DE812452C - Verfahren und Vorrichtung zum Ausziehen von hocherhitzten thermoplastischen Stoffen, wie Glas, zu Fasern - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 30. AUGUST 1951

p 31742 VI bj 32 a D

Zusatz zum Patent 807

Im Hauptpatent ist ein Verfahren zur Herstellung von Fasern durch Ausziehen aus einer thermoplastischen Masse beschrieben, das darin besteht, daß die Mitnahme der auszuziehenden Masse durch Entspannung eines hocherhitzten Fluidums in einer Expansionsöffnung erfolgt, wobei das hocherhitzte Fluidum sich aus einer vorhergehenden Verbrennung in einer mit der Expansionsöffnung in Verbindung stehenden Kammer ergibt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf besonders vorteilhafte weitere Ausbildungen und Verbesserungen dieses Verfahrens.

Sie besteht im wesentlichen darin, daß die Masse in Form von Strahlen, die aus den Öffnungen eines sich drehenden Körpers oder Behälters durch die Zentrifugalkraft herausgeschleudert werden, der Ausziehwirkung der in der Verbrennungskammer erzeugten Gase unterworfen wird.

Auf diese Weise wird die Bildung der Fasern mittels Blasstromes durch die Form der Strahlen, in der sich die Masse dem Blasstrom darbietet, und durch die Eigengeschwindigkeit, die den Massestrahlen durch die Schleuderkraft verliehen wird, begünstigt.

Nachfolgend werden einige beispielsweise Ausfüh-

rungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigt

Abb. ι einen schematischen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform,

Abb. 2 und 3 eine andere Ausführungsform in schematischen senkrechten und waagerechten Schnitten,
Abb. 4 ist eine weitere Ausführungsform eines er-

Jo findungsgemäßen Apparates in senkrechtem Schnitt.

In Abb. ι ist eine Schleuder 1, die die auszuziehende

Masse enthält, auf einer Welle 3 befestigt, die durch eine nicht gezeigte Vorrichtung, wie z. B. einen Motor mit Riemenscheibe, eine Luft- oder Wasserturbine, in rasche Drehung versetzt wird. Der Schleuderkörper wird durch zwei übereinanderliegende, beispielsweise scheibenartige Teile gebildet, die an ihren Rändern in einer Kante oder in einem Ring geringer Höhe vereinigt sind, die oder der eine Reihe von Schleuder-

ao öffnungen 2 aufweist.

Das auszuziehende Glas wird durch eine Zuleitung 4 in Form von festen Stücken, z. B. Kugeln, oder in schon viskosem Zustand in die Schleuder 1 eingeführt. Die Schleuder 1 dreht sich innerhalb der Verbrennungs-

»5 kammer 6. Die Zuleitung des Glases ist so ausgeführt, daß sie gegen die Gase der Verbrennungskammer 6, da diese unter Druck stehen und sonst durch die Zuführöffnung entweichen würden, dicht ist. Die Zuführung von Brennstoff und Sauerstoffträger in die Verbrennungskammer 6 erfolgt bei 5, und zwar sowohl ober- wie unterhalb des Schleuderkörpers. Die Expansionsöffnung 7 fir das heiße Fluidum, welches aus der Verbrennung des Gase hervorgeht, hat die Gestalt eines endlosen kreisförmigen Schützes. Im ganzen ist die Form der Verbrennungskammer so gewählt, daß die von oben und unten kommenden, durch die Pfeile f und g angedeuteten Ströme heißen Fluidums sich in der Ebene x-y der Schleuderöffnungen 2 treffen und einen resultierenden, durch den Pfeil h angedeuteten Strom ergeben, der im wesentlichen in der Ebene dieser Schleuderöffnungen hegt.

In der beschriebenen Anordnung dient die in dem Fluidum enthaltene und aus der Verbrennung stammende Energie nicht nur dazu, die Glasfasern auszuziehen, sondern auch zu Erhitzung des Glases vor seinem Ausziehen, sei es, daß die heißen Verbrennungsgase durch ihre Berührung mit der Wand des Schleuderkörpers wirken, wie es der Fall ist für die unterhalb dieses Körpers eingeführten Gase, sei es, daß sie durch direkte Berührung mit dem Glas im Innern des Schleuderkörpers wirken, wie es der Fall ist für die in den oberen Teil eingeführten Gase, die in das Innere des Schleuderkörpers durch dessen obere öffnung eindringen können.

In der im folgenden beschriebenen Vorrichtung wird die in dem heißen Fluidum enthaltene Energie, die aus der Verbrennung stammt, weiter dazu benutzt, den Hohlkörper, der das auszuziehende Glas enthält, in die zur Erzeugung'der Schleuderkraft erforderliche rasche Drehung zu versetzen. Die Wirkung der Schleuderkraft überlagert sich der Wirkung der Entspannung des heißen Fluidums, die der Bildung der Glasfasern dient.

Gemäß Abb. 2, 3 ist der das Glas enthaltende Schleuderkörper 1 auf der Unterseite mit Schaufeln i° versehen. Diese Schaufeln haben die Form von Turbinenschaufeln. Der Schleuderkörper stützt sich durch einen Zapfen 8 ab, um den er sich auch drehen kann. Die Zuführung der Mischung von Brennstoff und Sauerstoff träger erfolgt bei 5 an der Unterseite des Schleuderkörpers in dessen Achsrichtung.

In den beiden durch Abb. 1 und 2 dargestellten Beispielen hängt die Bewegung der aus brennbarem Gas und Sauerstoffträger entstandenen Gase von der Form der Außenwandung der Kammer 6 und der Form des Schleuderkörpers 1 ab. Dieser bildet in der Tat eine Art Zwischenwand in dieser Kammer, die die Bewegung der Gase in der Kammer bestimmt, besonders ihre Geschwindigkeit. Bei diesen beiden Beispielen, in denen die Zuführung der Gase in der Achsrichtung erfolgt, bewegen sich die Gase divergierend von der Achse aus auf ihrem Weg zum Umfang der Kammer. Unter diesen Umständen kann man leicht die Geschwindigkeit dieser Bewegung von der Mitte zum Rande hin abnehmen lassen, und zwar derart, daß die Gase in der Nähe des Umfangs ungefähr die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme erhalten, während sie in dem Raum zwischen der Achse und der Randzone eine über dieser Fortpflanzungsgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit behalten. Auf diese Weise ist es möglich, die Verbrennung auf die Umfangszone zu beschränken, was in manchen Fällen erwünscht ist. Um eine weniger örtliche Überhitzung, d. h. eine Verbreiterung derselben auf eine größere Randzone des Schleuderkörpers zu erhalten, genügt es, die Bewegungsgeschwindigkeit etwas niedriger als die vorher angegebenen zu wählen, was man leicht durch Änderung der Form der Kammer oder des Schleuderkörpers oder durch Änderung der Speisung erreichen kann. '

Um die Verbrennung auf besondere Zonen der Kammer zu beschränken, kann man die durch den Schleuderkörper gebildete Unterteilung dazu benutzen, um für den Brennstoff einerseits und das sauerstoffhaltige Mittel andererseits in der Kammer bestimmte Wege zu bilden und sie für die Verbrennung in genau bestimmten Teilen der Kammer zusammenzuführen. So kann man im Fall der Abb. 1 das eine Gas durch die obere öffnung 5 und das andere Gas durch die untere öffnung 5 eintreten lassen, wobei die Vereinigung beider sich erst in der Entstehungszone der Glasstrahlen am Umfang des Schleuderkörpers vollzieht unter Ausschluß irgendeines anderen Teiles der Verbrennungskammer.

Im Gegensatz hierzu kann man in gewissen Fällen auf den Schleuderkörper und das in ihm enthaltene Glas den größten Teil der durch die Verbrennung erzeugten Wärme wirken lassen, in welchem Fall sowohl das brennbare Gas wie auch der Sauerstoffträger in den Innenraum des Schleuderkörpers eingeführt iao werden und in ihm auch die Verbrennung vor sich gehen muß. Der Schleuderkörper bildet dann einen Teil oder selbst den ganzen Verbrennungsraum.

Wenn der Schleuderkörper im Innern der Verbrennungskammer angeordnet ist oder selbst einen Teil las davon bildet, wird er dem verhältnismäßig hohen Ver-

brennungsdruck ausgesetzt. Es müssen daher Mittel vorgesehen werden, damit dieser hohe Druck nicht das Einbringen des Glases in das Innere des Schleuderkörpers verhindert. In der Ausführung nach Abb. 2 bildet die Zuleitung 4 ein Stück und dadurch eine dichte Einheit mit dem Schleuderkörper, so daß der Druck in der Verbrennungskammer sich nur auf die Öffnungen 2 auswirkt. Die Zentrifugalkraft, die das Glas aus den Öffnungen heraustreiben will, genügt, um diesen Druck wenigstens teilweise zu überwinden, ohne daß es nötig wäre, im Innern des Schleuderkörpers einen Überdruck zu erzeugen. In der Ausführung nach Abb. r, in der die Zuleitung so angeschlossen ist, daß ein freier Zwischenraum zwischen ihr und dem Schleuderkörper verbleibt, herrscht der gleiche Druck in der Verbrennungskammer wie in der Schleuderkammer und infolgedessen auch am Ende des Rohres 4. Das Rohr 4 muß infolgedessen, beispielsweise durch Anordnung einer Zwischenkammer oder einer Schleuse, so eingerichtet sein, daß der Überdruck die Speisung mit Glas nicht behindert.

In Abb. 4 ist der Schleuderkörper 1 außerhalb der Brennkammer 6 angeordnet. Letztere besitzt die Gestalt eines Hohlringes, dessen Entspannungsöffnung 7 in Form eines endlosen Spaltes oder einer Reihe Öffnungen ein dünnes Band oder eine Reihe dünner Strahlen heißen Gases in Richtung des Pfeiles i im wesentlichen senkrecht zur Ebene x-y der aus den Öffnungen 2 des Schleuderkörpers herausgeschleuderten feinen Glasstrahlen ausstößt.

Im einzelnen ist diese Vorrichtung wie folgt gebaut: Der Schleuderkörper 1 ist mit einer Säule 8 fest verbunden, die ihrerseits an einer Krone 9 befestigt ist, die einen nach unten ragenden Teil 10 besitzt, der durch einen luftgefüllten, isolierenden Zwischenraum 11 von der Säule 8 getrennt und damit gegen eine Wärmeübertragung von der Säule 8 geschützt ist. Die Krone 9 besitzt an ihrem oberen Teil eine Nut 12 zur Aufnahme des Antriebriemens des Schleuderkörpers. Der Teil 10 der Krone trägt den inneren Laufring 13 eines Kugellagers, dessen Außenring 14 an einem Gehäuse 15 befestigt ist. Dieses ist durch die Konsolen 16 mit dem Fundament 17 verbunden, das den Apparat trägt. Mit dem Gehäuse 15 ist eine Kammer 18 verbunden, die nach unten eine Verlängerung 19 in Form eines schmalen Ringkanals bildet, der dazu dient, dem Innern des Schleuderkörpers ein Brennstoffgemisch zum Heizen dieses Körpers und des in ihm enthaltenen Glases zuzuführen. Zu diesem Zweck besitzt die Kammer 18 eine oder mehrere Zuleitungen 20 für Gas und Luft. Der Mittelteil 21 des Ringkanals 19 bildet einen freien Durchlaß für das Glas 22, das als flüssiger Strahl aus einem Glaserzeuger 23 (Feder o. dgl.) nach unten fließt. Der feststehende Ringkanal hat unter anderem den Vorteil, in gewissem Maße den Glasstrahl 22 vor Luftströmungen zu schützen, die die verschiedenen sich drehenden Teile des Apparates erzeugen könnten. Die Abführung der vom Brenner 19 gelieferten Gase erfolgt hauptsächlich durch Öffnungen 24 in der Oberwand des Schleuderkörpers. Ein Wassermantel 25 verhindert die Erwärmung der Kugellager.

Die Verbrennungskammer selber ist doppelwandig. Durch den Zwischenraum 26 der Doppelwand wird Luft zugeführt, um die Wand vor der hohen Temperatur zu schützen, die durch die Verbrennung des brennbaren Gases mit dem Sauerstoffträger im Innern dieser Kammer erzeugt wird. Die erwärmte Luft kann als Sauerstoffträger benutzt werden und trägt so zur Erzeugung heißer Gebläsegase bei. Die Verbrennungskammer wird durch eine oder mehrere Zuleitungsrohre 27 gespeist.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Ausziehen von hocherhitzten thermoplastischen Stoffen, wie Glas, zu Fasern nach Patent 807 131 durch Mitnahme der auszuziehenden Masse durch die Entspannung eines hocherhitzten in einer Kammer durch Verbrennung erzeugten Fluidums in einer Expansionsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die auszuziehende Masse der Wirkung des sich entspannenden Fluidums in Form von dünnen Strahlen ausgesetzt wird, die von oder aus einem sich drehenden Körper durch die Wirkung der Zentrifugalkraft abgeschleudert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasströme so gerichtet sind, daß sie ihre Wirkung in der Schleuderebene der Fasern ausüben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Gasblasströme in einer zur Schleuderebene der Fasern senkrechten oder geneigten Richtung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Verbrennungskammer eingeführte Fluidum gleichzeitig zum Antrieb des Schleuderkörpers benutzt wird.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 1, 2, 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderkörper innerhalb der Verbrennungskammer des zu erhitzenden, die Blasströme erzeugenden Fluidums angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderkörper die Verbrennungskammer in mehrere Abteile unterteilt, die mit Zuleitungen für das Brennstoffgemisch versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuder körper die Verbrennungskammer in zwei auf entgegengesetzten Seiten der Schleuderebene liegende Abteile unterteilt, so daß die Blasströme von beiden Seiten dieser Ebene auf die ausgeschleuderten Glasstrahlen wirken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur bestimmte der Abteile Zuleitungen von Brennstoffgemisch erhalten, insbesondere um die Verbrennung auf den Bereich in der Nähe der Schleuderöffnungen des Schleuderkörpers zu beschränken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Abteile nur Zuteilungen für Luft und andere nur Zuleitungen für Brennstoff besitzen, beispielsweise um die Ver-

brennung auf den Bereich in der Nähe der Schleuderöffnungen des Schleuderkörpers zu beschränken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Schleuderkörper wie die Verbrennungskammer Linsenform haben.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der behälterförmige Schleuderkörper selbst die oder einen Teil der Verbrennungskammer bildet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderkörper auf seiner Unterseite und/oder Oberseite Schaufeln nach Art von Turbinenschaufeln besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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