專利名稱：生產玻璃纖維的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用預制品生產玻璃纖維，特別是多組分玻璃纖維的裝置，所述裝置具有帶加熱襯套的纖維爐，具有用于保持和輸送預制品到加熱襯套中的隨動裝置，以及用于將玻璃纖維傳遞到組裝設備的拉絲和上漿設備。本發(fā)明進一步涉及一種用預制品制造玻璃纖維的方法，其中預制品由隨動裝置引入到纖維爐的加熱襯套中，從加熱襯套中拉出的玻璃纖維在下游冷卻區(qū)冷卻，并經過拉絲裝置傳遞到組裝設備。
背景技術：
在用于制造玻璃纖維的常規(guī)裝置和方法中，將預制品引入加熱襯套并熔化。玻璃從預制品連續(xù)流出并從纖維爐下面的加熱襯套拉出。
預制品包括至少一個具有預定直徑的特定玻璃材料棒。但是，對于玻璃纖維束中多組分玻璃纖維的使用，相對于每根玻璃纖維的直徑或者同時生產的多個玻璃纖維的直徑變化，玻璃纖維有必要具有一定的質量，對于傳導通過玻璃纖維的光來說，獲得最佳反射率也是必需的。在由多層預制品制成的多組分玻璃纖維的情況下可實現(xiàn)這些性質，所述多層預制品包括芯棒和例如涂層管。從預制品中拉出的玻璃纖維具有芯和與其連接的包層。在這種情況下，高反射性質由具有特定折射率的包層產生。芯棒由比包層材料折射率更高的材料制成，以確保光傳導和光學性質。
當熔化預制品時，第一玻璃液滴的滴下具有包層材料在芯材料上拉絲，并使兩種材料結合的作用。為了保持材料厚度不變并使玻璃纖維中不同材料產生最佳光學性質，有必要使玻璃纖維的直徑保持不變。此外，纖維爐中的溫度分布曲線對于由此生產的玻璃纖維的光學和機械性質具有決定性的作用。
生產玻璃纖維的不同方法的使用主要取決于要生產的玻璃纖維的類型和質量，或者纖維形成的速度以及同時生產的玻璃纖維的數量。
公開的美國專利申請No.2003/0079501 A1公開了一種用于玻璃光纖的多拉絲裝置，這些玻璃纖維由單層預制品拉出。這些預制品一般由石英玻璃制成，在2000℃條件下它們在拉絲爐中熔化。纖維從拉絲爐中抽取出，其直徑的精度由拉絲塔(draw tower)中的相應裝置進行檢驗或測量，隨后在纖維上涂覆聚合物材料。之后，纖維在卷帶軸上卷緊。以這種方式由石英玻璃制成的纖維用在電信技術中或者用于數據傳輸。
由于對直徑精度的要求增加，并且由于隨之而來的必要的試驗測量，總是單獨拉絲并在拉絲爐之后單獨進行后處理。與現(xiàn)有的單根纖維生產方法相比，出版的美國專利申請No.2003/0079501 A1作出的改進是生產單根纖維的多個自備地(autonomously)操作裝置可以并行連接，以便允許相應數量的玻璃纖維能同時生產。
這種生產類型不適合多組分玻璃纖維的形成，這是因為通常使用玻璃纖維束中的多根纖維，而這些纖維必須滿足有關對直徑精度和涂層的不同要求。已經發(fā)現(xiàn)，即使多個這些設備并行連接用單根纖維拉絲裝備節(jié)省成本地制造這種玻璃纖維束是不可能的。
特別是，已經發(fā)現(xiàn)這些裝置的一個缺點是，雖然多個的單根纖維拉絲設備并行連接，但是玻璃纖維的數量被限制為明顯低于所需的數量。對于節(jié)省成本地制造玻璃纖維束來說，許多單根纖維應該同時生產。在根據現(xiàn)有技術的裝置的情況下，有關單根纖維的后處理也需要相當大的成本，由此使光學系統(tǒng)的纖維束的形成理是不經濟的。
與用于數據傳輸的玻璃纖維相比，在多組分玻璃纖維的情況下，對于單根纖維的質量的擔心比對于整個纖維束的質量的擔心要少。此外，與用于數據傳輸的纖維的情況不同，考慮成本節(jié)省對于使用包括多組分玻璃纖維的玻璃纖維束來說具有明顯較大的作用。
已經發(fā)現(xiàn)，使用玻璃纖維單獨引導，如在上述現(xiàn)有技術中表示的，這些要求不能得到保證。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的是提供用于生產光學玻璃纖維的裝置和方法，其克服了在此以前一般類型的已知裝置和方法的上述缺點，并滿足上述質量要求，并且使用本發(fā)明所述的裝置和方法可優(yōu)選由多層預制品同時生產適當數量的玻璃纖維。
根據上述和其他目的，根據本發(fā)明，提供一種用于生產光學玻璃纖維的裝置，包括纖維爐，具有作為矩陣結構布置的多個加熱襯套，用于同時容納多個預制品，所述矩陣結構具有相對于彼此成小于90度布置的第一和第二矩陣軸；隨動裝置，被構造用以將預制品保持和輸送到加熱襯套中；拉絲和上漿設備，被構造用以接收從加熱襯套中的預制品拉出的玻璃纖維，從而在由拉絲和上漿設備接收時，該玻璃纖維呈帶形彼此緊鄰放置；以及組裝設備，被構造用以接收來自拉絲和上漿設備的玻璃纖維。
換句話說，根據本發(fā)明，提供一種用預制品生產光學玻璃纖維，特別是生產多組分玻璃纖維的裝置，所述裝置具有帶加熱襯套的纖維爐，具有用于保持和跟隨預制品到加熱襯套中的隨動裝置，以及用于將玻璃纖維傳遞到組裝設備的拉絲和上漿設備，其中纖維爐中的加熱襯套具有用于同時容納多個預制品的矩陣形結構，并且從加熱襯套中拉出的多根玻璃纖維能夠由拉絲和上漿設備以彼此之間呈緊接的帶形的方式接收。
加熱襯套的結構確保在這種情況下，玻璃纖維能夠彼此以很小的偏移距離拉出到纖維爐外面。在這種情況下，可以相應地使下游輥上的玻璃纖維偏轉。
玻璃纖維的偏移通過關于彼此成預定偏置角設置的主矩陣軸來實現(xiàn)。為此，有利地假定加熱襯套以偏菱形的方式置于纖維爐中。在這種情況下，進一步假定在每個矩陣軸上直接相鄰的加熱襯套之間的距離相同。此外，假定加熱襯套設置在一個平面內。
利用根據本發(fā)明的裝置，多個預制品可以同時通過加熱襯套，在纖維爐中生產的玻璃纖維可以按照預定的拉絲速度從位于加熱襯套中的預制品中拉出。在這種情況下，假定根據本發(fā)明玻璃纖維在至少一個下游偏轉輥上偏轉，并且彼此不接觸或交叉。因此，玻璃纖維以相同的拉絲速度從纖維爐的加熱襯套中完全拉出。
由于隨動裝置引導的每個預制品具有相關的加熱襯套這一情況，因此玻璃纖維由所有預制品中同時拉出是可能的。
根據本發(fā)明的裝置的有利的實施方式通過具有至少110個加熱襯套的纖維爐來提供。在這種情況下，有利的結構可以通過矩陣結構來實現(xiàn)，所述矩陣結構在一個主矩陣軸方向上具有10個加熱襯套，且在另一個主矩陣軸方向具有11個加熱襯套。這是因為已經發(fā)現(xiàn)利用更多數量的加熱襯套可以將所有加熱襯套的熱輸出量的有利利用更加最優(yōu)化。在這種情況下，通過有利的機械布置，不需要的溫度波動已經保持為很小。在該實施方式的情況下，來自纖維爐的一半的玻璃纖維在所有情況下傳遞到相應的偏轉輥，并在每一種情況下都傳遞到上漿設備處。
為了確保獲得所希望的和需要的溫度分布曲線，假定纖維爐具有溫度控制器，并假定該溫度控制器包括內部加熱襯套溫度的單獨的控制器。因此，通過使用溫度控制器可以監(jiān)測和控制整個溫度和各個加熱襯套的溫度。這使得溫度分布曲線單獨適應外部和內部影響因素。
為了分別確定溫度并且單獨改變個別加熱襯套的溫度，根據本發(fā)明提出各個控制器具有用于使加熱襯套的溫度與相鄰加熱襯套的溫度相匹配的測量和補償裝置。為此，在加熱襯套中設置與溫度控制器相連的傳感器。通過利用傳感器值來控制各個加熱襯套的溫度。所有加熱襯套加熱到給定值，該值位于大約800℃和1100℃的范圍內。因此，單個控制器可以有利地實現(xiàn)將所有加熱襯套分布控制到設定值的效果。各自的偏移設置用于補償使加熱襯套具有彼此偏離并且完全偏離設定值的溫度的擾動。在這種情況下，將所有加熱襯套控制在大約1℃溫度范圍內的同一設定值。為了補償加熱襯套之間的溫度差，為每個加熱襯套不時地記錄溫度差，并將測定的值從偏移量中減去或與加到其上。因此，偏移設置同樣可以用于補償長期效應，如熱電偶和加熱襯套的老化，或者來自加熱襯套外面的其他擾動。補償裝置包括加熱和冷卻元件，例如電子元件，利用該元件可以根據需要使加熱襯套中的溫度升高或降低。因此可以以有利的方式來設置加熱襯套的規(guī)定狀態(tài)以及因此設置纖維爐的整個系統(tǒng)的規(guī)定狀態(tài)。
此外，根據本發(fā)明提出每個加熱襯套具有至少一個加熱元件，優(yōu)選具有多個可分別激勵的加熱線圈，至少一個擴散器設置在加熱元件和預制品之間，用于擴散加熱輻射。這一實施方式的優(yōu)點在于，利用多個加熱線圈，一方面可以在加熱襯套中設置精確計算的溫度分布曲線。另一方面，通過擴散器使陡峭的溫度梯度變得平滑。在這種情況下，假定擴散器優(yōu)選包括石英管，預制品可通過隨動裝置穿過石英玻璃。
在加熱襯套內部，特別是在石英管內部，可能出現(xiàn)不想要的流動條件，導致預制品暴露于冷空氣中。為了避免這一情況，根據本發(fā)明提出每個加熱襯套具有流動裝置，用于在加熱襯套中形成層流氣流。這使得可以以有利的方式設置預先計算好的流動條件。在這種情況下假定流動裝置包括優(yōu)選整體連接到擴散器的延伸部分，設置在加熱襯套的下部，并且沒有加熱元件。這具有在加熱襯套下形成空氣墊的作用，其中空氣墊通過加熱輻射變熱。變熱的空氣傳遞到加熱襯套中。為了使引入的空氣的流速不會不希望地增大，根據本發(fā)明假定流動裝置在加熱襯套上端包括至少一個流動擋板，該擋板保證環(huán)繞預制品的具有預定間隙的環(huán)形間隙，用于排出空氣。流動擋板使其可以通過固定加熱襯套的上部區(qū)域中的環(huán)形間隙來影響層流氣流的速度。還可以使用多個具有不同外徑的流動擋板來分別匹配要覆蓋的環(huán)形間隙。因此可以以簡單的方式使環(huán)形間隙適合預制品的不同直徑，或者在拉絲過程中響應加熱襯套中流動條件的變化。在這種情況下，在有利的實施方式中，假定整個纖維爐中的加熱襯套具有相同的環(huán)形間隙。
根據本發(fā)明，進一步提出隨動裝置具有支承板，該支承板具有用于容納各個預制品的各個懸浮件。因此，每個預制品可以被單獨懸吊。如果有少量的待生產的玻璃纖維，那么一些單個的懸浮件也可以保持為空。
同樣有利地假定支承板上的各個懸浮件具有與加熱襯套結構對應的矩陣形結構。這使得有可能相對于加熱襯套軸軸向對稱地引入預制品，并避免預制品邊緣的距離偏離它們各自的加熱襯套。
以有利的方式，通過具有連接預制品和中央真空系統(tǒng)的真空連接的每個懸浮件來改進包層材料和芯部材料的共同熔化。在這種情況下，真空使得位于材料之間的空氣排出，從而可以避免所述層之間存在空氣加雜。
為了實現(xiàn)支承板上排列的所有預制品的同步前進，以及因此具有基本上相等的纖維直徑的可靠生產，根據本發(fā)明提出支承板由齒輪馬達驅動和剎車，用于通過使用絲杠和導軌而使預制品前進。
在這種情況下假定支承板可以手動地和/或自動地移動到工作位置，從而使支承板可以在拉絲操作之后很快地移回到其工作位置。
根據本發(fā)明進一步假定纖維爐在加熱襯套的輸出端具有流動軸環(huán)，通過利用該流動軸環(huán)可以為玻璃纖維的延遲冷卻產生空氣墊，在這種情況下已經有利地發(fā)現(xiàn)，利用該流動軸環(huán)，可以為玻璃纖維實現(xiàn)特定的冷卻分布曲線。
根據本發(fā)明假定用于冷卻玻璃纖維的冷卻區(qū)設置在纖維爐的下游。已經發(fā)現(xiàn)在這種情況下對于冷卻區(qū)來說具有漏斗是有利的，通過該漏斗玻璃纖維可以傳送到拉絲和上漿設備。漏斗設置在纖維爐下游并位于冷卻區(qū)中流動軸環(huán)下面，從而在該裝置調定時，預制品玻璃的第一熔滴可以特別引導至拉絲和上漿設備的安裝位置。當它們落下時，玻璃熔滴碰撞漏斗并與后面的玻璃纖維一同滑動通過漏斗至拉絲和上漿設備，在這里它們可以拉緊，優(yōu)選是手動地拉緊，并置于上漿裝置中的漿料輥上。
已經發(fā)現(xiàn)在這種情況下，對于每個纖維爐的一半的玻璃纖維能夠在各自的漿料輥上通過是有利的。因此這使得同時生產并進一步同時處理多個玻璃纖維得以實現(xiàn)。該玻璃纖維在這種情況下在對應的漿料輥周圍分別通過，玻璃纖維呈帶狀彼此緊鄰布置，并均勻地帶有上漿劑。在這種情況下假定玻璃纖維彼此不接觸。
該裝置的進一步有利的實施方式通過漿料輥相對于主矩陣軸成預定角度設置而實現(xiàn)。因此，裝置在拉絲開始時的調定變得更加容易，并且也能夠實現(xiàn)在玻璃纖維上漿或涂覆時它們彼此相隔足夠的距離。
根據本發(fā)明的優(yōu)選特征，矩陣結構具有相對于彼此成給定偏置角布置的矩陣軸。
根據本發(fā)明的另一個特征，設置加熱襯套，以使矩陣結構形成偏菱形結構。
根據本發(fā)明的另一個特征，矩陣結構具有矩陣軸；設置加熱襯套，以使每個矩陣軸上直接相鄰的加熱襯套之間的各個距離基本上相等。
根據本發(fā)明的另一個特征，加熱襯套布置在一個平面內。
根據本發(fā)明的另一個特征，每個加熱襯套具有分配給它的一個相關的預制品。
根據本發(fā)明的另一個特征，纖維爐具有至少110個加熱襯套。
根據本發(fā)明的另一個特征，矩陣結構具有第一主矩陣軸和第二主矩陣軸，矩陣結構具有沿第一主矩陣軸方向布置的10個加熱襯套，并具有沿第二主矩陣軸方向布置的11個加熱襯套。
根據本發(fā)明的另一個特征，纖維爐包括溫度控制器，各個控制器被構造用以分別控制加熱襯套中溫度。
根據本發(fā)明的另一個特征，各個控制器具有各自的測量和補償裝置，用于相對于相鄰加熱襯套中的溫度調整所述加熱襯套中的溫度。
根據本發(fā)明的另一個特征，每個加熱襯套具有至少一個加熱元件；每個加熱襯套具有至少一個擴散器，所述擴散器設置在至少一個加熱元件和相應的一個預制品之間，用于擴散加熱輻射。
根據本發(fā)明的另一個特征，每個加熱襯套具有多個單獨激勵的加熱線圈；每個加熱襯套具有至少一個設置在加熱線圈和相應的一個預制品之間的擴散器，用于擴散加熱輻射。
根據本發(fā)明的另一個特征，所述至少一個擴散器包括石英玻璃管；隨動裝置輸送預制品，從而使對應的一個預制品穿過石英玻璃管。
根據本發(fā)明的另一個特征，每個加熱襯套具有流動裝置，所述流動裝置用于在對應的一個加熱襯套中形成層流氣流。
根據本發(fā)明的另一個特征，流動裝置包括設置在對應的一個加熱襯套下部的延伸部分；且延伸部分沒有被分配給它的加熱元件。
根據本發(fā)明的另一個特征，每個加熱襯套具有流動裝置，所述流動裝置用于在對應的一個加熱襯套中形成層流氣流；流動裝置包括設置在對應的一個加熱襯套下部的延伸部分，從而使至少一個擴散器和延伸部分形成整體元件；延伸部分沒有分配給它的加熱元件。
根據本發(fā)明的另一個特征，流動裝置包括置于對應的一個加熱襯套上端的至少一個流動擋板，從而在對應的一個預制品和至少一個流動擋板之間形成具有給定間隙寬度的環(huán)形空氣間隙，用于通過該環(huán)形空氣間隙排出空氣。
根據本發(fā)明的另一個特征，隨動裝置具有支承板，該支承板具有用于各自容納預制品的單獨的懸浮件。
根據本發(fā)明的另一個特征，支承板上的單獨的懸浮件形成與加熱襯套形成的矩陣結構對應的矩陣結構。
根據本發(fā)明的另一個特征，每個單獨的懸浮件具有用于使每個對應的預制品和中央真空系統(tǒng)相連的真空連接部。
根據本發(fā)明的另一個特征，隨動裝置包括齒輪馬達，絲杠和導軌；齒輪馬達被構造用以通過用于推進預制品的絲杠和導軌選擇性地驅動和制動支承板。
根據本發(fā)明的另一個特征，支承板被構造用以手動地和/或自動地移動到工作位置。
根據本發(fā)明的另一個特征，纖維爐具有設置在加熱襯套輸出端的流動軸環(huán)，用于為玻璃纖維的延遲冷卻形成空氣墊。
根據本發(fā)明的另一個特征，冷卻區(qū)設置在纖維爐的下游，用于冷卻玻璃纖維。
根據本發(fā)明的另一個特征，冷卻區(qū)包括設置在拉絲和上漿設備上游的漏斗，從而使玻璃纖維穿過該漏斗。
根據本發(fā)明的另一個特征，拉絲和上漿設備包括第一漿料輥和第二漿料輥，它們設置以使來自纖維爐的第一個半部的玻璃纖維在第一漿料輥上通過，來自纖維爐的第二個半部的玻璃纖維在第二漿料輥上通過。
根據本發(fā)明的另一個特征，拉絲和上漿設備包括相對于主矩陣軸成給定角度設置的漿料輥。
根據本發(fā)明的另一個特征，纖維爐被構造用以容納用于生產多組分玻璃光纖的預制品。
根據本發(fā)明的目的，還提供一種用于生產玻璃纖維的方法，該方法包括以下步驟提以上所述生產光學玻璃纖維的裝置；通過隨動裝置將預制品引入到纖維爐的加熱襯套中；通過從加熱襯套拉出具有給定不變直徑的玻璃纖維而由預制品生產玻璃光纖；設置加熱襯套作為這樣一種結構，該結構確保彼此不交叉和不接觸地拉出玻璃纖維；以預定方式在纖維爐下游的冷卻區(qū)中冷卻玻璃纖維；以及經拉絲設備將玻璃纖維傳送到組裝設備。
換句話說，根據本發(fā)明，提供一種利用根據本發(fā)明的裝置由預制品生產玻璃纖維的方法，其中通過隨動裝置將預制品引入到纖維爐的加熱襯套中，由預制品拉出的玻璃纖維在下游冷卻區(qū)進行冷卻，并經拉絲裝置傳送到組裝設備，其中玻璃纖維從加熱襯套拉出為具有預定不變直徑，并以預定方式在冷卻區(qū)進行冷卻，其中通過加熱襯套的結構或布局，確保玻璃纖維彼此不接觸或不交叉地拉出。
玻璃纖維以不變的拉絲速度從加熱襯套拉出。通過避免在各個玻璃纖維上拉絲速度產生波動，足以確保對于玻璃纖維的玻璃材料提出的光學要求和用它們生產的光纖束的物理性質。在這種情況下，根據質量流量定律，熔融玻璃材料的質量與作為玻璃纖維拉出的玻璃材料的質量之比保持不變。
這通過利用在相關加熱襯套中的可控溫度分布曲線和/或支承板的前進來拉拔每個預制品而實現(xiàn)。此外，假定從加熱襯套拉出的玻璃纖維按照預定的溫度分布曲線進行冷卻。
在這種情況下，根據本發(fā)明，加熱襯套的特定的幾何構形確保玻璃纖維能夠從纖維爐中拉出，并在冷卻區(qū)之上通過且沒有玻璃纖維彼此接觸或彼此交叉。此外，因此玻璃纖維在冷卻區(qū)之后可以以帶狀的方式在上漿裝置下游的漿料輥上由上漿劑均勻打濕。
玻璃纖維的拉出通過由引出輥以相同的拉絲速度拉出玻璃纖維而完成。在這種情況下，由于已經在漿料輥上，因此玻璃纖維位于引出輥上，同樣沒有接觸或交叉。之后，可以將玻璃纖維捆扎或組裝，從而可以同時生產具有多個玻璃纖維的纖維束或纖維電纜。
根據本發(fā)明提出通過利用電子數據處理設備對引出輥的拉絲速度和支承板的前進進行控制。也假定通過利用該電子數據處理設備對加熱襯套中的溫度進行控制。最后根據本發(fā)明假定，將玻璃纖維組裝不會引起任何反應或反饋(reaction or feedback)。優(yōu)選地，通過利用二級輥使玻璃纖維圍繞引出輥通過，以便在輥的表面上得到最大可能的引出摩擦。玻璃纖維從二級輥傳送至無反應或無反饋的組裝設備，由此防止在光纖的組裝或調定過程中，對多個玻璃纖維或個別玻璃纖維施加影響拉絲速度恒定性以及直徑精度的力。
根據本發(fā)明的方法的優(yōu)選方式包括在相關的一個加熱襯套中利用可控的溫度分布曲線拉拔每個預制品。
根據本發(fā)明的方法的另一種方式包括用隨動裝置的支承板保持預制品；利用支承板的可控前進拉拔每個預制品。
根據本發(fā)明的方法的另一種方式包括通過給定的溫度分布曲線冷卻玻璃纖維。
根據本發(fā)明的方法的另一種方式包括通過使呈帶狀的玻璃纖維在設置在冷卻區(qū)下游的上漿裝置的漿料輥上滾動，用上漿劑均勻地打濕玻璃纖維。
根據本發(fā)明的方法的另一種方式包括通過利用引出輥以基本上相同的拉絲速度拉出每根玻璃纖維。
根據本發(fā)明的方法的另一種方式包括通過使用電子數據處理設備控制引出輥的拉絲速度和支承板的前進。
根據本發(fā)明的方法的另一種方式包括通過利用電子數據處理裝置控制加熱襯套中的溫度。
根據本發(fā)明的方法的另一種方式包括用組裝裝置組裝玻璃纖維，而不在組裝裝置上游的裝置上發(fā)生任何反應或反饋。
最后，為了實現(xiàn)根據本發(fā)明的目的，提出供纖維爐使用的具有上述特征的加熱襯套。
根據本發(fā)明的目的，還提供一種加熱襯套結構，包括加熱襯套，被構造用以容納預制品；以及該加熱襯套具有加熱元件以及設置于加熱元件和預制品之間的擴散器，用于擴散加熱輻射。
根據本發(fā)明的另一特征，加熱元件包括分開激勵的加熱線圈。
根據本發(fā)明的另一特征，擴散器包括石英玻璃管，設置所述石英玻璃管使得，預制品通過石英玻璃管。
根據本發(fā)明的另一特征，加熱襯套具有流動裝置，所述流動裝置用于在加熱襯套中形成層流氣流。
根據本發(fā)明的另一特征，該流動裝置包括在加熱襯套下部提供的延伸部分，該延伸部分沒有分配給它的加熱元件。
根據本發(fā)明的另一特征，擴散器和延伸部分形成整體元件。
根據本發(fā)明的另一特征，流動裝置包括設置于加熱襯套上端的至少一個流動擋板，從而在預制品和至少一個流動擋板之間形成具有給定間隙寬度的環(huán)形空氣間隙，用于通過環(huán)形空氣間隙排出空氣。
更具體地，本發(fā)明提出一種加熱襯套結構，包括加熱襯套，被構造用以容納預制品；以及所述加熱襯套具有加熱元件以及設置于所述加熱元件和預制品之間的擴散器，用于擴散加熱輻射。
盡管在這里本發(fā)明說明和描述，用于生產玻璃纖維的裝置和方法，但是本發(fā)明不意味著限于所示的細節(jié)，因為可在這里在不偏離本發(fā)明的精神的條件下，并落在與權利要求等同的作用域和范圍內對本發(fā)明進行各種修改和結構變化。
但是，結合附圖，本發(fā)明的構造和操作方法連同附加的目的和優(yōu)點將從對下面的特定實施方式的描述中得到最好的理解。


圖1是根據本發(fā)明裝置的側視圖；圖2是具有根據本發(fā)明的加熱襯套結構的上述纖維爐的平面示意圖；圖3是沿縱軸的加熱襯套的截面示意圖；以及圖4是在預制品拉絲過程中根據圖3的加熱襯套的截面示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細地參考附圖，特別是首先參考圖1，該圖示出根據本發(fā)明的帶有纖維爐2以及拉絲和上漿設備3的裝置1。假定在拉絲和上漿設備3下游的是組裝裝置4，該裝置在卷帶軸7上將拉出的玻璃纖維或光學纖維5組裝或調定為纖維束6，而不會在例如拉絲和上漿設備3上產生任何反應或反饋。
假設在纖維爐2和拉絲和上漿設備3之間是冷卻區(qū)8，玻璃纖維5穿過漏斗9。冷卻區(qū)8具有流動軸環(huán)10，該軸環(huán)直接設置在纖維爐2的下游，并起到用預定溫度分布曲線冷卻玻璃纖維5的目的。
光學纖維或玻璃纖維5從預制品11中拉出，預制品通過利用隨動裝置12引入到纖維爐2中。為此，各個預制品11被緊固到隨動裝置12的支承板13。支承板13通過利用驅動軸，優(yōu)選通過利用滾珠絲杠在導軌14中被引導，并由齒輪馬達驅動。在這種情況下，在預制品11的正常隨動過程中，為拉絲需要而驅動支承板13前進。如果玻璃纖維5的拉絲結束，那么可以手動地移動支承板13，或者例如在預制品11的端部，使支承板自動倒回工作位置，在該位置處，可以除去預制品的剩余物，并將新的預制品11緊固到支承板13上。
纖維爐2具有多個加熱襯套15，這些加熱襯套在圖3和圖4中更詳細地說明。預制品11以玻璃纖維5經過上漿設備16從拉絲設備17到組裝裝置4連續(xù)地通過的方式，由隨動裝置12引入到加熱襯套15中。為此，拉絲設備17具有引出輥18，玻璃纖維5通過二級輥19繞過引出輥18，玻璃纖維5彼此緊鄰但彼此不接觸，從而通過引出輥18使玻璃纖維5以相同的拉絲速度拉出。因此，可以最佳地保持玻璃纖維5在引出輥18上的粘性摩擦，并且所有玻璃纖維5以基本上相同的拉絲速度從纖維爐2的加熱襯套15中拉出。
在這種情況下，電子數據處理裝置以與依賴于隨動裝置12的前進和拉絲速度的相對應方式控制拉絲操作。組裝裝置4將其自己自動設置為引出輥18規(guī)定的速度，纖維束6可以以上述速度卷繞。
在引出輥18的上游，玻璃纖維5拉出通過涂覆設備或上漿設備16。由此通過兩個漿料輥20.1，20.2將玻璃纖維5拉緊，以帶狀方式彼此緊鄰設置。假定在所有情況下，纖維爐2中一半的玻璃纖維5通過漿料輥20.1，20.2中之一的上面。漿料輥20.1，20.2部分地即比例高達45％浸入容器21中。玻璃纖維5經漿料輥20.1，20.2的表面用上漿劑均勻打濕。隨后，仍然以彼此緊鄰的帶狀方式設置的玻璃纖維5，由引出輥18拉緊。
圖1中僅示意性地示出了單獨的懸浮件36，所述懸浮件具有用于連接預制品和中央真空系統(tǒng)的真空連接部。同時僅示意性地示出了用于驅動和制動支承板的齒輪馬達和絲杠37。此外，圖1示意性地示出了具有測量和補償裝置的溫度控制器，用于調整加熱襯套中的溫度。還示出了數據處理設備，用于控制例如引出輥的拉絲速度，預制品的前進和/或加熱襯套中的溫度。
在圖2中表示的是具有根據本發(fā)明提供的加熱襯套15結構的纖維爐2。加熱襯套15置于呈矩陣22形式的一個平面內。矩陣22具有彼此成角度布置的矩陣軸23，24，加熱襯套15設置于這些軸的交點處。相鄰的加熱襯套15沿矩陣軸23，24的每個方向彼此相隔同樣的距離。矩陣軸23，24彼此間成給定角度α布置。角度α根據本發(fā)明選擇為小于90°。
在一有利的實施方式中，纖維爐2具有10×11總共110個加熱襯套的矩陣結構。在所有情況下，從預制品11拉出的玻璃纖維5的一半分別通過漿料輥20.1，20.2。漿料輥20.1，20.2在這種情況下相對于對應的主矩陣軸成給定角度進行布置，以便確保漿料輥20.1，20.2上玻璃纖維5的最佳間隔。
在圖3中，示出了相對于縱軸A的加熱襯套15的橫截面。加熱襯套15在上端25具有內孔板凸緣或流動擋板26.1和外流動擋板26.2，借助所述擋板，在熔化操作過程中層流氣流可在加熱襯套15中形成。加熱襯套15還具有電操作的加熱元件27。設置加熱元件27作為環(huán)繞小孔28的加熱線圈，預制品11可以通過該小孔。通過利用形成作為石英管的擴散器29，相對于預制品加熱線圈27被覆蓋。假設在加熱襯套15下端30的是作為流動軸環(huán)的延伸部分31。利用該延伸部分31可以實現(xiàn)預定的溫度分布曲線，該曲線用于使熔化之后的冷卻玻璃纖維5的操作。延伸部分31在這種情況下可以與石英玻璃一體成形。已經發(fā)現(xiàn)在這里分開的銅軸套也可以有利地作為延伸部分31。
在圖4中，示出已經插入預制品11的加熱襯套15。預制品11具有包覆管32和芯棒33。預制品11在上端25引入到加熱襯套15中。
流動擋板26.1，26.2放置在預制品11周圍的加熱襯套15的上開口中，具有在內流動擋板26.1和預制品11之間形成環(huán)形間隙34的作用。否則，該開口被流動擋板26.1，26.2蓋住，其中一個流動擋板26.2靠在板35上。因此通過加熱線圈27加熱的空氣在箭頭B，C的方向上沿著預制品11向上流出加熱襯套15。流動擋板26.1，26.2實現(xiàn)氣流保持層流的作用，也就是說，沒有不需要的冷卻效應出現(xiàn)，并且沒有因氣體流動而在加熱襯套15中產生紊流。但是在加熱襯套15中的溫度分布曲線可有目的的加以改變。這具有在外流動擋板26.2和預制品11之間產生的環(huán)形間隙34可以改變的作用，例如其中移除內流動擋板26.1。這使得環(huán)形間隙變得更大。這樣導致更多的空氣引導通過預制品11，并因此加熱襯套15內更多的熱量流出，因此不利于熔化操作。
為了設置加熱襯套15中的溫度分布曲線，可以使用附加的冷卻元件，通過利用這些元件可將熱量以可控的方式從加熱線圈27中除去。冷卻元件可以由金屬制成，優(yōu)選由銅制成，并嵌入載有加熱線圈27的材料中。
玻璃以具有光纖包層和纖芯的玻璃纖維5的形式從加熱襯套15中拉出，并通過延伸部分31，玻璃纖維5已經以預定方式冷卻。利用延伸部分31的長度，可以為冷卻操作設置特定的溫度分布曲線。也可以通過允許空氣進入延伸部分31的特殊措施或者通過延伸部分31的結構或幾何形狀來設置用于冷卻玻璃纖維5的操作的預定溫度分布曲線。在這種情況下，通過延伸部分31有利地實現(xiàn)在玻璃纖維5上形成特定的氣流。
權利要求
1.一種加熱襯套結構，包括加熱襯套，被構造用以容納預制品；以及所述加熱襯套具有加熱元件以及設置于所述加熱元件和預制品之間的擴散器，用于擴散加熱輻射。
2.根據權利要求1的加熱襯套結構，其特征在于，所述加熱元件包括單獨激勵的加熱線圈。
3.根據權利要求1的加熱襯套結構，其特征在于，所述擴散器包括石英玻璃管，設置所述石英玻璃管，以使預制品通過所述石英玻璃管。
4.根據權利要求1的加熱襯套結構，其特征在于，所述加熱襯套具有流動裝置，所述流動裝置用于在所述加熱襯套中形成層流氣流。
5.根據權利要求4的加熱襯套結構，其特征在于，所述流動裝置包括在所述加熱襯套下部設置的延伸部分，所述延伸部分沒有分配給它的加熱元件。
6.根據權利要求5的加熱襯套結構，其特征在于，所述擴散器和所述延伸部分形成整體元件。
7.根據權利要求4的加熱襯套結構，其特征在于，所述流動裝置包括設置于所述加熱襯套上端的至少一個流動擋板，從而在預制品和所述至少一個流動擋板之間形成具有給定間隙寬度的環(huán)形空氣間隙，用于通過環(huán)形空氣間隙排出空氣。
全文摘要
利用具有加熱襯套的纖維爐和用于保持和輸送預制品的隨動裝置，由預制品生產玻璃纖維的裝置和方法。玻璃纖維傳送至拉絲和上漿設備處，并在卷帶軸上作為纖維束進行卷繞。加熱襯套以矩陣形結構設置，用于容納多個預制品。玻璃纖維以帶狀提供，從而在玻璃纖維由拉絲和上漿設備接收時彼此緊鄰。主矩陣軸相互間成給定的偏置角，從而使矩陣形結構優(yōu)選是偏菱形結構。流動裝置在加熱襯套中形成預定的氣流。溫度和冷卻控制裝置在加熱襯套中產生預定的溫度分布曲線。
文檔編號C03B37/028GK1927749SQ20061014163
公開日2007年3月14日 申請日期2004年9月22日 優(yōu)先權日2003年9月22日
發(fā)明者W·艾斯, L·維爾姆斯 申請人:肖特股份有限公司