DE2729860C3 - Düse für eine Glasfaserspinnvorrichtung - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Glasfasern wird eine Düse verwendet, die das geschmolzene, das Material für die Glasfasern darstellende Glas enthält Die Düse ist an ihrem unteren Ende mit einer Lochplatte mit 400 bis Öffnungen versehen. Das geschmolzene Glas in der Düse wird durch die öffnungen mittels des Statischen Gefälledrucks und infolge der Viskosität gedrückt und bildet eine Anzahl von Glaskonussen, die dann mechanisch zu Fäden ausgezogen werden.

Dieses Verfahren ist jedoch insofern mit Schwierigkeiten verbunden, als die Lochplatte im Laufe der Zeit aufgrund der kombinierten Wirkung des Gewichtes des geschmolzenen Glases in der Düse, der beim Spinnen vorliegenden Zugkräfte, der hohen Spinntemperaturen, die Werte von 1100 bis 1300° C in der Regel erreichen _n zu einem Durchbiegen oder Verformen neigt, so daß die Lochplatte eine konvexe Gestalt annimmt Die Durchbiegung der Lochplatte fahrt zu Unterschieden in den von den Glaskonussen, die von der Lochplatte herabhängen, abgegebenen Wärmestrahlungsmengen, insbesondere zwischen den nahe dem Umfang der Lochplatte und nahe dem Lochplattenmittelpunkt angeordneten öffnungen, was ein unstetiges Verspinnen zur Folge hat

ίο Desweiteren beeinträchtigt die Durchbiegung der Lochplatte die Stabilität der Glaskonusse wegen des Vorliegens einer größeren Kraftkomponente, die dip Glaskonusse in Querrichtung längs der Lochplatte ziehen will, so daß die Glaskonusse zusammenfallen.

is Insbesondere bedingt die Durchbiegung der Lochplatte das Ausbilden eines Überflutens, indem die Konusse durch Kapillarwirkung längs der Unterseite der Lochplatte kriechen und sich mit benachbarten Konussen verbinden. Sobald das Überfluten stattfindet, ist es sehr schwierig, den Fluß von getrennten Glaskcnussen wieder zu erhalten.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen und auch praktisch angewendet Dazu gehört z. B. die Erhöhung des

Abstandes zwischen benachbarten öffnungen, eine Verdickung der Lochplatte selbst und das Vorsehen von Verstärkungsrippeji- auf der Lochplatte. Diese Vorgehensweisen haben sich jedoch nicht als zufriedenstellend erwiesen, da die Abmessung der Düse unzulässig groß wird und dadurch die gleichförmige Erwärmung des durch die Düse gehaltenen geschmolzenen Glases eine Beeinträchtigung erfährt Hierdurch nämlich wird die Konsistenz der Glasströmung ungleichmäßig, was zu einem Brechen der Glasfasern führt oder, falls die Glasfasern nicht brechen sollten, der Durchmesser der Fasern in unangemessener Weise fluktuiert, wodurch die Festigkeit der Fasern herabgesetzt wird. Da weiter die Lochplatte aus Platin besteht, führt die größere Abmessung der Düse unausweichlich zu erheblich höheren Installationskosten, die nur durch einen erhöhten Preis für das Produkt ausgeglichen werden können.

An eine Vergrößerung des Ausstoßes durch Verdikkung der öffnungen und an eine Herabsetzung der

■»5 Installationskosten durch Verkleinerung der Düsenabmessung besteht gegenwärtig ein erheblicher Bedarf. Daher werden heute Düsen mit Lochplatten verwendet, die 2000 bis 6000 glatte Bohrungsöffnungen aufweisen, welche so dicht, z. B. in einem Abstand von 3 mm oder

so weniger, angeordnet sind, daß die aus den glatten Bohrungsöffnungen austretenden Glaskonusse sich miteinander verbinden und zu dem vorgenannten Überflutungszustand führen, wenn keine geeigneten Mittel vorgesehen sind, die getrennte Konusströme beibehalten.

Um ein gutes Verspinnen unter Verwendung von solchen Düsen mit dicht angeordneten glatten Bohrungsöffnungen zu erhalten, ist es daher erforderlich, das Überfluten an der Unterseite der Lochplatte durch das fließende Glas oder das unerwünschte Verbinden der Glaskonusse miteinander zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird in der US-PS 39 05 790 die Verwendung von Luftdüsen vorgeschlagen, die einen Kühlluftstrom nach oben abgeben, um die Unterseite der Lochplatte

*>s und die Oberfläche der ausfließenden Glaskonusse zu kühlen, wodurch die Viskosität der Glaskonusse ansteigt und damit ein gegenseitiges Verbinden derselben verhindert wird. Bei der in der US-PS beschriebenen

Vorrichtung sind die glatten Bohrungsöffnungen jedoch so dicht vorgesehen, daß die Lochplatte fast die Gestalt eines Netzes annimmt und aufgrund der herabgesetzten Steifigkeit ein zu großes Verformungsveraögcii aufweist Folglich führt der nach oben gegen die Lochplatte s gerichtete Kühlluftstrom zu einer ungleichmäßigen Kühlwirkung an den Glaskonussen, was zu Änderungen im Durchmesser der Fasern und gegebenenfalls zu einem Faserbruch führt, wodurch der Arbeitswirkungsgrad und der Ausstoß beträchtlich beeinträchtigt

Um den mit der Durchbiegung der Düse verbundenen Nachteil zu beseitigen, wurde das Vorsehen von z. B. angeschweißten Versteifungsrippen an der Lochplatte vorgeschlagen. Bei modernen Düsen mit Lochplatten, is die eine große Anzahl von extrem dicht angeordneten glatten Bohrungsöffnungen aufweisen, ist jedoch an der Lochplatte nicht genügend Platz vorhanden, um die Versteifungsrippen daran zu befestigen. Daher lassen sich Versteifungsrippen nur unter Vergrößerung des Platzes zwischen benachbarten öffnungsreihen an den Stellen der Lochplatte vorsehen, wo die Rippen befestigt werden sollen, was die Lochplattenfläche in unerwünschter Weise vergrößert und dem gegenwärtigen Bedarf nach einer großen Anzahl von öffnungen auf einer möglichst kleinen Fläche entgegengerichtet ist

Wenn jedoch solche Versteifungsrippen vorgesehen werden, werden die Glaskonusse an der Unterseite der Lochplatte notwendigerweise durch die Rippen in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt Daher sind die Wärmeabstrahlungsverhältnisse bei den Glaskonussen an der inneren und äußeren Seite von jeder Gruppe unterschiedlich, so daß die Glaskonusse an der äußeren Seite eine größere Wärmeabstrahlung als diejenigen erfahren, die an der inneren Seite von jeder Gruppe angeordnet sind. Entsprechend haben die Glaskonusse an der äußeren Seite eine verringerte Temperatur, so daß längs der Lochplatte eine ungleichmäßige Temperaturverteilung vorliegt wodurch ebenfalls der Produktionswirkungrjrad nachteilig beeinflußt wird.

Im Zusammenhang mit dem vorerwähnten Stand der Technik ist es beispielsweise aus der SU-PS 2 86 158, der US-PS 38 67 119 und der US-PS 39 88 135 bekannt, der eigentlichen Bodenplatte mindestens eine zusätzliche, parallel dazu angeordnete und mit dieser ver· bundene Plaste zuzuordnen, wobei zwischen den Platten ein auszufüllender oder mit Luft gefüllter Zwischenraum besteht und wobei zwischen diesen Platten durch Rohrverbindungen die Öffnungen der Düsenplatte gebildet werden. Dü-jurch erfolgt zwar auch eine Versteifung des gesamten Systems. Jedoch ist der Aufbau, insbesondere bei sehr dicht gestaffelten Düsenöffnungen, kompliziert und aufwendig.

Aus der US-PS 33 34 981 ist es bekannt, an der Unterseite eine Versteifungsrippe anzubringen, die jedoch eine im Verhältnis zu den Düsenöffnungen große Dimension hat und daher eine dichte Staffelung der Düsenöffnungen verhindert.

Schließlich ist es aus den US-PS 19 54 732 und 39 05 790 bekannt, bei sogenannten nippellosen Düsenplatten im Innern der Düsenplatte Verstärkungsstege bzw. Verstärkungsplatten vorzusehen, die mit der Oberseite der Düsenplatte verbunden sind. Wie bereits erwähnt wurde, bilden auch diese Versteifungsrippen oder -Platten größere Abstände zwischen den Düsenöff- h> nungen mit den genannten Nachteilen.

Aus der US-PS 39 20 42Γ ist eine Düsenplatte bekannt, welche nippeiförmige Düsen an der Unterseite an der Bodenplatte aufweist (korrespondierende DE-OS 25 45 525), Bei diesem Si;.; ' der Technik sind < berhalb der Bodenplatte befindliche Sciienwap.dc durch zur isfidenplaue parallel verlaufende, im Abstand angeordnete Stangen befestigt, um die Rohre gelegt sind. Diese Rüiise sind durch Verbindungselemente mit eier Oberseite der Bodenplatte verbunden, indem diese Verbindungselemente zumindest an einigen Stellen sowohl mit den Rohren, als auch mit der Oberseite der Bodenplatte verschweißt sind. Die Verbindungselemente sind bevorzugt ais Platten oder drc'eckförmige Stützelemente ausgebildet, die eine geringe Dicke von ca. 0,5 mm aufweisen können. Entsprechend der DE-OS 25 45 525 sind diese Verbindungselemente allgemein als Anschlußteile, Verstrebungen oder Platten bezeichnet

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Düse zum Spinnen von Glasfasern zu schaffen, die eine Lochplatte mit einer erhöhten Anzahl an glatten Bohrungsöf/nungen pro Flächeneinheit aufweist und gegen ein Durchbiegen in ausreißendem Umfang versteift ist

Mit der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Düse für das Verspinnen von Glasfasern verbunden, bei der weder die Qualität der Fasern noch der Produktionswirkungsgrad durch das Vorsehen von versteifenden oder verstärkenden Rippen beeinträchtigt wird.

Ferner schafft die Erfindung eine verbesserte Düse für das Verspinnen von Glasfasern, die ausreichend verstärkt ist und dennoch nicht zu erhöhten Kosten führt

Bei einer Düse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung werden diese Ziele durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst Zusammengefaßt wird durch die Erfindung eine Düse zum Verspinnen von Glasfasern geschaffen, die an ihrem unteren Ende eine Lochplatte trägt die mit einer großen Anzahl von extrem dicht angeordneten, die Öffnungen darstellenden glatten Bohrungen versehen ist Um die Düse zu versteifen, sind Tragbalken in der Düse vorgesehen, die sich im wesentlichen parallel und in Abstand von der Lochplatte erstrecken, jeder Tragbalken ist mit seinen beiden Enden an den gegenüberliegenden Düsenwänden befestigt und steht mit der Lochplatte über stangenförmige Elemente mit geringem Durchmesser in Verbindung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine geschnittene Seitenansicht von einer erfindungsgemäß aufgebauten Düse,

Fig.2 eine vergrößerte geschnittene Teilvorderarsicht längs der Linie IMI nach F i g. 1 und

Fig.3 eine Teildraufsicht auf die Düse bei Betrachtung von deren Oberseite aus mit Darstellung von Details des inneren Düsenaufbaus.

Wie in F i g. 1 und 2 gezeigt ist eine erfindungsgemäße Düse an ihrem unteren Ende mit einer Lochplatte 2 versehen, in der ere große Anzahl von Löchern oder öffnungen 1 in Form von extrem dicht angeordneten glatten Bohrungen ausgebildet ist Die Düse besitzt gegenüberliegende Wände 3,3', an denen die betreffenden Enden von Tragbalken 4,4... beispielsweise durch Verschweißen bsfeetigt sind. Diese Tragbalken 4, 4... erstrecken si^-ii paral'?! und in Abstand zur Lochplatte X Die Tragbalken 4, 4... sind mit df.r Lochplatte 1 '.^!?-cr stangenförwiige Elemente 5 mit geringem Durchmesser verbündet.. Die Tragbalken 4 und die stangenförmiger.

Elemente S bilden zusammen Versteifungs- oder Verstärkungsorgane für die Lochplatte.

Nach F i g. 3 sind die Tragbalken 4 so angeordnet, daß sie sich unter rechtem Winkel zur Längsrichtung der Düse erstrecken, wenn letztere einen rechteckförmigen Umriß hat, wobei die Anzahl an Tragbalken frei nach der Abmessung der Düse ausgewählt wird, während die Anzahl an stangenförmigen Elementen in geeigneter Weise entsprechend der Länge des Tragbalkens gewählt wird.

Nichtdestoweniger können die Tragbalken auch so angeordnet werden, daß sie sich radial vom Mittelpunkt eines Kreises erstrecken, oder sie können bei Verwendung einer zylindrischen Düse parallel zueinander angeordnet werden. Wenn erforderlich, kann auch irgendein anderes Anordnungsmuster für die Tragbalken, z. B. in Form eines Gitters oder dergleichen, vorgesehen werden.

Der Abstand zwischen einem Tragbalken und der Lochplatte liegt vorzugsweise im Bereich von 1,5 bis 10 mm. Ein zu kleiner Abstand würde die Zufuhr an geschmolzenem Glas zu den öffnungen nachteilig beeinflussen, während ein zu großer Abstand eine übermäßig große Längenänderung oder Dehnung der Tragbalken zur Folge hätte, wodurch der versteifende Effekt auf die Lochplatte verschlechtert würde.

Der Tragbalken kann jede gewünschte Form haben und z. B. als flache Platte, Stange oder dergleichen ausgebildet sein. Er besteht vorzugsweise aus Platin. Um die Kosten so klein wie möglich zu halten, werden daher die Tragbalken schmal unter Berücksichtigung der Erzielung eines ausreichenden versteifenden Effektes ausgebildet. Auch sollten die die Tragbalken mit der Lochplatte verbindenden stangenförmigen Elemente so klein wie möglich ausgebildet sein. Aus dem gleichen Grund sollte die Anzahl an in einer Düse verwendeten Tragbalken als auch die Anzahl an stangenförmigen Elementen für einen Tragbalken so klein wie möglich unter Berücksichtigung der Erzielung eines guten versteifenden Effektes sein.

Der Abstand, unter dem die Tragbalken bzw. die stangenförmigen Elemente angeordnet sind, beträgt gewöhnlich 10 bis 50 mm bzw. 5 bis 20 mm, obgleich der Abstand von der Abmessung der Lochplatte und der Anzahl an in dieser ausgebildeten glatten Bohrungsöffnungen abhängt.

Dank des vorgenannten Aufbaus wird die Lochplatte der Düse frei von Kräften gehalten, die die Lochplatte nach unten durchbiegen wollen, da die Kräfte durch die Verstärkungselemente, bestehend aus Tragbalken und stangenförmigen Elementen, aufgenommen werden. Desweiteren nehmen die Verstärkungselemente nur eine sehr begrenzte Fläche auf der Lochplatte ein. Insbesondere ist die Anzahl an durch das Vorsehen der Verstärkungselemente wirkungslos gemachten öffnungen sehr gering im Vergleich zur Gesamtanzahl an Offnungen, so daß der Temperaturunterschied zwischen den Glaskonussen aus den betreffenden öffnungen in angemessener Weise verkleinert ist. Daher kann die gesamte Fläche der Lochplatte in wirksamer Weise für ein dichtes und gleichförmiges Anordnen der Öffnungen im Gegensatz zu der konventionellen Anordnung ausgenutzt werden, bei der der Abstand zwischen den benachbarten Öffnungen an den Bereichen vergrößert wurde, wo sich die Verstärkungselemente befinden oder bei der die öffnungen in Form einer Vielzahl von separaten Gruppen angeordnet sind.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich die Aufteilung von verbundenen Glaskonussen in unabhängige Konusse wirksam vornehmen läßt. Wie eingangs erwähnt, wird diese Aufteilung von verbundenen Konussen gewöhnlich dadurch erzielt, daß ein Luftstrom aus Düsen nach oben gegen die Unterseite der Lochplatte gerichtet wird, um die Lochplatte zu kühlen und damit die Aufteilung des geschmolzenen Glases im Überflutungszustand aus der Lochplatte zu

to erleichtern, wodurch die Trennung der verbundenen Glaskonusse gefördert wird. Wenn jedoch die Trennung bis zu einem gewissen Umfang vorgenommen ist, steigt die Temperatur der Lochplatte infolge des erhöhten Durchsatzes an geschmolzenem Glas durch die Öffnungen und der entsprechend erhöhten, von dem geschmolzenen Glas zugeführten Wärmemenge wieder an. Dieser Temperaturanstieg bedingt in unerwünschter Weise eine erneute Vereinigung der Glaskonusse. Hierdurch wird der Vorgang der Aufteilung beträchtlich erschwert, insbesondere dann, wenn die Anzahl an verwendeten öffnungen groß ist.

Die vorteilhaften Merkmale werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Beispielen einer erfindungsgemäßen Düse besser verständlich.

Beispie! 1

Das Glasfaserspinnen wurde mittels einer Düse durchgeführt, die an ihrem unteren Ende eine Lochplatte mit 2000 öffnungen aufwies, welche in einem konstanten Teilungsabstand von 1,80 mm angeordnet waren. Die Lochplatte war duich drei direkt daran befestigte Verstärkungsrippen versteift Die Düse hatte nur eine Lebensdauer von 0,8 Monaten, während eine andere Düse mit der gleichen Lochplatte, jedoch sieben Verstärkungselementep. übe- eine Zeitdauer von 2 Monaten sich a!s einsatzfähig erwiesen hatte, jedoch aufgrund der ungleichmäßigen Temperaturverteilung über die Lochplatte eine schlechte Arbeitsweise beim Verspinnen zeigte.

Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, daß eine erfindungsgemäßc; Düse mit 11 Verstärkungselementen über eine Zeitdauer von 12 Monaten eingesetzt werden kann und keine ungleichmäßige Temperaturverteilung über den öffnungen aufweist Die Verstärkungselemente besaßen drei stengenförmige Elemente bei jedem Tragbalken, so daß die Lochplatte durch jedes Verstärkungselement an drei Stellen abgestützt war.

Beispiel 2

Das Glasfaserspinnen wurde unter Verwendung einer Düse vorgenommen, die an ihrem unteren Ende eine Lochplatte aufwies, welche durch 5 direkt befestigte Verstärkungselemente versteift war und die 4000 in einem konstanten Teilungsabstand von 1,80 mm angeordnete Öffnungen hatte. Aufgrund der Durchbiegung der Lochplatte konnte diese Düse nur 0,6 Monate lang eingesetzt werden und wurde eine gewisse ungleichmäßige Temperaturverteiiung beobachtet Eine

"" erfindungsgemäß aufgebaute Düse mit 17 Verstärkungselementen konnte dagegen 10 Monate lang verwendet werden und zeigte fast keine ungleichmäßige Temperaturverteilung. Die Verstärkungselemente umfaßten jeweils 3 stangenförmige Elemente für jeden

»-· -· Tragbalken, ähnlich wie bei Beispiel 1.

Wie erläutert, gewährleistet die Erfindung ein stetiges Verspinnen der Glasfasern, da durch das Vorsehen der Verstärkungselemente ein Durchbiegen der an der Düse

vorgesehenen Lochplatte verhindert wird. Dabei besteht jedes Verstärkungselement aus einem beidseitig mit der Wand der Düse verbundenen Tragbalken und stangenförmig;n Elementen, mittels denen der Tragbalken mit der Lochplatte verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Düse für eine Glasfaserspinnvorrichtung mit einer Lochplatte en ihrem Boden, wobei die Lochplatte eine große Anzahl von aus glatten Bohrungen bestehenden öffnungen aufweist, die so dicht angeordnet sind, daß die Glaskonusse, bestehend aus aus der Düse durch die betreffenden öffnungen ausgeströmter Masse aus geschmolzenem Glas, die Neigung haben, sich mit benachbarten Konussen zu verbinden, so daß an der Unterseite der Lochplatte ein Oberschwemmungszustand hervorgerufen wird mit einem oder mehreren in der Düse angeordneten Tragbalken, die an ihren beiden Enden mit den gegenüberliegenden Wänden der Düse verbunden sind, wobei die Tragbalken sich parallel und in Abstand von der Lochplatte erstrecken und wobei die Tragbalken durch Verbindungselemente mit der Oberseite der Lochplatte verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungselement wenigstens ein stangenförmiges Element (5) für jeden Tragbalken vorgesehen ist, das einen im wesentlichen gleichen Durchmesser wie der Durchmesser der glatten, die öffnungen bildenden Bohrungen (1) hat und mit seinem einen Ende befestigend in der betreffenden glatten Bohrung eingesetzt ist.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tragbalken (4) von der Lochplatte (2) in einem Abstand von 1,5 bis 10 mm steht.

3. Düse nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Tragbalken (4) in einem konstanten Teüungsabstand parallel zueinander angeordnet ist.

4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragbalken (4) in einem Teüungsabstand von 10 bis 50 mm angeordnet sind.

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von stangenförmigen Elementen (5) in einem konstanten Teüungsabstand von 5 bis 20 mm angeordnet ist.

6. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Tragbalken (4) so angeordnet ist, daß sich die Tragbalken radial erstrecken und in der Mitte der Düse schneiden.

7. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Tragbalken (4) so angeordnet ist, daß sie ein Gitter bilden.