DE1275721B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus mineralischen Werkstoffen, wie Glas - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a-6/30

Nummer: 1275 721

Aktenzeichen: P 12 75 721.0-45 (C 20635)

Anmeldetag: 26. Januar 1960

Auslegetag: 22. August 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus mineralischen Werkstoffen, wie Glas, bei dem der Werkstoff in geschmolzenem Zustand aus einem Drehkörper durch in dessen Mantel vorgesehene Öffnungen ausgeschleudert wird und die so ausgeschleuderten Werkstoffströme unter der Einwirkung von heißen Gasströmen ausgezogen werden.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens kann der Drehkörper in seinem Mantel eine oder mehrere Reihen von Schleuderöffnungen aufweisen. Für eine Faserherstellung in industriellem Ausmaß muß man den Drehkörpermantel mit einer möglichst großen Zahl von Schleuderöffnungen versehen. Da man in einer Reihe nur eine bestimmte maximale Zahl von Schleuderöffnungen anbringen kann, muß man zur Erzielung der genannten großen Zahl von Schleuderöffnungen sehr viele Reihen von Schleuderöffnungen übereinander anbringen. Dies führt zu einer entsprechenden Vergrößerung der Höhe des Drehkörpermantels. Versuche haben ergeben, daß bei einer Vergrößerung der Zahl der Reihen der Schleuderöffnungen über beispielsweise zwanzig sich gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich der Qualität und vor allem hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der erzeugten Fasern ergeben. Dies liegt daran, daß der am Drehkörpermantel oder in dessen Nähe entlangströmende heiße Gasstrom kalte Gase aus der umgebenden Atmosphäre ansaugt. Hierdurch können die Gastemperaturen nur auf sehr schwierige Weise genügend hoch gehalten werden, um das notwendige Aufheizen der Glasströme, die aus den Öffnungen der unteren Reihen ausgeschleudert werden, zu erreichen. Insbesondere diese Glasströme sind im allgemeinen bereits zu kalt, um ohne Aufheizen ein Ausziehen unter günstigen Bedingungen zu gestatten.

Bekannt ist die Verwendung zusätzlicher strömender Gase oder brennbarer Gemische (siehe französische Patentschrift 1156 615). Bei diesem bekannten Verfahren mischen sich die zusätzlichen Gase oder brennbaren Gemische mit der aus der umgebenden Atmosphäre angesaugten (induzierten) Luft und entzünden sich. Die Wärme beim Verbrennungsvorgang erhöht die Wärme der ausziehenden Gasströme. Auf diese Weise erfolgt bei dem bekannten Verfahren eine Wiederaufheizung der ausziehenden Gasströme, die zunächst nach ihrem Austritt aus der Verbrennungskammer mehr oder weniger abgekühlt sind. Diese zunächst erfolgende Abkühlung der ausziehenden Gase wird beim Verfahren bzw. der Vorrichtung gemäß der genannten französischen Patentschrift nicht verhindert, zumal

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
von Fasern aus mineralischen Werkstoffen,
wie Glas

Anmelder:

Compagnie de Saint Gobain,

Neuilly sur Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Scheller, Patentanwalt,

5100 Aachen, Wilhelmstr. 33

Als Erfinder benannt:
Marcel Levecque,
Saint-Gratien Seine-et-Oise;
Maurice Charpentier,
Rantigny, Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 27. Januar 1959 (785 099)

dies auch gar nicht das Ziel bei diesem bekannten Verfahren bzw. bei dieser bekannten Vorrichtung ist. Dieses Ziel ist die Vergrößerung der Länge der wirksamen Ausziehzone unterhalb des Drehkörpers.

Hierzu wird beim bekannten Verfahren bzw. bei der bekannten Vorrichtung in dieser Zone die Erhöhung der Temperatur der Ausziehgasströme hervorgerufen, und die Kanalisation dieser Ströme wirkt derart, daß die ausziehenden Gase in dieser Zone eine Beschleunigung erfahren. Bei der Anordnung gemäß den F i g. 14, 15 und 16 der französischen Patentschrift 1156 615 sind die zusätzlichen Gasströme derart gerichtet, daß sie eine Art Venturiführung bilden, in deren Innerem der Ausziehgasstrom begrenzt wird, wodurch dessen Geschwindigkeit vergrößert wird. Hierzu sind die zusätzlichen Ströme in einer Richtung gerichtet, die mit den Ausziehgasströmen einen Winkel bildet. Daraus folgt eine beträchtliche Vergrößerung der durch Induktion in den ausziehenden Gasstrom eingeführten Luftmenge in der Zone unmittelbar über der Stelle, wo die zusätzlichen Gasströme auf den Ausziehstrom auftreffen. Diese bekannte Vorrichtung gemäß der genannten französischen Patentschrift bewirkt also in ganz besonderem Maße eine Vennehrung der in den Ausziehgasstrom eintretenden Luftmenge, wodurch in der genannten Zone vor dem Auftreffen der zusätz-

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lichen Gasströme die Abkühlung der ausziehenden ob diese Fasern Materialströmen aus den oberen

Gase vermehrt, nicht aber beseitigt wird. Reihen oder aus den unteren Reihen des Drehkör-

Durch Versuche wurde festgestellt, daß vom pers entstammen, und daß bei entsprechend großer

Standpunkt der Gleichmäßigkeit der Eigenschaften Mantelhöhe des Drehkörpers die ausgebrachte Faserder hergestellten Fasern eine nachträgliche Erhöhung 5 menge sehr groß sein kann.

der Temperatur der Ausziehgase ebenso ungünstige Der oder die äußeren Gasströme können die

Folgen hat, wie sie bei der Abkühlung der Gase gleiche oder eine andere Zusammensetzung und/

gegeben sind, das heißt, daß die erzeugten Fasern oder Geschwindigkeit und/oder Temperatur wie die

auch nicht entfernt gleichmäßige Eigenschaften Ausziehgasströme haben.

haben. Darüber hinaus ist durch die genannten Ver- io Als Ausziehgasströme können aus einer mit dem

suche festgestellt worden, daß man ohnehin bestrebt Drehkörper gleichachsigen Austrittsöffnung einer

sein muß, die Temperatur der ausziehenden Gase in Verbrennungskammer kommende, sich entspannende

der gesamten Mantelzone des Drehkörpers so hoch Gase verwendet werden.

wie möglich zu halten. Es ist nämlich keineswegs zu Eine Ausführungsart der Vorrichtung zur Durchbefürchten, daß die Temperatur der Ausziehgase in 15 führung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist erfinder Höhe des Drehkörpers zu hoch sein könnte. dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die gleich-Vielmehr ist das Gegenteil der Fall. achsig zum Drehkörper liegende Austrittsöffnung der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das die Ausziehgasströme liefernden Verbrennungskameingangs beschriebene Verfahren so zu leiten und die mer von Brennern umgeben ist, die mit Brennstoff Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens so ao und Sauerstoff gespeist werden und aus denen Flamauszubilden, daß auch bei Drehkörpern mit großer men austreten, die schräg auf die Ausziehgasströme Mantelhöhe bzw. einer großen Anzahl von Reihen hin oder parallel zu diesen gerichtet sind,
von Schleuderöffnungen übereinander sämtliche er- Eine andere Ausführungsart der erfindungsgezeugte Fasern eine gleichmäßige und gute Qualität mäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß haben und daß hierzu der Temperaturabfall der aus- 25 der die Ausziehgasströme liefernden Verbrennungsziehenden Gase entlang dem Drehkörpermantel ver- kammer eine zweite Verbrennungskammer zugeordmieden oder zumindest verringert wird. net ist, deren Austrittsöffnung oder -öffnungen an

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren er- der Außenseite der Austrittsöffnung oder -öffnungen findungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Kammer münden.
Ausziehgasströme von ihrem Austritt aus der Ver- 30 Die Ausführungsart gestattet, die beiden konzenbrennungskammer an von einem oder mehreren irischen Gasströme hinsichtlich Geschwindigkeit und Strömen heißer Gase oder Flammen derart umgeben Temperatur getrennt zu regeln, z. B. durch wahlsind, daß die Ausziehgasströme über die ganze Höhe weise Veränderung des Verhältnisses Brennstoffdes Umfangsmantels des Drehkörpers auf einer im Sauerstoff (Luft). So kann man den äußeren Gaswesentlichen konstanten Temperatur gehalten 35 strom in reduzierender Verbrennung regem und eine werden. Verbrennung auf seinem ganzen Weg sicherstellen,

Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind die Aus- während eine oxydierende Atmosphäre in Berührung

ziehgasströme von ihrem Austritt aus der Verbren- mit dem Drehkörpermantel und eine genau be-

nungskammer an von heißen Gasen umgeben. Diese stimmte Temperatur in der Entstehungszone der

heißen Gase werden durch Induktion in das Innere 40 Fasern aufrechterhalten werden,

der Ausziehströme hineingerissen. Dabei kann eine Die Vorrichtung mit zwei Verbrennungskammern

Abkühlung der Ausziehgasströme nicht erfolgen, da kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die

die induzierten Gase heiß sind. Der Schutz der Aus- Austrittsöffnungen der beiden Verbrennungskam-

ziehgasströme durch diese Atmosphäre heißer Gase mern getrennt sind oder zu einer gemeinsamen öff-

vom Austritt der Ausziehgasströme aus der Ver- 45 nung ineinander übergehen.

brennungskammer an bewirkt, daß im Gegensatz zum Die Vorrichtung mit zwei Verbrennungskammern Verfahren gemäß der französischen Patentschrift kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die 1156 615 beim erfindungsgemäßen Verfahren von zweite Verbrennungskammer mit Gas gespeist wird, Anfang an eine Abkühlung der Ausziehgasströme welches der Hauptverbrennungskammer entnommen nicht vorhanden ist. Daher ist es auch beim erfin- 50 wird. Hierzu kann die zweite Verbrennungskammer dungsgemäßen Verfahren nicht nötig, die Auszieh- durch Kanäle mit der ersten Kammer verbunden gasströme nachträglich wieder zu erwärmen, da ihre sein und aus dieser mit Brennstoff-Sauerstoff-GeTemperatur im wesentlichen auf derselben Höhe misch gespeist werden. Auf diese Weise ergibt sich gehalten werden kann, die die Gase beim Austritt ein Geschwindigkeitsgradient zwischen dem äußeaus der Verbrennungskammer haben. Die Tempera- 55 ren Teil der Gasströme und dem Drehkörpermantel, tür der Gasströme kann also konstant gehalten wer- wodurch die Ansaugung von kalten Gasen zusätzden über die ganze Höhe des Umfangsmantels, auch lieh verringert wird.

wenn diese Höhe groß ist. Es ist somit möglich, für Die Vorrichtung mit zwei Verbrennungskammern das Ausziehen Gase zu benutzen, die eine Tempera- kann außerdem dadurch gekennzeichnet sein, daß tür haben, die so hoch wie möglich ist und die 60 die Austrittsöffnungen der zweiten Kammer parallel äußerst günstig ist für das hier in Frage kommende zu denjenigen der ersten Kammer liegen.
Ausziehverfahren. Sie kann statt dessen dadurch gekennzeichnet sein, Die Vergleichmäßigung der Temperatur in der daß die Austrittsöffnungen der zweiten Kammer sich Umgebung der Mantelfläche des Drehkörpers, auch in einem solchen Winkel erstrecken, daß die aus wenn diese eine große Höhe und viele Reihen von 65 ihnen austretenden Gasströme gegen die Ausziehgas-Schleuderöffnungen übereinander hat, führt dazu, ströme hin gerichtet sind.

daß Fasern hergestellt werden können, die eine sehr Die Vorrichtung mit zwei Verbrennungskammern

gute und sehr gleichmäßige Qualität haben, einerlei, kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die

Austrittsöffnungen beider Kammern sich auf der gleichen Höhenlage befinden.

Sie kann statt dessen dadurch gekennzeichnet sein, daß die Austrittsöffnungen beider Kammern sich auf verschiedenen Höhenlagen befinden.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf diese Ausführungsbeispiele bzw. auf die Zeichnung, beinhaltet aber zugleich eine weitere allgemeine Darstellung der Erfindung.

Bei den folgenden Ausführungen ist angenommen, daß der Gasstrom, der längs des Drehkörpermantels geschickt wird und die Ausziehung der Werkstoffströme zu Fasern bewirkt, in einer Verbrennungskammer 1 erzeugt wird, der eine Mischkammer 2 für Brennstoff und Sauerstoff vorgeschaltet ist, wobei beide Kammern durch ein Gitter 3 verbunden sind. Die Verbrennungskammer 1 ist ringförmig, und ihre Austrittsöffnung 4, die von einem durchgehenden Schlitz oder von dicht nebeneinanderliegenden Löchern gebildet ist, ist in üblicher Weise derart angeordnet, daß der durch sie austretende heiße Gasstrom 5 längs des Drehkörpermantels 6 über dessen ganze Höhe streicht.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung ist gleichachsig mit der Verbrennungskammer 1 ein Brenner 7 vorgesehen, der an seiner Austrittsöffnung 8 Flammen 9 erzeugt, welche den Gasstrom 5, der aus der Verbrennungskammer 1 kommt, umhüllen. Die öffnung 8 des Brenners, die von einem durchgehenden Schlitz oder von dicht nebeneinanderliegenden Löchern gebildet ist, kann auf der gleichen oder auch auf einer anderen Höhe liegen als die Austrittsöffnung 4 der Verbrennungskammer 1. Die öffnung 8 kann senkrecht oder auch geneigt verlaufen, so daß die aus dem Brenner tretenden Flammen entweder parallel zu den aus der öffnung 4 tretenden heißen Gasen oder auch in einem Winkel zu diesen hin gerichtet sind.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Verbrennungskammer 1 eine zweite Kammer

10 als Hilfsverbrennungskammer mit Mischkammer

11 und Gitter 12 zugeordnet. Die Austrittsöffnung 13 dieser Hilfskammer liegt dicht neben der Austrittsöffnung 4 der Hauptverbrennungskammer. Auf diese Weise erhält man am Austritt der beiden öffnungen 4 und 13, die an ihrem unteren Ende praktisch einen gemeinsamen Schlitz bilden, einen Gasstrom, der hinsichtlich Geschwindigkeit und Temperatur unhomogen ist, weil es möglich ist, die Ausströmmengen und die Verhältnisse Brennstoff-Sauerstoff (Luft) für die beiden Kammern verschieden zu regeln.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 wird die zweite Verbrennungskammer 15 mit Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch durch Kanäle 16 aus der Verbrennungskammer 1 gespeist. Der Austritt der heißen Gase aus der Kammer 15 findet durch eine öffnung 17 statt, die in einem gewissen Abstand von der Austrittsöffnung 4 der Hauptverbrennungskammer 1 liegt. Die aus der öffnung 17 austretenden heißen Gase 18 umgeben die heißen Gase 5 und werden von letzteren angesaugt. Die Öffnung 17 kann dabei auf der gleichen oder auf einer anderen Höhe liegen wie die öffnung 4.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform ist der die Verbrennungskammer 1 enthaltende Körper nach unten durch einen Teil 19 verlängert, der den Drehkörper konzentrisch umgibt. In diesem Teil 19 ist ebenfalls eine Hilfsverbrennungskammer 20 vorgesehen, die eine Austrittsöffnung 21 aufweist, durch welche die heißen Gase 22 ausströmen. Diese Öffnung 21 ist derart geneigt, daß die aus ihr austretenden heißen Gase 22 gegen den Drehkörpermantel hin gerichtet sind.

Auf diese Weise wird über eine gewisse Höhe des Drehkörpermantels ein körperliches Hindernis gebildet, welches das Ansaugen kalter Luft verhindert. Im Bereich des unteren Teiles des Drehkörpermantels verhütet der heiße Gasstrom 22 das Ansaugen kalter Luft.

Wie aus den Figuren ersichtlich, ist es vorteilhaft, die Lippen der Schlitze oder Öffnungen aus Metallteilen zu bilden, die einen Kühlmittelumlauf aufweisen.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus mineralischen Werkstoffen, wie Glas, bei dem der Werkstoff in geschmolzenem Zustand aus einem Drehkörper durch in dessen Mantel vorgesehene öffnungen ausgeschleudert wird und die so ausgeschleuderten Werkstoffströme unter der Einwirkung von heißen Gasströmen ausgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausziehgasströme von ihrem Austritt aus der Verbrennungskammer an von einem oder mehreren Strömen heißer Gase oder Flammen derart umgeben sind, daß die Ausziehgasströme über die ganze Höhe des Umfangsmantels des Drehkörpers auf einer im wesentlichen konstanten Temperatur gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die äußeren heißen Gasströme die gleiche oder eine andere Zusammensetzung und/oder Geschwindigkeit und/oder Temperatur wie die Ausziehgasströme haben.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausziehgasströme aus einer mit dem Drehkörper gleichachsigen Austrittsöffnung einer Verbrennungskammer kommende, sich entspannende Gase verwendet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichachsig zum Drehkörper (6) liegende Austrittsöffnung (4) der die Ausziehgasströme (5) liefernden Verbrennungskammer (1) von Brennern (7) umgeben ist, die mit Brennstoff und Sauerstoff gespeist werden und aus denen Flammen (9) austreten, die schräg auf die Ausziehgasströme hin oder parallel zu diesen gerichtet sind (F i g. 1).

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ausziehgasströme liefernden Verbrennungskammer (1) eine zweite Verbrennungskammer (10; 15; 20) zugeordnet ist, deren Austrittsöffnung oder -öffnungen (13; 17; 21) an der Außenseite der Austrittsöffnung oder -öffnungen (4) der ersten Kammer (1) münden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (4, 13) der beiden Verbrennungskammern (1, 10) zu

einer gemeinsamen Öffnung ineinander übergehen (Fig. 2).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verbrennungskammer (15) durch Kanäle (16) mit der ersten Kammer (1) verbunden ist und aus dieser mit Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch gespeist wird (Fig. 3).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen der zweiten Kammer parallel zu den- jenigen der ersten Kammer liegen (Fig. 3).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen der zweiten Kammer sich in einem solchen Winkel erstrecken, daß die aus ihnen austre-

tenden Gasströme gegen die Ausziehgasströme hin gerichtet sind (Fig. 4).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen beider Kammern sich auf der gleichen Höhenlage befinden (Fig. 2; 3).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen beider Kammern sich auf verschiedenen Höhenlagen befinden (F i g. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 429 554;
französische Patentschrift Nr. 1156 615.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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