175763. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés rotációs üvegszálképzésre a külső forrógázas szálvékonyítás alkalmazása nélkül
9 175763 10 p=az üveg sűrűsége; v=az üveg viszkozitása; F=a forgórészen az időegységben átáramló összes üvegmennyiség; l=a forgórész körítőfalának vastagsága; D=a forgórész belső átmérője; f=a forgórész sebessége, fordulatszáma; d = a furatok átmérője; és N --- a furatok összes száma a forgórészben. A kívánt átmérője elsődleges szálak forrógáz-fúvatásos szálvékonyítás alkalmazása nélküli előállításához szükséges tervezési és üzemeltetési paraméterek megállapításánál a következő eljárást követjük. Először is az eljárásban alkalmazandó megfelelő üvegösszetételt választjuk ki. Az ismert módszerekkel felvesszük ennek az üvegnek a viszkozitás-hőmérséklet görbéjét és meghatározzuk az üveg sűrűség értékeit ezeken a hőmérsékleteken. Ezután, a fenti 1. képletet használva, a kívánt eredményeket és a kívánt üzemi viszonyok figyelembevételével megválasztjuk a különböző paraméterek értékeit. Például, elsőként megválasztjuk az elsődleges szálak kívánt d0 átmérőjét. Az üveg sűrűsége ismert. Most rendre megválasztjuk az alkalmas f forgórész sebességet, az időegység alatt termelt elsődleges szálmennyiséget, F-et, végül pedig a forgórész D átmérőjét. E paraméterek megválasztása után az 1. képlet alapján meghatározzuk a forgórész körítőfalában megkívánt nyílások vagy furatok N összes számát. Ha az így kapott N összes furatszám túl nagy volna és így nem tenné lehetővé megfelelő furattávolságok, furatközök alkalmazását, az eljárást újrakezdjük és új paraméter sort választunk meg, amely legalább egy értékben különbözik az eredetileg megválasztottól. A szakértő számára az 1. képlet kitanításának ismeretében már nyilvánvaló, hogyan kell módosítania a paraméterek megválasztását, hogy kisebb N értéket kapjon. Amikor az alkalmas N értéket megkaptuk, megválasztjuk a forgórész üzemi hőmérsékletét és a viszkozitás-hőmérséklet görbéből meghatározzuk az üveg ennek megfelelő viszkozitását. Most megválasztjuk a körítőfal vastagságát, amelynek értéke célszerűen az 1270—6350 mikron (50—250 mii) tartományba kell hogy essék, majd a „h” értékét — ez célszerűen 0,08 és 1,27 cm (1/32 és 1/2") közé essék — és a fenti 3. képletből meghatározzuk a d furatátmérőt. Megállapításaink szerint ez az átmérő legyen kisebb 457 mikronnál (18 mil-nél), essék előnyösen a kb. 152—330 mikron (kb. 6—13 mii) tartományba, a legelőnyösebben pedig a kb. 203—305 mikron (kb. 8—12 mii) tartományba. A szakértő számára a fenti összefüggések alapján nyilvánvaló, hogy a kívánt elsődleges szálátmérő a változók számos kombinációjával érhető el. Ez nagy rugalmasságot biztosít számunkra ahhoz, hogy sajátos értékeket válasszunk meg azon paraméterek tekintetében, amelyek a gazdaságos szálképzés szempontjából a legdöntőbbek és a többi paramétert ezeknek megfelelően válasszuk meg a kívánt szálátmérő előállítása érdekében. A következő példákban a találmány szerinti eljárás és berendezés két foganatosítási módját, illetve kiviteli alakját mutatjuk be. Az 1. példában az általunk előnyösnek ítélt üzemeltetési módot szemléltetjük, míg a 2. példában a gyakorlatban jól alkalmazható számos foganatosítási mód és kiviteli alak változat egyikét ismertetjük. 1. példa A 6. ábrán bemutatott berendezés alkalmazásával 3—5 mikron átmérőjű vágott szálat állítunk elő. A berendezés 45,72 cm (18") átmérőjű forgórészt foglal magában, amelynek körítőfala 3,18 cm (1 1/4") magasságú és kb. 3175 mikron (kb. 125 mii) vastagságú. A forgórész 50 000 nyílást, furatot tartalmaz, amelyek átlagos átmérője kb. 254 mikron (kb. 10 mil). A forgórész kezdeti fordulatszámát 2200—2300 ford./percre, az olvadt üvegtáp mennyiségét pedig 453 kg/ó (1000 lbs./ó) értékre állítjuk be. Ezek az értékek elegendőek 0,32 cm (1/8 in.) névleges értékű „h” nyomómagasság előállításához, amely 0,16 és 0,48 cm (1/16 és 3/16 in.) között változik. A forgórész belsejét fűtő égőket úgy szabályozzuk be, hogy azok a forgórész belsejében kb. 1010 °C és 1938 °C (kb. 1850—1900 °F) közötti kiindulási hőmérsékletet alakítsanak ki. A példában alkalmazott üveg oxidos súlyszázalék alapon kifejezett összetétele a következő volt: 55,1% szilícium-dioxid, 17,1% nátrium-oxid, 13% kalcium-oxid, 9,3% bór-trioxid, 0,9% kálium-oxid, 0,6% magnézium-oxid, 0,1% vas-oxid és 0,1% kén-trioxid, míg a maradék egyéb oxid-szennyezők nyomaiból állott. Az üveg sűrűsége 2,6 g/cm3, lágyuláspontja 658 °C (1217 °F), viszkozitása pedig az 1010—1938 °C (1850—1900 °F) tartományban kb. 500—325 poise. A forgórész súlyszázalékokban kifejezve kb. 0,28% szenet, 27,8% krómot, 2,5% nikkelt, 5,8% molibdént és 1,8% vasat tartalmazó ötvözetből készült, amelyben a különbözetet a kobalt tette ki. Az apritógáz elosztófej nyomását 1,05 att (15 psig) körüli értéken tartjuk, ami az 53,34 cm (21 in.) átmérőjű aprítógáz elosztócső körül egyenletesen elosztott 24 fúvókában kb. 0,35 att (kb. 5 psig) fúvókanyomásokat hoz létre. A fenti tervezési és üzemi paraméterekkel dolgozva, a találmány szerinti berendezéssel és eljárással óránként kb. 453 kg (kb. 1000 lbs.) vágott szálat állítunk elő, ahol az átlagos átmérő a 3—5 mikron tartományban mozog. 2. példa Az 1. példában ismertetett üvegösszetétellel és forgórész szerkezeti anyaggal dolgozva és 38,10 cm (15") átmérőjű forgórészt alkalmazva, amelynek körítőfala 5,08 cm (2") magasságú és 3175 mikron (125 mii) vastagságú és amely 50 000 darab, 254 mikron (10 mii) átmérőjű furatot tartalmaz, lényegében ugyanolyan minőségű terméket kapunk, lényegében azonos teljesítménnyel, mint az 1. példában leírt berendezéssel és eljárással. Ehhez a forgórész kezdeti sebességét, fordulatszámát a kb. 2800—3000 ford./perc tartományba kell emelni, ugyanakkor azonban a forgórész belső hőmérséklete, a „h” értéke, az üveg fajsúlya és viszkozitása, valamint az olvadt üveg áramló mennyisége az 1. példában alkalmazottakkal azonosak. Az aprítógáz elosztóvezeték nyomását kb. 1,05 att (kb. 15 psig) értéken tartjuk. A találmány szerinti forgórész kialakításához a forgórész átmérő, a körítőfal vastagsága és a szerkezeti anyag megválasztásánál több tényezőt kell figyelembe venni. Először is, amint az a már ismertetett 1. és 3. képletekből kitűnik, a forgórész átmérője módosítható, hogy ezáltal lehetővé tegye a többi üzemi változó érté5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
