175762. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés rotációs üvegszálképzésre a külső forrógázas szálvékonyítás alkalmazása nélkül
7 175762 8 áramlási sebessége, illetve összes áramló mennyisége, műveleti, üzemi állapotváltozók, paraméterek. A furatátmérő a furatokon átáramló olvadt üveg okozta erózió következtében a forgórész korának előrehaladásával növekszik. Hogy e változást kiegyenlíthessük és a szálátmérőt a kívánt tartományban tarthassuk, a forgórész üzemi életének legalábbis egy szakaszában ténylegesen csökkentenünk kell a forgórész körítőfalának magasságát. Az ennek megvalósításához szükséges technikát részletesebben a későbbiekben ismertetjük. A kis, 7 mikron vagy ennél kisebb átmérőjű elsődleges szálak képződése szempontjából lényeges és meghatározó sajátos összefüggések az alábbi három egyenlettel, képlettel írhatók le: 1. 2 F d0— -7t f pD + N 2. d0=0,25 [Tf* 3. 64vFl h= ic3p2Df2d4N ahol: d0=a szál termék átlagos átmérője; 7t=3,14; 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 fordulatszáma, sebessége; d=a furatok átmérője és N - a furatok összes száma a forgórészben. A kívánt átmérőjű 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 választunk ki. Az ismert módszerekkel felvesszük ennek az üvegnek a viszkozitás-hőmérséklet görbéjét és meghatározzuk az üveg sűrűségértékeit ezeken a hőmérsékleteken. Ezután a fenti 1. képletet használva, a kívánt eredmények 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 forgórészsebességet, az F időegység alatt termelt elsődleges szálmennyiséget, 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 annak érdekében, hogy kisebb N értéket kapjon. Amikor az alkalmas N értéket magkaptuk, 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. A jelenleg alkalmazott forgórész adottságok alapján a kb. 3175 mikron (124 mii) körítőfal vastagságot és a kb. 0,32 cm ±0,16 cm (kb. 1/8 in. ± 1/16 in.) „h” értéket tartjuk előnyösnek. 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 elérhető. 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 alakváltozat egyikét ismertetjük. 1. példa Az 1. ábrán bemutatott berendezés alkalmazásával 3—5 mikron átmérőjű 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, amelynek 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 elegendő 0,32 cm (1/8 in.) névleges érték „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% szilíciumoxid, 17,1% nátrium-oxid, 13% kalcium-oxid, 9,3% bór-trioxid, 3,5% alumínium-oxid, 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
