DE2706347A1

DE2706347A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von glasfasern

Info

Publication number: DE2706347A1
Application number: DE19772706347
Authority: DE
Inventors: Keith A Helmberg; Claude R Nichols
Original assignee: Kaiser Glass Fiber Corp
Current assignee: Kaiser Glass Fiber Corp
Priority date: 1976-02-13
Filing date: 1977-02-12
Publication date: 1977-08-18
Also published as: NL7701479A; GB1563068A; FR2353494A1; FR2353494B1; JPS596262B2; JPS52155223A; CA1087855A; BE851389A; US4033742A

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER Kaiser Glass Fiber Corporation 247/80

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Glasfasern

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Glasfasern, und zwar insbesondere die Herstellung von Glasfasern mit Hilfe einer mit engständigen Düsenöffnungen versehenen Düsenplatte.

Die Herstellung von Glasfasern mit Hilfe einer solchen Düsenplatte ist im einzelnen in der US-PS 3 905 790 (entspricht der DT-OS 2 501 216) beschrieben. Dort wird eine beheizbare, im wesentlichen flache Düsenplatte verwendet, bei der die einzelnen Düsenöffnungen die Form einfacher Durchgangsbohrungen aufweisen und so engständig sind, daß sie in "Uberflutungs-Beziehung" zueinander stehen, d.h. daß das aus den einzelnen Düsenöffnungen austretende Glas auf der Unterseite der Düsenplatte zusammenlaufen kann. Um dies zu verhindern, wird ein Masse-Strom eines sich rasch aufwärts bewegenden Gases, vorzugsweise Luft, von unten gegen das mit den Düsenöffnunyon versehene Gebiet der DüsenpLatte gerichtet. Dieser Mnsse-5'.t ro::_: an Gas, der zumindest an den Glasikonen unterhalb der e i ir/.o 1 ι en i 'Usenöi~. t nunqen und im Bei ι ich tier luiuetip la 1.1 e die- i^rin < iiu-i

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ORIGiNAL INSPECTED

einzigen Gassäule besitzt, wird dabei in solcher Menge,mit solcher Geschwindigkeit und unter einem solchen Winkel eingesetzt, daß die Glaskonen unterhalb der einzelnen Düsenöffnungen stabilisiert werden und separiert bleiben. Der Masse-Strom trifft auf die Düsenplatte auf und strömt dann entlang der Düsenplatte in allen Richtungen nach außen, wobei alle etwaigen Bereiche mit stagnierendem Gas beseitigt werden. Zugleich bildet der Masse-Strom eine Quelle für ein mit den abwärts gezogenen Glasfasern nach unten gesaugtes Gas.

Zum Anlaufen einer derartigen Glasfaser-Ziehanlage ist gemäß der US-PS 3 905 7 90 vorgesehen, die Unterseite der Düsenplatte zu überfluten, die Temperatur der Düsenplatte auf einen Wert von etwa 25°C bis etwa 150⁰C unterhalb der normalen Betriebstemperatur einzustellen (um den Durchfluß von weiterem Glas durch die Düsenplatte zu begrenzen), und die sich schließlich unterhalb der Düsenplatte ausbildende monolithische Glas-Matrix langsam nach unten von der Düsenplatte abzuziehen. Bei diesem langsamen Abziehen der Glas-Matrix können sich die einzelnen Konen aus geschmolzenem Glas unterhalb der Düsenöffnungen ausbilden. Sobald das geschehen ist, wird die Temperatur der Düsenplatte wieder erhöht und zugleich die Dämpfungsrate für die Fasern entsprechend erhöht, wobei die Separation der Glaskonen durch den Masse-Strom an kühlendem Gas aufrechterhalten wird. Ein solches Verfahren zum Einstellen des Betriebszustandes der Anlage ist an sich nicht schlecht, erfordert jedoch sehr gut geschulte Bedienungspersonen und eine sehr sorgfältige Arbeit, was besonders bei Düsenplatten mit einer größeren Anzahl von Düsenöffnungen gilt.

Mit der Erfindung wird nunmehr ein verbessertes Verfahren zum Einstellen dos Betriebszustandes einer solchen Glasfaser-ZLehanlacje angegeben, welches ohne besondere Schulung bei

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hoher Betriebssicherheit innerhalb sehr viel kürzerer Zeiten als bisher zum Erfolg führt.

Das erfindungsgemaße Verfahren benutztauch die gemäß der US-PS 3 905 790 vorgesehenen Arbeitsschritte während des Anlaufzustandes der Anlage, verwendet erfindungsgemäß aber noch folgende zusätzliche Maßnahmen:

(a) Die Temperatur der Düsenplatte wird so eingestellt, daß sich an den Düsenöffnungen eine Glas-Viskosität von mehr als etwa 1.000 poise ergibt.

(b) Eine kühlende Gasströmung wird von mindestens zwei Seiten aus in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° von unten auf die Düsenplatte bzw. die darauf gebildete monolithische Glas-Matrix gerichtet, und diese Gasströmung wird mit einer Mehrzahl von einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Gasdüsen erzeugt, die einen geringen Abstand von der Düsenplatte aufweisen und mit ihren Mittellinien etwa auf die Mitte der Düsenplatte gerichtet sind, wobei der Gesamtquerschnitt der von diesen Düsen ausgehenden Gasströmung an der Düsenplatte mindestens so groß eingestellt wird wie das mit den Düsenöffnungen besetzte Gebiet der Düsenplatte.

(c) Beim langsamen Abziehen der monolithischen Glas-Matrix wird die Temperatur der Düsenplatte langsam erhöht, und zugleich die kühlende Gasströmung so eingeregelt, daß sich an mindestens einzelnen der Düsenöffnungen in der Düsenplatte Faser-bildende Konen separieren.

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(d) Die kühlende Gasströmung wird langsam vermindert und wieder verstärkt, wobei die Verminderung der Gasströmung ausreicht, um überflutet gebliebene Bereiche in benachbarte Faser-bildende Konen fließen zu lassen, und wobei die Verstärkung der Gasströmung ausreicht, um beim Ziehen der Fasern von den benachbarten Faserbildenden Konen die überflutet gebliebenen Bereiche zumindest teilweise in einzelne Fasern zu separieren.

Mit geringer Abwandlung ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen des Betriebszustandes aber auch für die Aufrechterhaltung des Öetriebszustandes brauchbar. Demgemäß wird im weiterem Verfolgen des Erfindungsgedankens ein Verfahren zur Herstellung von Glasfasern vorgeschlagen, welches sich erfindungsgemäß von dem Verfahren nach der US-PS 3 905 790 dadurch unterscheidet, daß der Masse-Strom an kühlendem Gas durch einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnete Gasdüsen erzeugt wird, die mindestens entlang zweier Seiten des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der'Düsenplatte und in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° zur Düsenplatte angeordnet und so eingestellt sind, daß die von den Gasdüsen ausgehenden einzelnen Gasströme unterhalb, aber nahe bei der Düsenplatte auftreffen und einen turbulenten Massen-Strom an sich aufwärts bewegendem Gas ergeben, der die Konen und das mit den Düsenöffnungen versehene Gebiet der Düsenplatte vollständig erfaßt.

Zweckmäßig ist dabei vorgesehen, daß die einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Gasdüsen verstellbar sind und so eingeregelt werden können, daß sie sowohl für die Erzeugung der kühlenden Gasströmung während des Anlaufzustandes der Anlage als auch zur Erzeugung des Massen-Stromes an kühlendem Gas während des normalen Betriebszustandes der Anlage einge-

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setzt werden können.

Die Erfindung umfaßt nicht nur verfahrensmäßige Aspekte, sondern erstreckt sich auch auf eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung dieser verfahrensmäßigen Aspekte. Die Einzelheiten der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 16 bis 26 definiert.

Der Vorschlag der Erfindung ermöglicht tatsächlich eine raschere und auch leichter beherrschbare Auflösung der während des Anlaufzustandes der Anlage auftretenden überfluteten Bereiche in separierte Konen aus geschmolzenem Glas, und zwar besonders gerade auch bei Düsenplatten mit sehr vielen Düsenöffnungen darin, die ja vom wirtschaftlichen Standpunkt (hoher Durchsatz) hier besonders interessant sind. Dies liegt mit daran, daß die kühlende Gasströmung nunmehr während des Abziehens der monolithischen Glas-Matrix einen besseren Zugang zur Düsenplatte hat, und daß durch die Verminderung und Verstärkung der kühlenden Gasströmung während des Aufheizens der Düsenplatte auf die normale Betriebstemperatur zusätzliche der überflutet gebliebenen Bereiche erfaßt und in Faser-bildende Konen separiert werden. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es aber auch, daß der Verbrauch an Kühlluft erheblich gesenkt werden kann. Dies gilt nicht nur für den Anlaufzustand der Anlage, in dem bisher der kühlende Masse-Strom schon verhältnismäßig frühzeitig eingeschaltet werden mußte, sondern dies gilt auch für den normalen Betriebszustand, der bisher unter Verwendung der nahezu vertikal zur Düsenplatte angeordneten Gasdüsen verhältnismäßig viel Kühlluft verbrauchte.

Damit ist die Erfindung eine wertvolle Verbesserung der in der US-PS 3 905 790 beschriebenen Technik, und dementsprechend gelten auch viele Einzelheiten, die schon der US-PS

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3 905 790 beschrieben sind, gleichermaßen auch für die vorliegende Erfindung. Insbesondere handelt es sich dabei um die folgenden Einzelheiten:

Die Erfindung kann bei allen Glasfaser-Ziehanlagen einschließlich der konventionellen Anlagen angewendet werden und auch zusammen mit den üblichen Applikatoren und sonstigen Hilfseinrichtungen arbeiten. Weiterhin ist die Erfindung auch nicht auf die Herstellung von Glasfasern beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf die Herstellung von keramischen Fasern, deren Herstellungsbedingungen denen von Glasfasern ähnlich sind. Das gilt insbesondere für Fasern aus verschiedenen Metalloxiden, insbesondere aus Tonerde-Borosilikat, Tonerde-Kieselerde, Zirkonerde-Kieselerde und dergleichen. Die Düsenplatte und der oberhalb der Düsenplatte befindliche Vorratsbehälter für das geschmolzene Material müssen dabei natürlich jeweils so ausgebildet sein, daß sie den Bearbeitungstemperaturen des jeweils in die Faserform zu überführenden Materials widerstehen können.

Das geschmolzene Glas wird in dem Schmelzebehälter eines Glasofens oder in einem sonstigen Behälter vorrätig gehalten, der in Kommunikation mit der Düsenplatte steht und der am vorteilhaftesten die Düsenplatte als Bodenplatte enthält. Die Düsenplatte kann dabei auch als eine Art Pfanne ausgebildet sein, indem sie sich mit Seitenwänden nach oben in den Glasofen hineinerstreckt und damit den gesamten oder zumindest einen Teil des Schmelzebehälters bildet.

Grundsätzlich kann die Düsenplatte aus jedem Material bestehen, das unter den Betriebsbedingungen der Glasfaser-Herstellung widerstandsfähig genug ist. Platin hat sich als zweckmäßig erwiesen. Die Unterseite der Düsenplatte ist im wesentlichen eben ausgebildet. Die Düsenöffnungen in der

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Düsenplatte haben oftmals einen Durchmesser von weniger als etwa 2,5 mm, und ihr Durchmesser kann sogar auch nur bis zu 0,5 mm und weniger betragen. Um die Fläche der Düsenplatte maximal auszunutzen, ist der Abstand der Düsenöffnungen im allgemeinen nicht größer als etwa 2 Durchmesser, jeweils von Mitte zu Mitte gemessen. Mitten-Abstände von etwa 1,25 bis etwa 1,7 Durchmesser sind dabei bevorzugt. Für die Zwecke einer praktischen Produktion sollte die Lochdichte der Düsenöffnungen mindestens 50 Düsenöffnungen pro 6,45 cm^a betragen, sie liegt vorzugsweise bei mindestens 100 Düsenöffnungen pro 6,45cm² und am günstigsten bei 200 Düsenöffnungen pro 6,45 cm^a . Die Düsenöffnungen sind dabei mindestens in 4 Reihen angeordnet, vorzugsweise aber in mindestens etwa 10-11 Reihen und am günstigsten in mindestens etwa 15 Reihen. Die in den US-PSn 3 988 135 und 3 982 915 beschriebenen Konfigurationen einer Düsenplatte sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders geeignet.

Eine Vielzahl von Gasen sind als Kühlgas geeignet, aber Luft ist aus wirtschaftlichen Gründen besonders bevorzugt. Wegen des Kühlzweckes sollte das Kühlgas eine Temperatur etwa gleich der Umgebungstemperatur (also etwa 35°C oder weniger) haben, aber es lassen sich auch Kühlgase von höherer Temperatur, selbst hinauf bis zu Temperaturen von etwa 260⁰C, ohne weiteres verwenden, wenn das Volumen an Kühlgas entsprechend erhöht wird. Nachfolgend wird zur Vereinfachung häufig nur noch von "Luft" als Kühlgas gesprochen, aber auch dieser Ausdruck soll andere Gase mit einschließen.

Der Düsenplatte ist eine Heizeinrichtung zugeordnet, die es gestattet, die Temperatur der Düsenplatte unabhängig von der über das geschmolzene Glas zur Düsenplatte transportierten Wärme zu regeln. Im allgemeinen ist die Heizeinrichtung dabei

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eine elektrische Widerstandsheizung, aber auch andere Heizeinrichtungen sind möglich.

Schließlich erfolgt auch das Abziehen der gebildeten Glasfasern während des Betriebszustandes in der in der US-PS 3 905 790 beschriebenen Weise mit Hilfe einer Ziehwalze oder dergleichen, wobei auch noch übliche Behandlungsmittel auf die Glasfasern aufgebracht werden können. Diese Verfahrensstufe soll hier aber nicht mehr in größeren Einzelheiten erläutert werden, da sie in der besagten US-PS 3 905 790 ausführlich beschrieben ist.

Einer der wesentlichen Unterschiede zur US-PS 3 905 790 liegt bei der vorliegenden Erfindung darin, daß ein zusätzliches Kühlgas-System für den Anlaufzustand der Anlage vorgesehen ist. Zusätzlich ist das Kühlgas-System dabei in dem Sinne, daß es nicht notwendigerweise an die Stelle des den Masse-Strom an Kühlgas erzeugenden Systems gemäß der US-PS 3 905 790 treten muß, sondern auch zusätzlich dazu eingesetzt werden kann und die Hauptwirkung während des Anlaufzustandes der Anlage entfaltet. Im Prinzip ist das Hilfs-Kühlgas-System gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrfach-Luftlanze, die das Einstellen des normalen Betriebszustandes der Anlage, entweder beim Betriebsbeginn oder bei einer Betriebsunterbrechung, wesentlich beschleunigt. Besonders nützlich ist die Erfindung bei sehr großen Düsenplatten, die mit mehr als 1.000 Düsenöffnungen, vorzugsweise mit mehr als 2.000 Düsenöffnungen besetzt sind, die eine länglich-rechteckige Grundform haben und bei denen der Heizstrom über die jeweiligen Schmalseiten des Rechtecks zugeführt wird, wie dies beispielsweise in Fig. 3 der schon erwähnten US-PS 3 982 915 beschrieben ist. Bei solchen Düsenplatten können die Endbereiche mitunter auf höheren Temperaturen liegen als der mittlere Bereich, und die Gasdüsen

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können in einem solchen Fall leicht so eingestellt werden, daß an den heißeren Endbereichen eine entsprechend größere Kühlwirkung eintritt, mit dem Ergebnis, daß die gesamte Düsenplatte über ihre Länge eine gleichmäßige Temperatur annimmt.

Der Hauptvorteil des als Mehrfach-Luftlanze arbeitenden Hilfs-Kühlgas-Systems liegt beim Anlaufvorgang während des Betriebsbeginns oder nach einer Betriebsstörung, d.h. bei Betriebsbedingungen, bei denen eine wesentliche Überflutung der Düsenplatte auftritt. Bei solchen Betriebsbedingungen wird die Zeit bis zum Erreichen des normalen Betriebszustandes erheblich verkürzt, und auch der Arbeitsaufwand ist geringer, da allenfalls eine Bedienungsperson mit einer Hand-Luftlanze genügt und nicht mehr, wie es bislang häufig insbesondere bei großen Düsenplatten notwendig war, mehrere Bedienungspersonen vorgesehen sein müssen. Mithin nehmen die Vorteile der Erfindung bei ansteigender Größe der Düsenplatte zu. In einigen Fällen wurde sogar gefunden, daß auf eine Bedienungsperson vollständig verzichtet werden kann.

Das bei der Erfindung vorgesehene Konzept der zueinander gerichteten Gasströme, insbesondere wenn diese direkt auf der Düsenplatte auftreffen, bildet somit beim Anlaufzustand der Anlage einen sehr vorteilhaften Aspekt der Erfindung. Gleichermaßen gute Ergebnisse können aber auch erzielt werden, wenn die Gasdüsen so eingestellt werden, daß die Mittellinien der einander entgegengerichteten Gasströme nicht gemeinsam gegen die Düsenplatte gerichtet sind, sondern sich in geringem Abstand unterhalb der Düsenplatte schneiden. Dadurch entsteht dann ein nach oben gegen die Düsenplatte gerichteter starker Luftstrom.

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Wenn die Gasströme aus dem Hilfs-Kühlgas-System so eingestellt sind, daß sie direkt auf die Düsenplatte auftreffen, wird im allgemeinen nach der Beendigung des Anlaufzustandes, also beim Beginn des normalen Betriebszustandes, das Hilfs-Kühlgas-System abgeschaltet, sobald der aufwärts gerichtete Masse-Strom an Kühlluft eingeschaltet worden ist. Im Bedarfsfall kann aber auch dann das Hilfs-Kühlgas-System noch weiter eingeschaltet bleiben.

Wenn dagegen die Gasströme aus dem Hilfs-Kühlgas-System so eingestellt sind, daß sie im Abstand unterhalb der Düsenplatte aufeinander auftreffen und damit einen aufwärts gerichteten Gasstrom erzeugen, ist es je nach dem vorhandenen Volumen an Gasströmung ebenfalls möglich, mit dem Hilfs-Kühlgas-System den Anlaufzustand der Anlage zu durchfahren. Weiterhin kann dann aber auch das Hilfs-Kühlgas-System, falls gewünscht, zusätzlich noch*zur Unterstützung des aufwärts gerichteten Masse-Stroms an Kühlluft herangezogen werden oder gegebenenfalls sogar dazu dienen,den nach Art der US-PS 3 905 790 in Form einer aufsteigenden Gassäule erzeugten Masse-Strom an Kühlluft ganz zu ersetzen.

*im Betriebszustand

In Hinsicht auf die Richtung der Gasströmung ist zu erwähnen, daß während des Anlaufzustandes der Anlage die einzelnen Gasströme des Hilfs-Kühlgas-Systems vorzugsweise so eingestellt sein sollten, daß die Haupt-Auftreffkraft dieser Gasströme an den äußeren Kanten der Düsenplatte anfällt. Damit bekommt beim überfluten der Düsenplatte die sich ausbildende Glas-Matrix eine Tendenz, nach innen zur Mitte der Düsenplatte hinzufließen. Es ist vorteilhafter, die Matrix in dieser Weise zu konzentrieren, weil dann das Gewicht der Matrix, zumindest teilweise, die Ausbildung der einzelnen Glasfäden besser unterstützt.

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Der Anstellwinkel der Gasdüsen relativ zur Düsenplatte, der im Bereich von etwa 30° bis etwa 60° liegt, ist von Bedeutung. Beim Anstellwinkel unterhalb von 30° neigen die einzelnen Gasströme dazu, an der Düsenplatte vorbeizublasen anstatt auf diese aufzutreffen, bzw., wenn sie sich unterhalb der Düsenplatte schneiden sollen, keine ausreichende Aufwärts-Komponente der Gasströmung zu ergeben. Wenn, im Falle von sich schneidenden Gasströmen, die Gasdüsen auf der einen Seite der Düsenplatte auf einen so geringen Anstellwinkel wie etwa 30° eingestellt sind, sollten die gegenüberliegenden Gasdüsen einen größeren Anstellwinkel aufweisen. Dabei ist es besonders zweckmäßig, diejenigen Gasdüsen, von denen die Gasströme mit dem geringeren Anstellwinkel ausgehen, auf der gleichen Seite der Düsenplatte anzuordnen, auf der sich auch die Bedienungsperson befindet, um damit sicherzustellen, daß die von der Düsenplatte abströmende heiße Gasströmung nicht in die Richtung zur Bedienungsperson hin gelangen kann.

Ein weiterer Vorteil des Hilfs-Kühlluft-Systems, insbesondere bei sich schneidenden Gasströmen, besteht darin, daß eine Trocknung der Fasern unterstützt wird, wenn die Fasern mit Kühlwasser oder dergleichen besprüht worden sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

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In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Glasfaser-Ziehanlage mit einem erfindungsgemäß arbeitenden Hilfs-Kühlluft-Systems während des Anlaufzustandes.

Fig. 2 die Unteransicht der Anlage gemäß Fig. 1 in der Richtung der Ebene 2-2,

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Variations-Zyklen der Luftzufuhr, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht der Glasfaser-Ziehanlage gemäß Fig. 1 während des normalen Betriebszustandes.

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ld

Bei der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Anlage ist ein Glasofen 1 vorgesehen, der einen Schmelzebehälter 3 besitzt, innerhalb dem ein Vorrat 2 an geschmolzenem Glas aufrechterhalten wird. Der Boden des Schmelzebehälters 3 ist als ebene Düsenplatte 4 ausgebildet, die eine größere Anzahl von engständigen Düsenöffnungen 5 in Form einfacher Durchgänge aufweist. Das geschmolzene Glas aus dem Vorrat 2 tritt durch diese Düsenöffnungen hindurch nach unten aus dem Schmelzbehälter 3 aus. Die Temperatur der Düsenplatte 4 wird dabei, was zeichnerisch nicht mehr weiter dargestellt ist, durch eine elektrische Widerstandsheizung gesteuert, die der Düsenplatte zugeordnet ist.

Seitlich unterhalb der Düsenplatte 4 sind Luftdüsen 6 und 6' angeordnet, die in der zeichnerisch dargestellten, eine längliche Düsenplatte 4 aufweisenden Anlage sich längs den beiden Längsseiten der Düsenplatte erstrecken und mit zwei Verteilerrohren 7 bzw. 7¹ verbunden sind. Die Luftdüsen 6 und 6¹ liegen dabei, in der Ansicht der Fig. 2 gesehen, einander zugekehrt gegenüber. Während des normalen Betriebszustandes treten aus den Düsenöffnungen 5 kontinuierlich Glasfasern 8 aus, die mittels einer Ziehwalze 9 von der Düsenplatte 4 weg nach unten gezogen werden. Die dabei üblicherweise noch vorgesehenen Hilfseinrichtungen, wie z.B. Applikatoren für Appretur-, Schlichte- und sonstige Behandlungsmittel sind aus Gründen der Vereinfachung in die Darstellung der Fig. 1 und 2 nicht mit aufgenommen .

Während des Anlaufzustandes der Anlage wird zunächst die Düsenplatte 4 so weit erhitzt, daß das durch die Düsenöffnungen 5 hindurchfließende Glas die gesamte Unterseite der Düsenplatte überflutet und dort eine monolithische Glas-Matrix (nachfolgend auch als "Monolith" bezeichnet) bildet. Es ist dabei nicht notwendig, aber zweckmäßig, Kühlluft einzusetzen, um die Bildung

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des Monolithen zu beschleunigen. Während dieser Stufe des Anlaufzustandes wird die Temperatur der Düsenplatte generell etwa 25 - 150⁰C unterhalb der normalen Betriebstemperatur gehalten, und die Viskosität des durch die Düsenöffnungen hindurchfließenden Glases beträgt mehr als etwa 1.000 poise. Je nach dem Durchmesser der Düsenöffnungen und je nach der gewünschten Durchsatzrate liegt die normale Betriebstemperatur einer Düsenplatte für Ε-Glas im Bereich von etwa 1.150 1.350⁰C. Für andere Glastypen können die normalen Betriebstemperaturen etwas anders sein, wie dies in der Technik gut bekannt ist.

Da das durch die Düsenöffnungen hindurchfließende Glas zu einzelnen Fasern geformt werden soll, wird nach der Ausbildung des Monolithen die Viskosität des Glases in den Faser-bildenden Konen unterhalb der einzelnen Düsenöffnungen auf den normalerweise für die Faserbildung erforderlichen Viskositätsbereich von etwa 300 - 1.000 poise, vorzugsweise etwa 500 - 700 poise eingestellt. Von dem Zeitpunkt an bleibt diese niedrigere Viskosität aufrechterhalten.

Der gebildete Monolith wird sodann langsam von der Unterseite der Düsenplatte nach unten weggezogen. Diese Bewegung des Monolithen kann dabei mechanisch mit Hilfe von Zangen oder auch mit Hilfe eines in den Monolithen eingeschmolzenen Glasstabes bewirkt werden. Weniger günstig, obgleich möglich, ist es, den Monolithen nur durch sein eigenes Gewicht nach unten fallen zu lassen.

Sobald sich der Monolith von der Unterseite der Düsenplatte weg abwärts bewegt, wird an den Luftdüsen 6 und 6¹ eine sogenannte "Klärungsluft¹¹ eingeschaltet, die dann auf die Oberfläche der Düsenplatte aufzutreffen beginnt. Die Luftdüsen 6

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. Xl.

und 6¹ sind dabei so eingestellt, daß die Klärungsluft in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° zur Düsenplatte geführt wird. Dieser Winkelbereich gestattet es, daß während der Abwärtsbewegung des Monolithen eine größstmögliche Menge an Klärungsluft über die Kanten des Monolithen hinweg die Düsenplatte erreichen kann und daß zugleich ein Luftstrom an den Konen-Gebieten der sich ausbildenden Glasfasern vorhanden ist. Generell wird die Klärungsluft zur Mitte der Düsenplatte gerichtet, aber dies kann auch wegen des Auffächerns der die Luftdüsen verlassenden Ströme etwas variiert werden. Falls an den Kanten der Düsenplatte eine Uberkühlung und in der Mitte der Düsenplatte eine Unterkühlung auftreten sollte, sind die Auftreff-Zentren der von den beiden Seiten her kommenden Ströme an Klärungsluft zu weit von der Mitte der Düsenplatte weg nach außen separiert. Falls auf der anderen Seite die Ströme an Klärungsluft einander zu stark überlappen, neigen die Kantenbereiche der Düsenplatte dazu, zu heiß zu werden. Da die die Luftdüsen verlassenden Luftströme sich zwangsläufig auffächern, also einen zunehmend größeren Querschnitt bekommen, sollten die Luftdüsen relativ zur Düsenplatte so angeordnet sein, daß der Querschnitt jedes einzelnen Luftstromes an der Düsenplatte mindestens ausreicht, die der betreffenden Luftdüse zugekehrten Kantenbereiche der Düsenplatte mit zu erfassen, und daß alle Luftströme zusammen an der Düsenplatte sich zu einem das gesamte Düsen-Gebiet der Düsenplatte überdeckenden Querschnitt vereinigen. Ein bevorzugter Winkel der Luftdüsen relativ zur Düsenplatte liegt im Bereich von etwa 40° bis etwa 50° und insbesondere bei etwa 45°.

Die Verwendung von Luftdüsen, im Vergleich beispielsweise mit der Verwendung eines länglichen Luftaustrittsschlitzes, ist wichtig, weil dadurch ohne Notwendigkeit von übermäßigen Luftmengen ein ausreichender Auftreff-Druck an der Düsenplatte er-

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reicht wird. Generell liegt der Durchmesser der Luftdüsen im Bereich von etwa 0,8 - 5 mm, und der gegenseitige Abstand der Luftdüsen ist ausreichend eng, um entlang der Düsenplatte eine im wesentlichen gleichmäßige Luftströmung zu gewährleisten. Beispielsweise haben sich für eine Düsenplatte mit 2.000 Düsenöffnungen darin Luftdüsen von 1,6 mm Durchmesser bewährt, die einen Mittenabstand von 12,7 mm besaßen und etwa 7,5 cm von der Mitte der Düsenplatte entfernt waren. Die Düsenplatte besaß dabei eine Breite von 4,2 cm und eine Länge von 21,1 cm, sie wies im Düsenbereich 21 Reihen von Düsenöffnungen auf. Generell können die Luftdüsen etwa 5 - 13 cm von der Mitte der Düsenplatte entfernt angeordnet sein. Der repräsentative Bereich der Luftaustrittsgeschwindigkeiten an den Luftdüsen liegt zwischen etwa 30 - 125 m/sec.

Durch das Einschalten der Klärungsluft beginnt das Klären der einzelnen Glasfasern in denjenigen Kantenbereichen der Düsenplatte, die den Luftdüsen zunächst liegen. Infolge von normalen Herstellungstoleranzen, kleinen Variationen in der Wärmeverteilung auf der Düsenplatte und dergleichen, kann es dabei jedoch geschehen, daß in einzelnen Gebieten der Düsenplatte eine Ausbildung separierter Glasfasern auftritt, während begrenzte andere Gebiete der Düsenplatte überflutet bleiben.

In diesem Punkt des Anlaufzustandes kann der Strom an Klärungsluft etwas reduziert werden. Dieser reduzierte Luftstrom führt dazu, daß die Viskosität des geschmolzenen Glases in den noch überflutet gebliebenen Gebieten abnimmt, das Glas also flüssiger wird. Als Ergebnis dieses Vorganges neigen die überflutet gebliebenen Gebiete dazu, in benachbarte Konen hineinzufließen, an denen bereits separierte Fasern gebildet sind. Etwa zu dem gleichen Zeitpunkt, zu dem der Luftstrom zuerst reduziert wird, wird die Temperatur der Düsenplatte langsam ge-

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steigert. Diese Steigerung in der Temperatur der Düsenplatte wird dabei solange fortgesetzt, bis die normalen Betriebstemperaturen und -Viskositäten erreicht sind.

Sobald die überflutet gebliebenen Gebiete sich zu den benachbarten Faser-bildenden Konen hin ausbreiten, wird der Strom an Klärungsluft erneut wieder verstärkt. Diese Verstärkung des Luftstroms wirkt dem Einfluß der ansteigenden Temperatur der Düsenplatte auf die Faser-bildenden Konen entgegen und liefert außerdem auch eine zusätzliche Kühlung. Infolge dieser zusätzlichen Kühlung wird die Viskosität der Faser-bildenden Konen so erhöht, daß genug Zugkraft auf die von diesen Konen abgezogenen Fasern ausgeübt werden kann, um auch eine Separierung der benachbarten überfluteten Gebiete in einzelnen Fasern zu erreichen.

Um die eventuell dann noch lokal verbliebenen überfluteten Gebiete ebenfalls zu klären, kann der Luftstrom erneut verstärkt und wieder vermindert werden, wobei ein typischer Zyklus (d.h. die Dauer zwischen einer Luftstrom-Verstärkung bis zur nächsten) etwa 15-20 see in Anspruch nehmen kann. Allerdings kann die zeitliche Frequenz je nach den speziellen Betriebsbedingungen auch etwas anders sein. Jedenfalls läßt sich als Normalfall annehmen, daß nicht alle überfluteten Gebiete bei der ersten Variation des Luftstromes geklärt werden, so daß zusätzliche Variationen (Verstärkungen und Verminderungen) des Luftstromes notwendig werden. Sollten auch nach mehreren Variationen des Luftstromes noch einige wenige isolierte Gebiete überflutet geblieben sein, kann zusätzlich noch eine Hand-Luftlanze eingesetzt werden, um selektiv und direkt diese überfluteten Gebiete zusätzlich zu kühlen. Mit der vorangehend beschriebenen Prozedur hat sich gezeigt, daß für eine Düsenplatte mit 2.000 Düsenöffnungen darin innerhalb eines Zeitraumes von nur etwa

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1 1/2 min eine 80 - 90%ige Klärung erreicht werden kann. Sobald dieser Zustand eingetreten ist, wird ein Masse-Luftstrom, einschließlich beispielsweise der nachfolgend noch beschriebenen Konfiguration für einen Masse-Luftstrom, eingeschaltet, um den Betriebszustand der Anlage aufrechtzuerhalten. Die dabei noch verbliebenen, im allgemeinen sehr kleinen und wenigen überfluteten Bereiche werden dann mit Hilfe der schon erwähnten Hand-Luftlanze gezielt gekühlt, nachdem der Masse-Luftstrom angeschaltet ist.

Im vorstehenden wurde der Anlaufzustand der Anlage erläutert. Praktisch die gleiche Prozedur wird aber auch angewendet, wenn aus irgendeinem Grunde während des Betriebszustandes eine Düsenplatte einmal überfluten sollte. In diesem letztgenannten Fall wird dann zunächst die Temperatur der Düsenplatte auf etwa 25 - 150⁰C unterhalb der normalen Betriebstemperatur gesenkt, und danach werden die vorangehend beschriebenen Arbeitsschritte vorgenommen. Dabei ist es zweckmäßig, von einer vollständig überfluteten Düsenplatte auszugehen. Deshalb wird, sobald eine größere Überflutung einzusetzen beginnt, der während des Betriebszustandes vorhandene Masse-Luftstrom abgeschaltet, um die vollständige Überflutung der Düsenplatte für den neuen Anlaufzustand zu beschleunigen.

Eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Temperatur (A) der Düsenplatte und der Strömungsrate (B) der Klärungsluft während des Anlaufzustandes ist in der Fig. 3 wiedergegeben, und zwar ausgehend von einer Überflutung während des normalen Betriebszustandes. Sobald eine solche Überflutung aufzutreten beginnt, wird der Masse-Luftstrom abgeschaltet, um sicherzustellen, daß die gesamte Oberfläche der Düsenplatte überflutet. Nachdem dies geschehen ist, wird die Temperatur der Düsenplatte gesenkt, und zugleich wird der Luftstrom wieder ver-

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stärkt, um die Bildung einer monolithischen Glas-Matrix zu beschleunigen. Sodann wird der Monolith langsam von der Düsenplatte weg abwärts gezogen, und die Kühlluft beginnt mit der Klärung der einzelnen Glasfasern. Anschließend wird der Strom an Klärungsluft zyklisch verändert, um zu erlauben, daß das Glas in einzelnen überflutet gebliebenen Gebieten sich etwas ausbreiten kann und daß dann Perioden mit einer zusätzlichen Klärung auch dieser Gebiete einsetzen können. Dabei wird die Temperatur der Düsenplatte langsam wieder bis zur normalen Betriebstemperatur erhöht, und die Luftzyklen werden solange fortgesetzt, bis mindestens die größte Menge an überfluteten Gebieten geklärt ist.

Die Erfindung wurde bislang am Beispiel einer länglichen Düsenplatte beschrieben, der die Klärungsluft von den beiden Längsseiten aus zugeführt wird, um die gewünschte Klärung zu bewirken. Zusätzlich kann auch noch weitere Klärungsluft von anderen Seiten her zur Düsenplatte geleitet werden. Im Falle einer Düsenplatte, die eine hexagonale, kreisförmige oder ähnliche Konfiguration benützt, kann entsprechend, sofern es der zur Verfügung stehende Platz erlaubt, die Klärungsluft entlang dem gesamten Umfang der Düsenplatte zugeführt werden, und zwar wiederum so, daß die Klärungsluft zur Mitte der Düsenplatte hin gerichtet ist. Im übrigen kann das System der Zuführung der Klärungsluft auch so einjustiert werden, daß irgendeinem Muster der Wärmeverteilung auf der Düsenplatte Rechnung getragen wird.

Es wurde gefunden, daß während der Klärung die Faser-bildenden Konen in den Kantenbereichen der Düsenplatte dazu neigen, etwas kälter zu werden als die Konen in der Mitte der Düsenplatte, doch die Tatsache, daß die Konen in der Mitte der Düsenplatte gegebenenfalls etwas wärmer sein können, beeinflußt die wirksame Klärung der Düsenplatte nicht nachteilig. Andererseits

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sind die Bedingungen, die während des Anlaufzustandes der Anlage zur Klärung der Düsenplatte angewendet werden, nicht geeignet, die während des Betriebszustandes erforderliche gleichmäßige Kühlung zu bewirken.

Es ist jedoch möglich, die für die Erzeugung der Klärungsluft vorgesehenen Luftdüsen auch zur Erzeugung eines Masse-Luftstromes heranzuziehen, wie er zur gleichmäßigen Kühlung während des normalen Betriebszustandes der Anlage erforderlich ist. Dies sei nachfolgend anhand der Fig. 4 näher erläutert. Die Fig. 4 zeigt dabei die Anlage gemäß Fig. 1 im normalen

Betriebszustand, wobei einander entsprechende Teile mit den gleichen, jedoch durch eine vorgestellte "1" unterschiedenen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Somit ist bei der Anlage gemäß Fig. 4 der Glasofen 11 vorgesehen, der innerhalb seines Schmelzebehälters 13 den Vorrat 12 an geschmolzenem Glas enthält. Der Boden des Schmelzebehälters 13 ist durch die Düsenplatte 14 gebildet, deren Temperatur durch eine elektrische Widerstandsheizung steuerbar ist. Von der Düsenplatte 14 aus werden die Glasfasern 18 mittels der Ziehwalze 19 abwärts gezogen. Die dabei üblichen Applikatoren und dergleichen Hilfseinrichtungen sind ebenso wie im Falle der Fig. 1 auch in der Fig. 4 nicht mit dargestellt.

Unterhalb der Düsenplatte 14 und mindestens auf zwei Seiten der abwärts gezogenen Glasfasern 18 befinden sich die Luftdüsen 16 und 16', die analog Fig. 1 mit Verteilerrohren 17 bzw. 17· verbunden und einander gegenüberstehend angeordnet sind, über diese Luftdüsen wird im Betriebszustand der Anlage ein Kühlluft-Strom gegen die Unterseite der Düsenplatte gerichtet.

Die Luftdüsen 16 und 16' stehen in einem Winkel von etwa

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30° - 60° zur Düsenplatte. Sie brauchen dabei auf den gegenüberliegenden Seiten der Glasfasern 18 jedoch nicht den gleichen Winkel zu besitzen. Vielmehr wurde es als zweckmäßiger erkannt, daß die Luftdüsen 16 auf der einen Seite der Glasfasern 18 auf einen etwas unterschiedlichen Winkel im Vergleich zu den Luftdüsen 16' auf der anderen Seite der Glasfasern eingestellt sind, um diejenige Luftmenge, die während des Betriebs zur Bedienungsperson hin "zurückzuschlagen" neigt, auf einem Minimum zu halten. Gute Betriebsergebnisse wurden erreicht, wenn die Luftdüsen auf der einen Seite der Glasfasern 18 in einem Winkel im Bereich von etwa 40° - 60° zur Düsenplatte und die Luftdüsen auf der anderen Seite der Glasfasern in einem Winkel im Bereich von etwa 30° - 45° zur Düsenplatte eingestellt waren. Bei einer bevorzugten Anordnung dieser Art wurde für die Luftdüsen auf der einen Seite ein Winkel von etwa 45° zur Düsenplatte und für die gegenüberliegenden Luftdüsen ein Winkel von etwa 40° zur Düsenplatte verwendet.

Die Mittellinie der von einer der Düsen 16 und 16¹ ausgehenden Luftröhre ist etwa auf die der betreffenden Luftdüse abgelegene Kante des mit den Düsenöffnungen versehenen Düsenbereichs der Düsenplatte 14 gerichtet, was bedeutet, daß sich die Mittellinien der Luftströme aus den einander gegenüberliegenden Luftdüsen unterhalb etwa der Mitte der Düsenplatte 14 schneiden. Damit treffen die Luftströme aus den einander gegenüberliegenden Luftdüsen unterhalb der Düsenplatte aufeinander, wobei sich eine Turbulenz ergibt, die in einem aufwärts gegen die Unterseite der Düsenplatte gerichteten und die Faser-bildenden Konen einschließenden Masse-Luftstrom resultiert, wie dies schematisch in Fig. 4 angedeutet ist. Die Schnittstelle der Mittellinien der Luftströme aus den einander gegenüberliegenden Luftdüsen liegt im allgemeinen nicht mehr als etwa 2 - 3 cm unterhalb der Unterseite der Düsenplatte und die Auf-

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fächerung dieser Luftströme sollte natürlich so beschaffen sein, daß der von den sich schneidenden Luftströmen erzeugte Turbulenzbereich mindestens so groß ist wie der mit den Düsenöffnungen besetzte Bereich der Düsenplatte.

Ebenso wie im Falle der Zufuhr von Klärungsluft während des Anlaufzustandes der Anlage sind auch im Betriebszustand gemäß Fig. 4 die einzelnen Luftdüsen 16 bzw. 16' ausreichend eng benachbart angeordnet, so daß sich ein im wesentlichen gleichmäßiger Luftstrom längs der Kanten der Düsenplatte ergibt. Die Verwendung gesonderter Düsen, im Vergleich beispielsweise zur Verwendung einer länglichen Schlitzdüse, ist dabei auch für den Betriebszustand der Anlage wichtig, weil dadurch wiederum der notwendige Auftreffdruck der zugeführten Luft und damit die Erzeugung der erforderlichen Turbulenz sichergestellt wird, ohne daß übermäßig viel Luft verbraucht werden muß. Der Luftverbrauch ist dabei mit den Luftdüsen 16 und 16' auch deutlich geringer als bei der bekannten Anordnung von Kühlluft-Düsen im Winkel von etwa 80° zur Düsenplatte, mit denen ein mehr vertikal orientierter Kühlluft-Strom zur Düsenplatte hin gerichtet wird. In der Praxis wurde gefunden, daß sich der Luftverbrauch mit den Düsen 16 und 16' im Betriebszustand der Anlage auf etwa die Hälfte des Luftverbrauchs bei der bekannten Luftdüsen-Anordnung reduzieren läßt, und zwar nicht zuletzt als Folge der Tatsache, daß die Luftdüsen 16 und 16' einen sehr viel geringeren Abstand von der Düsenplatte besitzen.

Die zahlenmäßige Bemessung der Luftdüsen 16 und 16' im Betriebszustand der Anlage kann der zahlenmäßigen Bemessung der Luftdüsen 6 und 6¹ im Anlaufzustand der Anlage weitgehend entsprechen. Der Düsen-Durchmesser liegt wiederum zweckmäßig im Bereich von etwa 0,8 - 5 mm, und der Abstand benachbarter Luft-

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düsen voneinander ist diesem Düsen-Durchmesser so angepaßt, daß sich die erwünschte gleichmäßige Luftströmung längs der Düsenplatte einstellt. Der Abstand der Luftdüsen von der Mitte der Düsenplatte liegt im Bereich von etwa 5 cm - 13 cm. In Verbindung mit der schon in Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten speziellen Düsenplatte mit 2.000 Düsenöffnungen und den Abmessungen 4,2 cm χ 21,1 cm haben sich wiederum, analog dem Anlaufzustand der Anlage, Luftdüsen mit einem Durchmesser von 1,6 mm und einem Mitten-Abstand von 12,7 mm bewährt, die etwa 7 - 8 cm von dem Auftreff-Zentrum an der Düsenplatte entfernt waren. Die repräsentativen Luftaustrittsgeschwindigkeiten an den einzelnen Luftdüsen liegen im Betriebszustand der Anlage im Bereich von etwa 15 - 61 m/sec. Abgesehen von dem ggfs. unterschiedlichen Anstellwinkel der Luftdüsen und von der Tatsache, daß sich die Luftströme unterhalb der Düsenplatte schneiden, unterscheidet sich der Betriebszustand der Anlage von dem Anlaufzustand auch durch die geringeren Luftaustrittsgeschwindigkeiten.

Vorangehend wurde der Betriebszustand der Anlage wiederum zunächst am Beispiel einer länglichen Düsenplatte erläutert, bei der die Kühlluft von den beiden Längsseiten aus so zugeführt wird, daß sich eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung zumindest über das mit den Düsenöffnungen besetzte Gebiet der Düsenplatte hinweg einstellt. Falls die Düsenplatte eine hexagonale, kreisförmige oder ähnliche Konfiguration aufweist und falls es der zur Verfügung stehende Platz erlaubt, kann die Kühlluft jedoch ähnlich wie schon in Verbindung mit dem Anlaufzustand der Anlage beschrieben, auch entlang dem gesamten Umfang der Düsenplatte zugeführt werden, wobei aber, im Unterschied zum Anlaufzustand der Anlage, darauf zu achten ist, daß sich die Mittellinien aller Luftströme in einem Abstand von vorzugsweise etwa 2 - 3 cm unterhalb der Mitte der Düsenplatte schneiden, um den erwünschten Masse-Luftstrom zu erzeugen.

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Die Anlage kann so ausgelegt sein, daß sie ein die Luftdüsen enthaltendes Verteilerrohr-System nur für den Anlaufzustand (also zur Zufuhr der Klärungsluft) oder nur für den Betriebszustand (also zur Zufuhr der Kühlluft) enthält. Gleichermaßen ist es aber auch möglich, die Luftdüsen einstellbar so auszubilden, daß sie sowohl für den Anlaufzustand als auch für den Betriebszustand der Anlage eingesetzt werden können. Natürlich sind dabei in jedem Fall dem Verteilerrohr-System noch Steuereinrichtungen zugeordnet, mit denen die Menge und die Geschwindigkeit der aus den einzelnen Luftdüsen austretenden Luftströme vorzugsweise stufenlos geregelt und an die jeweiligen Betriebsbedingungen (einschließlich der anhand der Fig. 3 beschriebenen Variationen der Luftströme) angepaßt werden kann.

Nachfolgend werden Zahlenbeispiele der Erfindung erläutert.

Beispiel 1

Oberhalb einer Düsenplatten-Anordnung der in der US-PS 3 982 915 beschriebenen Art wurde ein Vorrat an geschmolzenem Ε-Glas mit einer Temperatur von etwa 1.260⁰C erzeugt. Die Düsenplatte bestand aus Platin und enthielt 2.068 Düsenöffnungen, die jeweils einen Durchmesser von 1,32 mm besaßen und in einem etwas unterschiedlichen Mitten-Abstand im Bereich von 1,65 2,03 mm angeordnet waren. Das mit den Düsenöffnungen besetzte Gebiet der Düsenseite war 21 Reihen breit und hatte eine Fläche von 4,2 cm χ 21,2 cm, entsprach also der schon weiter vorn zahlenmäßig erwähnten Düsenplatte.

Seitlich unterhalb der Düsenplatte, und zwar entlang deren Längsseiten, befanden sich zwei Verteilerrohre, von denen jedes mit 16 Luftdüsen besetzt war, die jeweils einen Innen-Durchmesser von 1,6 nun besaßen. Diese Luftdüsen waren paarweise an-

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geordnet, wobei der Mitten-Abstand eines Paares 12,7 nun und der Abstand zwischen benachbarten Paaren 16,0 nun betrug, um die Anordnung von Verstärkungsrippen an der Düsenplatte zu ermöglichen. Der Anstellwinkel der Luftdüsen in bezug auf die Düsenplatte betrug etwa 45°, und die Auslaßöffnungen der Luftdüsen hatten einen Abstand von etwa 7,5 cm von der Mitte der Düsenplatte. Die Mittellinien der von den einzelnen Luftdüsen ausgehenden Luftströme liefen etwa in der Mitte des mit den Düsenöffnungen besetzten Gebietes auf der Düsenplatte zusammen.

Im Anlaufzustand der Anlage wurde die Düsenplatte zunächst überflutet, und dabei wurde die Temperatur der Düsenplatte um etwa 50° zurückgenommen (was, gemessen etwa 12,5 mm oberhalb an einem Flansch, der eine Seitenwand des Schmelzebehälters definierte, einer Temperatursenkung von etwa 28 - 44⁰C entsprach) . Die in diesem Betriebszustand als Klärungsluft dienende Luft stand in den Verteilerrohren mit einem Druck von etwa 0,28 - 0,84 atü zur Verfügung.

Die sich ausbildende monolithische Gas-Matrix wurde sodann langsam von der Düsenplatte nach unten abgezogen, und während des langsamen Aufheizens der Düsenplatte auf ihre normale Betriebstemperatur von etwa 1.241⁰C wurde die Klärungsluft zyklisch in Intervallen von etwa 15 see Dauer variiert. Die Glas-Matrix und die sich daran anschließenden, separierten Glasfasern wurden zunächst manuell von der Düsenplatte abgezogen, bis schließlich die Betriebstemperatur der Düsenplatte erreicht war. Danach erfolgte das weitere Abziehen der Glasfasern mit Hilfe einer Ziehwalze.

Nach nur durchschnittlich 3 Zyklen Variation der Klärungsluft und nach nur etwa insgesamt 1 1/2 min wurde bereits eine 80 %ige Separation der gebildeten Glasfasern erreicht. Zu die-

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sen» Zeitpunkt wurde ein Masse-Luftstrom auf die Platte gerichtet, und die noch überflutet gebliebenen Bereiche wurden mit einer Hand-Luft lanze geklärt, was weitere etwa 2 1/2 min erforderte. Der Masse-Luftstrom wurde von Luftdüsen mit einem Innen-Durchmesser von 5,7 cm geliefert, die in Mitten-Abständen von 1,78cm etwa 23 cm unterhalb der Düsenplatte angeordnet waren und zur Düsenplatte einen Anstellwinkel von etwa 80° besaßen. Der Zufuhr-Druck der Luft für diesen Masse-Luftstrom betrug etwa 0,1 atü .

Versuche der vorangehend beschriebenen Art wurden mehrfach wiederholt, wobei sich zeigte, daß die Klärungsluft im allgemeinen nur in 2 - 4 Zyklen variiert zu werden braucht, um eine 80%ige Klärung der anfänglich totalen Überflutung zu bewirken. Dabei gab es auch Fälle, bei denen innerhalb dieser Zyklen der Klärungsluft eine vollständige Klärung der Überflutungen an der Düsenplatte eintrat.

Beispiel 2

Es wurde von der Anlage gemäß Beispiel 1 ausgegangen, d.h. von der gleichen Düsenplatten-Anordnung, dem gleichen Glasvorrat und auch den gleichen seitlich unterhalb der Düsenplatte verlaufenden Verteilerrohren mit den Luftdüsen zur Zufuhr der Klärungsluft. Zum Unterschied zum Beispiel 1 wurden diese Luftdüsen jedoch nunmehr zur Zufuhr der Kühlluft während des normalen Betriebszustandes der Anlage verwendet. Dazu waren die Düsen auf der einen Seite der Düsenplatte in einem Winkel von etwa 45° zur Düsenplatte eingestellt, während der entsprechende Winkel bei den Düsen auf der anderen Seite der Düsenplatte etwa 30° betrug. Die Mittellinien der aus den einzelnen Luftdüsen austretenden Luftströme waren auf die jeweils abgelegene Kante des mit den Düsenöffnungen besetzten Gebietes der Düsenplatte

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gerichtet, und die Schnittpunkte der Mittellinien der von den beiden Seiten her zur Düsnnplatte geführten Luftstrahlen lagen 2,5 cm unterhalb etwa der Mitte der Düsenplatte.

Die Kühlluft wurde mit einem Zufuhrdruck von etwa 0,21 atü zugeführt und reichte aus, die Separation der Konen und damit eine kontinuierliche Glasfaser-Produktion zu gewährleisten. Infolge der verhältnismäßig geringen Menge an Kühlluft war es
dabei jedoch zweckmäßig, nach der Bildung und Verfestigung der Glasfasern diese noch mit Wasser zu besprühen, um sie ganz auf die Umgebungstemperatur herabzukühlen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen des Betriebszustandes einer Glasfaser-Ziehanlage, die mit einer mit engständigen Düsenöffnungen versehenen Düsenplatte ausgerüstet ist, wobei die Unterseite der Düsenplatte mit geschmolzenem Glas überflutet wird, die Temperatur der Düsenplatte gegenüber der normalen Betriebstemperatur abgesenkt wird und die sich dabei ausbildende monolithische Glas-Matrix langsam von der Düsenplatte aus nach unten abgezogen wird, gekennzeichnet durch die folgenden Maßnahmen:

(b) Eine kühlende Gasströmung wird von mindestens zwei Seiten aus in einem Winkel von etwa 30° bis etwa von unten auf die Düsenplatte bzw. die darauf gebildete monolithische Glas-Matrix gerichtet, und diese Gasströmung wird mit einer Mehrzahl von einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Gasdüsen erzeugt, die einen geringen Abstand von der Düsenplatte aufweisen und mit ihren Mittellinien etwa auf die Mitte der Düsenplatte gerichtet sind, wobei der Gesamtquerschnitt der von diesen Düsen ausgehenden Gasströmung an der Düsenplatte mindestens so groß eingestellt wird wie das mit den Düsenöffnungen besetzte Gebiet der Düsenplatte.

(c) Beim langsamen Abziehen der monolithischen Glas-Matrix wird die Temperatur der Düsenplatte langsam erhöht, und zugleich die kühlende Gasströmung so eingeregelt,

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daß sich an mindestens einzelnen der Düsenöffnungen in der Düsenplatte Faser-bildende Konen separieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die kühlende Gasströmung über das gesamte mit den Düsenöffnungen versehene Gebiet der Düsenplatte periodisch vermindert und wieder verstärkt wird, um progressiv mit jedem solchen Variations-Zyklus weitere der überflutet gebliebenen Bereiche der Düsenplatte zu klären.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Masse-Strom an kühlender Luft zur Aufrechterhaltung der Separation der Faser-bildenden Konen vorgesehen wird, indem die Gasdüsen so eingestellt werden, daß die von ihnen ausgehenden einzelnen Gasströme unterhalb, aber sehr nahe an der Düsenplatte auftreffen und einen turbulenten Massen-Strom an sich aufwärts bewegendem Gas ergeben, der zumindest das mit den Düsenöffnungen versehene Gebiet der Düsenplatte abdeckt.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Unterseite der Düsenplatte gerichtete Gasströmung von einer Mehrzahl von Gasdüsen ausgeht, die entlang mindestens zweier Seiten des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnet werden.

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5. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen entlang dem gesamten Umfang des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte angeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° in bezug auf die Düsenplatte angeordnet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen in einem Winkel von etwa 45° in bezug auf die Düsenplatte angeordnet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen der Gasdüsen in einem Abstand von etwa 5 - 13 cm von der Mitte des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte angeordnet werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Gasdüsen mit einem Innen-Durchmesser von etwa 0,8 - 13 mm verwendet werden.

10. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern mit Hilfe einer beheizbaren Düsenplatte, die mit engständigen Düsenöffnungen versehen ist, wobei sich unterhalb jeder Düsenöffnung ein Konus aus geschmolzenem Glas ausbildet, von dem aus jeweils eine Glasfaser abgezogen wird, und wobei ein Masse-Strom an sich rasch bewegender Luft von unten gegen zumindest das mit den Düsenöffnungen versehene Gebiet der Düsenplatte gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse-Strom an kühlendem Gas durch einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordnete

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Gasdüsen erzeugt wird, die mindestens entlang zweier Seiten des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte und in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° zur Düsenplatte angeordnet und so eingestellt sind, daß die von den Gasdüsen ausgehenden einzelnen Gasströme unterhalb, aber nahe bei der Düsenplatte auftreffen und einen turbulenten Massen-Strom an sich aufwärts bewegendem Gas ergeben, der die Konen und das
mit den Düsenöffnungen versehene Gebiet der Düsenplatte vollständig erfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen um den gesamten Umfang des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebiets der Düsenplatte herum angeordnet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Gasdüsen auf unterschiedliche Winkelstellungen in bezug auf die Düsenplatte eingestellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen auf der einen Seite der Düsenplatte in einem
Winkel von etwa 40° bis etwa 60° in bezug auf die Düsenplatte eingestellt werden, während die auf der gegenüberliegenden
Seite der Düsenplatte befindlichen Gasdüsen auf einen Winkel im Bereich von etwa 30° bis etwa 45° in bezug auf die Düsen platte eingestellt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen der Gasdüsen in einem Abstand von etwa

5 - 13 cm von der Mitte des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte angeordnet werden.

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15. Verfahren nach Anspruch 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Gasdüsen mit einem Innen-Durchmesser von etwa 0,8 - 13 mm verwendet werden.

16. Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern, enthaltend eine als Boden eines Vorratsbehälters für geschmolzenes Glas ausgebildete, beheizbare Düsenplatte aus wärmebeständigem Material mit engständig darin angeordneten Düsenöffnungen, unterhalb denen sich Konen aus geschmolzenem Glas ausbilden, wobei eine Zieheinrichtung zum Abziehen der Glasfäden aus diesen Konen vorgesehen ist, sowie eine Temperatur-Regeleinrichtung für die Düsenplatte und eine Einrichtung zum Erzeugen einer gegen die Düsenplatte gerichteten, kühlenden Gasströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der kühlenden Gasströmung aus einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Gasdüsen besteht, die sich unterhalb der Düsenplatte längs zweier Seiten des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte erstrecken, einen geringen Abstand von dem mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte aufweisen und in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° gegen die Mitte des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte gerichtet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen der Gasdüsen in einem Abstand von etwa 5-13 cm von der Mitte des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen entlang dem gesamten Umfang des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte angeordnet sind.

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19. Vorrichtung nach Anspruch 16,17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen in einem Winkel von etwa 40° bis etwa 50° in bezug auf die Düsenplatte angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen in einem Winkel von etwa 45° in bezug auf die Düsenplatte angeordnet sind.

21. Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern, enthaltend eine als Boden eines Vorratsbehälters für geschmolzenes Glas ausgebildete, beheizbare Düsenplatte aus wärmebeständigem Material mit engständig darin angeordneten Düsenöffnungen, unterhalb denen sich Konen aus geschmolzenem Glas ausbilden, wobei eine Zieheinrichtung zum Abziehen der Glasfäden aus diesen Konen vorgesehen ist, sowie eine Temperatur-Regeleinrichtung für die Düsenplatte und eine Einrichtung zum Erzeugen einer gegen die Düsenplatte gerichteten, kühlenden Gasströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der Kühlenden Gasströmung aus einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Gasdüsen besteht, die sich unterhalb der Düsenplatte längs zweier Seiten des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte erstrecken, einen geringen Abstand von dem mit den Düsenöffnungen versehenen Gebiet der Düsenplatte aufweisen und in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° derart gegen das mit den Düsenöffnungen versehene Gebiet der Düsenplatte gerichtet sind, daß die kühlenden Gasströme aus diesen Gasdüsen unterhalb, aber nahe bei dem mit den Düsenöffnungen versehenen Gebiet der Düsenplatte auftreffen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen der Gasdüsen in einem Abstand von etwa 5 - 13 cm von der Mitte des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte angeordnet sind.

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23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüsen entlang dem gesamten Umfang des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte angeordnet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21,22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Gasdüsen in unterschiedlichem Anstellwinkel in bezug auf die Düsenplatte angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,

daß der eine Satz von Gasdüsen in einem Winkel von etwa 40° bis etwa 60° in bezug auf die Düsenplatte angeordnet ist, während der andere Satz von Gasdüsen in einem Winkel von etwa 30° bis etwa 45° in bezug auf die Düsenplatte angeordnet ist.

26. Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern, enthaltend eine als Boden eines Vorratsbehälters für geschmolzenes Glas ausgebildete, beheizbare Düsenplatte aus wärmebeständigem Material mit engständig darin angeordneten Düsenöffnungen,unterhalb denen sich Konen aus geschmolzenem Glas ausbilden, wobei eine Zieheinrichtung zum Abziehen der Glasfäden aus diesen Konen vorgesehen ist, sowie eine Temperatur-Regeleinrichtung für die Düsenplatte und eine Einrichtung zum Erzeugen einer gegen die Düsenplatte gerichteten, kühlenden Gasströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen der kühlenden Gasströmung aus einander im wesentlichen gegenüberliegend angeordneten Gasdüsen besteht, die sich unterhalb der Düsenplatte längs zweier Seiten des mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte erstrecken, einen geringen Abstand von dem mit den Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte aufweisen und mit einem Anstellwinkel von etwa 30° bis etwa 60° einstellbar so ausgebildet sind, daß sie ent-

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weder mit ihren Mittellinien auf die Mitte des mit den
Düsenöffnungen versehenen Gebietes der Düsenplatte gerichtet sind, oder daß sie so gerichtet sind, daß die von ihnen ausgehenden Gasströme unterhalb, aber nahe der Düsenplatte auftreffen.

KRE/am

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