dem Vorherd angeordneter herunterhängender Wandungsteil 230 dient als Schäumblock, wobei das geschmolzene Material durch die Öffnung 232 aus der Schmelzkammer in den Vorherd fließt. In der Wandung 230 können zum Ausgleich der Drücke in der Kammer 214 und im Vorherd 212 Öffnungen 234 vorgesehen sein. Eine Wandung des Vorherdes 212 ist mit einer Zuführungsvorrichtung 236 mit Düsen 238 versehen, durch die Ströme 50 rf in einen Blasstrom B 3 austreten. Der Blasstrom besteht aus in einer Kammer 57 d eines Brenners 55 rf verbrannten brennbaren Gasen. Der Brenner nach Fig. 12 weist den gleichen Aufbau wie der Brenner 55 rf nach Fig. 1 auf. Die Schmelzflußströme 50 rf werden durch die intensiven heißen, mit hoher Geschwindigkeit strömenden Blasströme B 3 in der gleichen Weise wie die Ströme 50 nach Fig. 1 in Fasern ausgezogen.

Bei allen dargestellten Zuführungsvorrichtungen kann elektrischer Strom durch die Vorrichtungen hindurchgeschickt werden, um das Material in der Zuführungsvorrichtung zur genauen Einstellung der Viskosität des Schmelzflusses an der Austrittsstelle zu erhitzen. Während an Hand der Beispiele verschiedene Vorrichtungen zur Aufbringung des Druckes auf den Glasvorrat erläutert wurden, ist es selbstverständlich, daß auch noch andere Vorrichtungen zur Erzeugung eines Druckes auf den Schmelzfluß möglich sind. Der auf den Glasvorrat aufgebrachte Druck soll so groß sein, daß die Schmelzflußströme im wesentlichen horizontal vorstehen und mit den Gasen des Blasstromes im wesentlichen unter rechtem Winkel zusammentreffen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern aus in d^r Wärme erweichbaren faser.-bildenden Mineralstoffen, bei dem Schmelzfluß- ⁷¹J yy ströme aus einem VorfaF in die Bahn eines" mit hoher Geschwindigkeit strömenden gasförmigen Blassjromjäs^lmter Druck eingeführt werden, da-

1 gekennzeichnet7""3aß dalF~ünter Druck eingeführte, faserbildende Material im wesentl]chen_ senkrecht zur Strömungsricfttung des mit hoher Geschwindigkeit strömenden gasförmigen Blasig J-W stromes eingeführt wird. "" \.' 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- yd W zeichne^ daß der gasförmige Blasstrom eine T^n^ θψ{ T peratur oberhalb der Erweichungstemperatur des "Vu-Q i/j faserbildenden Ausgangsmaterials aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit hoher Ge-' ^ w schwindigkeit strömende gasförmige Blasstrom im allgemeinen nach unten verläuft und die Schmelzflußströme im allgemeinen ho££zontal in den Blasstrom eintreten.

4. Verfahren nach einem der vorhergehendeil Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzflußströme von wenigstens zwei Seiten in die Bahn des mit hoher Geschwindigkeit strömenden gasförmigenBlasstromes eingeführt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schmelzflußstromes durch Regelung des Druckes im Vorratsbehälter geändert werden kann.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (10) des geschmolzenen Ausgangsmaterials (11) eine Zuführungsvorrichtung (44) mit einer Vielzahl von Öffnungen (46, 48) aufweist, durch die der SchmelzfluB (50) unter Druck senkrecht zur Richtung eines aus einem Brenner (55) od. dgl. austretenden gasförmigen Blasstrahls (B) herausgedrückt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung (55) zur Erzeugung des mit hoher Geschwindigkeit strömenden gasförmigen Blasstromes (B) Mittel (45) zur Beschränkung oder Kontrolle der durch die Geschwindigkeit des Blasstromes mitgerissenen Luft zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter des Schmelzgutes (42a, 42fc) an jeder Seite de's Blasstromes Zuführungsvorrichtungen (92) zur Aufnahme des Schmelzflusses aufweist, aus denen die Ströme (50) von gegenüberliegenden Seiten in den Blasstrom eintreten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zuführungsvorrichtung (92) eine Vielzahl von Öffnungen (94) aufweist, durch die Schmelzflußströme im wesentlichen horizontal in den auf Temperaturen oberhalb der Erweichungstemperatur des faserbildenden Materials gehaltenen gasförmigen Blasstrom eintreten.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Blasstrom aus einer verengten Öffnung (60, 86, 142, 205) einer Brennkammer (57, 83, 140, 190) austritt, in der ein brennbares_Gemisch verbrannt wird.

11. Verfahren nach einigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzflußströme radial von außen nach innen in den senkrecht und zentral zu den Schmelzflußströmen verlaufenden, zylinderförmigen Blasstrom gerichtet sind.

12. Verfahren nach einigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzflußströme radial von innen nach außen in den senkrecht und konzentrisch zu den Schmelzflußströmen verlaufenden, ringförmigen Blasstrom gerichtet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 707 934, 938 745:
USA.-Patentschrift Nr. 2 699 631.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen