Способы и системы управления температурой направляющей втулки

Способы и системы управления температурой направляющей втулки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Настоящая заявка заявляет преимущество и включает ее в качестве ссылки во всей ее полноте, следующую ожидающую совместного решения заявку заявителя: временная заявка на патент № 60/732461, зарегистрированная 31 октября 2005 года, озаглавленная "Methods and Systems for controlling Temperature Bushing".

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к направляющим втулкам и к способам и системам контроля температуры направляющей втулки и в частности к способам и системам контроля температуры направляющей втулки для стеклянного волокна.

Уровень техники

Стекловолокна получают посредством волочения множества потоков расплавленного стекла при заданной скорости через отверстия или сопла, расположенные в нагреваемом контейнере, известном в промышленности стеклянного волокна как направляющая втулка. Направляющие втулки, содержащие расплавленное стекло, электрически нагреваются и поддерживаются при заданных температурах для получения расплавленного стекла в отверстиях или соплах при желаемой вязкости. Волокна, вытягиваемые из отверстий или сопел, собираются после их отверждения в одну или несколько нитей и навиваются в одной или нескольких упаковках.

Направляющие втулки, имеющие 800-4000 или более отверстий или сопел, являются распространенными в промышленности, хотя и направляющие втулки, имеющие меньшее количество отверстий или сопел, также используются. Также распространенной практикой является получение более одной нити из одной направляющей втулки. Например, из одной направляющей втулки иногда получают две нити, четыре нити или другое количество нитей. Такая система, как правило, упоминается как разрезная направляющая втулка. Как правило, это достигается посредством разделения направляющей втулки на секции или сегменты, при этом каждая секция или сегмент дает одну нить. Разделение таким образом направляющей втулки для получения более чем одной нити может потребовать точного контроля температур секций направляющей втулки с тем, чтобы нити, производимые и навиваемые в упаковке, имели одинаковый ярдаж, то есть одинаковое количество ярдов на фунт стекла или, если смотреть с другой стороны, одинаковую массу стеклянной нити на упаковку, собранную в течение заданного периода времени.

Развитие технологии для регулирования профиля распределения температур в направляющей втулке и контроля формирования индивидуальных нитей и в частности коэффициента разброса диаметров нитей развивалось от перемещения вручную ребристых охладителей, которые обеспечивают большие, но несколько неточные регулировки направляющей втулки, до контроллеров с тремя и четырьмя выходами, которые регулируют электрический ток в каждой секции направляющей втулки посредством шунтирования контролируемого тока в обход секций направляющей втулки для получения изменяющегося нагрева. Также разработаны контроллеры баланса направляющей втулки, которые активно отслеживают и контролируют температуру каждой направляющей втулки посредством шунтирования тока. Примеры контроллеров баланса направляющей втулки описаны в патентах США № 5,051,121 и 5,071,459, которые тем самым включаются сюда посредством ссылки. При шунтировании тока в обход секций направляющей втулки с использованием выводов выводы обычно располагаются на одной стороне направляющей втулки.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение в целом относится к способам и системам управления температурой направляющей втулки. Некоторые варианты осуществления способов и систем по настоящему изобретению могут быть эффективными при улучшении промышленного способа производства волокон, таких как стеклянные волокна.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам управления температурой направляющей втулки, имеющей множество сегментов. В одном из вариантов осуществления способ контроля температуры направляющей втулки, имеющей множество сегментов, включает в себя формирование множества нитей из направляющей втулки, содержащей, по меньшей мере, два сегмента, собирание нити, по меньшей мере, в два пучка, измерение размера каждого, по меньшей мере, из двух пучков, сравнение измеренного размера, по меньшей мере, двух пучков с желаемым размером пучка, регулировку величины тока, проходящего, по меньшей мере, через один из сегментов направляющей втулки, в ответ на сравнение размеров пучков. Размеры, которые могут сравниваться в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, могут включать в себя массы упаковки, диаметры упаковки, диаметры пучков и/или другие параметры размера. Дополнительные варианты осуществления и другие способы описываются ниже в разделе «Осуществление изобретения».

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам управления температурой направляющих втулок, имеющих множество сегментов. В одном из вариантов осуществления система управления температурой направляющей втулки, имеющей множество сегментов, содержит направляющую втулку для формирования стеклянных волокон, содержащую концевую диафрагму, имеющую отверстия, выполненные с возможностью прохождения стекла для формирования нитей, две расположенные друг напротив друга боковые стенки, простирающиеся вверх от периферии концевой диафрагмы, и две расположенные друг напротив друга торцевые стенки, проходящие вверх от периферии концевой диафрагмы и соединенные с двумя боковыми стенками с образованием резервуара для расплавленного стекла; источник тока, соединенный с выводом на первой торцевой стенке и соединенный с выводом на второй торцевой стенке; средство регулирования тока, проходящего через каждый сегмент направляющей втулки, соединенное с выводом на первой боковой стенке; средство измерения размера стеклянного волокна, формируемого из направляющей втулки; и контроллер, связанный со средством измерения и средством регулирования, причем в некоторых вариантах осуществления средство регулирования содержит регулируемое устройство для прохождения тока. Дополнительные варианты осуществления и другие системы описываются ниже в разделе «Осуществление изобретение».

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к направляющим втулкам для формирования стеклянного волокна. В одном из вариантов осуществления направляющая втулка для формирования стеклянного волокна содержит концевую диафрагму, содержащую отверстия, выполненные с возможностью прохождения стекла с формированием нитей, две расположенные друг напротив друга боковые стенки, проходящие вверх от периферии концевой диафрагмы, две расположенные друг напротив друга торцевые стенки, проходящие вверх от периферии концевой диафрагмы и соединенные с двумя боковыми стенками, с образованием резервуара для расплавленного стекла, вывод, соединенный с первой боковой стенкой, вывод, соединенный со второй боковой стенкой, вывод, соединенный с первой торцевой стенкой, и вывод, соединенный со второй торцевой стенкой. Дополнительные варианты осуществления и другие системы описываются ниже в подробном описании.

Эти и другие варианты осуществления настоящего изобретения описываются более подробно в разделе «Осуществление изобретение», которое следует далее.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схему неограничивающего примера устройства для формирования волокон.

Фиг.2 представляет собой вид спереди с вырывом неограничивающего примера направляющей втулки.

Фиг.3 представляет собой вид с торца направляющей втулки на Фиг.2, взятый вдоль линии 3-3 на Фиг.2.

Фиг.4 представляет собой схематический вид снизу неограничивающего варианта осуществления направляющей втулки (отверстия не показаны), иллюстрирующий соединение направляющей втулки с выводами.

Фиг.5 представляет собой блок-схему примера направляющей втулки с множеством сегментов и систему контроля температуры направляющей втулки.

Осуществление изобретения

Для целей настоящего описания, если не указано иного, все числа, используемые в описании, должны пониматься как модифицируемые во всех случаях с помощью термина "приблизительно". Соответственно, если не указывается иного, численные параметры, приведенные в следующем далее описании, представляют собой приближенные значения, которые могут изменяться в зависимости от желаемых свойств, которые предполагаются для получения с помощью настоящего изобретения. И наконец, но не в качестве попытки ограничения применения доктрины эквивалентов объема формулы изобретения, каждый численный параметр должен рассматриваться, по меньшей мере, в свете ряда сообщаемых значимых цифр и с применением обычных методик округления.

Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, приведенные в широком объеме настоящего изобретения, представляют собой приближенные значения, численные значения, приведенные в конкретных примерах, сообщаются настолько точно, насколько это возможно. Однако любое численное значение изначально содержит определенные ошибки, с необходимостью возникающие из стандартного разброса, обнаруживаемого при их соответствующих исследовательских измерениях. Кроме того, все диапазоны, описанные здесь, должны пониматься как охватывающие все и любые поддиапазоны, предполагаемые здесь. Например, формулируемый диапазон "1-10" должен рассматриваться как включающий в себя все и любые поддиапазоны между минимальным значением 1 и максимальным значением 10 (и включая их); то есть все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или более, например от 1 до 6,1, и заканчивающиеся максимальным значением 10 или менее, например от 5,5 до 10. В дополнение к этому любая ссылка, упоминаемая как "включаемая сюда", должна пониматься как включаемая во всей ее полноте.

Отметим далее, что, как используется в настоящем описании, формы единственного числа включают в себя ссылки на множественное число, если только явно и однозначно не ограничиваются одним упоминаемым параметром.

Разброс температуры и скорости потока в расплавленном материале, из которого формируются волокна в концевой диафрагме направляющей втулки, используемой при производстве непрерывных волокон, может быть вредным как для качества производимых волокон, так и для эффективности производственного процесса. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут улучшить однородность температуры и скоростей потока расплавленного материала, из которого формируются волокна, в концевой диафрагме направляющей втулки. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, как предполагается, помогают улучшить однородность диаметра волокон, которые производятся и/или при уменьшении количества разрывов волокон в течение процесса вытягивания, и/или при улучшении эффективности процесса.

Как будет подробно обсуждаться ниже, улучшения однородности температуры и скоростей потока на концевой диафрагме направляющей втулки могут быть достигнуты в некоторых вариантах осуществления посредством увеличения и/или шунтирования электрического тока в сегменте (сегментах) направляющей втулки.

Как объясняется ниже, направляющие втулки обычно конструируются из проводящих материалов. Ток протекает через направляющую втулку для ее нагрева и поддержания потока расплавленного материала, из которого через направляющую втулку формируются волокна. При производстве направляющая втулка может иметь "горячие" пятна или "холодные" пятна, где температура в конкретном положении выше или ниже, чем температура в других положениях, или выше или ниже, чем средняя температура по направляющей втулке. Такие отклонения температуры могут происходить по ряду причин. Например, направляющая втулка может быть холоднее в положениях вблизи ее периферии, чем в ее центре.

В прошлом ток шунтировался от направляющей втулки для контроля температуры направляющей втулки. Как используется здесь, термин "шунт", когда используется в связи с шунтированием тока, означает отвод от направляющей втулки, по меньшей мере, части общего тока, подводимого к направляющей втулке. Ток может шунтироваться через шунтирующую цепь. В некоторых вариантах осуществления ток может возвращаться в направляющую втулку в другом положении. В некоторых вариантах осуществления ток может не возвращаться в направляющую втулку. Шунтирование тока приводит к понижению температуры в сегментах направляющей втулки, из которой отводится ток.

Хотя здесь используется термин "сегменты", специалисту в данной области должно быть понятно, что направляющая втулка необязательно делится на сегменты физически. Если здесь не утверждается иного, термин "сегмент" относится к различным зонам направляющей втулки, из которых собирают множество нитей с формированием пучка, при этом один пучок ассоциируется с каждым сегментом. Термин "пучок", как здесь используется, означает множество волокон, сгруппированных вместе.

В одном из вариантов осуществления способ контроля температуры направляющей втулки, имеющей множество сегментов, включает в себя формирование множества нитей из направляющей втулки, содержащей, по меньшей мере, два сегмента, собирание нити, по меньшей мере, в два пучка, измерение размера каждого, по меньшей мере, из двух пучков, сравнение измеренного размера, по меньшей мере, двух пучков с желаемым размером пучка и регулировку величины тока, проходящего, по меньшей мере, через один из сегментов направляющей втулки в ответ на сравнения размеров пучков. В некоторых вариантах осуществления каждый пучок может формироваться из отдельного сегмента направляющей втулки. В некоторых вариантах осуществления направляющая втулка может содержать два или более вывода, по меньшей мере, два вывода соединяются с расположенными друг напротив друга боковыми стенками направляющей втулки. Некоторые варианты осуществления способов согласно настоящему изобретению могут дополнительно включать в себя намотку пучков в форме одной или нескольких комплектов. В некоторых вариантах осуществления каждый пучок может навиваться в форме отдельного комплекта.

Размеры, которые могут сравниваться в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, могут включать в себя массы формируемых комплектов, диаметры формируемых комплектов, диаметры пучков и/или другие параметры размеров. В некоторых вариантах осуществления может измеряться один отдельный параметр размера, в то время как в других вариантах осуществления могут измеряться два или более параметров размеров. Например, в некоторых вариантах осуществления, где измеряются два или более параметров размеров, могут измеряться масса и диаметр формируемых комплектов.

В некоторых вариантах осуществления, где каждый пучок навивается в виде отдельного комплекта, измерение размера каждого, по меньшей мере, из двух пучков включает в себя взвешивание каждого комплекта. В некоторых из этих вариантов осуществления сравнение измеренного размера, по меньшей мере, двух пучков с желаемым размером пучка включает в себя сравнение массы каждого комплекта с желаемой массой комплекта.

Когда масса комплекта, сформированного из сегмента направляющей втулки, меньше, чем желаемая масса комплекта, регулировка величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, включает в себя увеличение величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления. Увеличение величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя увеличение тока на выводе вблизи сегмента направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления.

В других вариантах осуществления, когда масса упаковки сформированной из сегмента направляющей втулки меньше, чем желаемая масса комплекта, регулировка величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, включает в себя шунтирование меньшего тока в обход сегмента направляющей втулки. Шунтирование меньшего тока в обход сегмента направляющей втулки может включать в себя в некоторых вариантах осуществления уменьшение тока, удаляемого из направляющей втулки на выводе вблизи сегмента направляющей втулки.

В некоторых вариантах осуществления, когда масса комплекта, сформированного из сегмента направляющей втулки, больше, чем желаемая масса комплекта, регулировка величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя шунтирование тока в обход сегмента направляющей втулки.

Хотя некоторые варианты осуществления включают в себя измерение массы каждого комплекта, диаметр каждого комплекта может измеряться в некоторых вариантах осуществления. В таких вариантах осуществления измерение размера каждого, по меньшей мере, из двух пучков включает в себя измерение диаметра каждого комплекта. В вариантах осуществления, где измеряются диаметры комплекта, сравнение измеренного размера, по меньшей мере, двух пучков может включать в себя сравнение диаметра каждого комплекта с желаемым диаметром комплекта. Когда диаметр комплекта, сформированного из сегмента направляющей втулки, меньше, чем желаемый диаметр комплекта, в некоторых вариантах осуществления регулирование величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя увеличение величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки. В других вариантах осуществления увеличение величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя введение тока на выводе вблизи сегмента направляющей втулки.

Когда диаметр комплекта, сформированного из сегмента направляющей втулки, меньше, чем желаемый диаметр комплекта, в некоторых вариантах осуществления регулировка величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя шунтирование меньшего тока в обход сегмента направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления. Шунтирование меньшего тока в обход сегмента направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления включает в себя уменьшение тока, удаляемого из направляющей втулки на выводе вблизи сегмента направляющей втулки.

Когда диаметр комплекта, сформированного из сегмента направляющей втулки, больше, чем желаемый диаметр комплекта, регулировка величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя в некоторых вариантах осуществления шунтирование тока в обход сегмента направляющей втулки. Шунтирование тока в обход сегмента направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления может включать в себя удаление тока из направляющей втулки на выводе вблизи сегмента направляющей втулки.

В некоторых вариантах осуществления навиваются ли пучки в комплекте или нет, измерение размера каждого, по меньшей мере, из двух пучков может включать в себя измерение диаметра каждого пучка. В некоторых вариантах осуществления, где измеряется диаметр каждого пучка, сравнение измеренного размера, по меньшей мере, двух пучков включает в себя сравнение диаметра каждого пучка с желаемым диаметром пучка.

Когда диаметр пучка, сформированного из сегмента направляющей втулки, меньше, чем желаемый диаметр пучка, регулировка величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя увеличение величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки. Увеличение величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления может включать в себя введение тока на выводе вблизи сегмента направляющей втулки. Когда диаметр пучка, сформированного из сегмента направляющей втулки, меньше, чем желаемый диаметр пучка, в других вариантах осуществления регулировка величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя шунтирование меньшего тока в обход сегмента направляющей втулки. Шунтирование меньшего тока в обход сегмента направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления может включать в себя уменьшение тока, удаляемого из направляющей втулки на выводе вблизи сегмента направляющей втулки.

Когда диаметр пучка, сформированного из сегмента направляющей втулки, больше, чем желаемый диаметр пучка, регулирование величины тока, проходящего через сегмент направляющей втулки, может включать в себя шунтирование тока в обход сегмента направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления. Шунтирование тока в обход сегмента направляющей втулки в некоторых вариантах осуществления может включать в себя удаление тока из направляющей втулки на выводе вблизи сегмента направляющей втулки.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам контроля температуры направляющих втулок, имеющих множество сегментов. В одном из вариантов осуществления система контроля температуры направляющей втулки, имеющей множество сегментов, включает в себя направляющую втулку для формирования стекловолокна, источник тока, соединенный с выводом на первой торцевой стенке направляющей втулки и соединенный с выводом на второй торцевой стенке направляющей втулки, средство регулирования тока, проходящего через каждый сегмент направляющей втулки, соединенные с выводом на первой боковой стенке направляющей втулки, средство измерения размера стекловолокна, сформированного из направляющей втулки, и контроллер, связанный со средством измерения и средством регулирования. В некоторых вариантах осуществления средство регулирования включают в себя регулируемое устройство прохождения тока.

В некоторых вариантах осуществления средство регулирования может быть связано с выводом на первой торцевой стенке и с выводом на второй торцевой стенке. Средство регулирование в некоторых вариантах осуществления может также быть связано с выводами на одной или нескольких боковых стенках. Например, в некоторых вариантах осуществления средство регулирования может быть связано с выводом на первой боковой стенке и выводом на второй боковой стенке.

Средство измерения в некоторых вариантах осуществления может включать в себя средство взвешивания стекловолокна, сформированного из направляющей втулки. В некоторых вариантах осуществления средство измерения может включать в себя средство измерения диаметра, по меньшей мере, одного пучка стекловолокна, сформированного из направляющей втулки. Средство измерения в некоторых вариантах осуществления, где стекловолокно, сформированное из направляющей втулки, содержит, по меньшей мере, два комплекта стекловолокна, может включать в себя средство измерения диаметра каждого комплекта, сформированного из сегмента направляющей втулки. В некоторых вариантах осуществления, где стекловолокно, сформированное из направляющей втулки, содержит, по меньшей мере, два комплекта стекловолокна, средство измерения включает в себя средство измерения диаметров, по меньшей мере, двух комплектов стеклянного волокна.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к направляющим втулкам для формирования стекловолокна. В одном из вариантов осуществления направляющая втулка для формирования стекловолокна содержит концевую диафрагму, содержащую отверстия, адаптированные для прохождения стекла с формированием нитей, две расположенные друг напротив друга боковые стенки, проходящие вверх от периферии концевой диафрагмы, две расположенные друг напротив друга торцевые стенки, проходящие вверх от периферии концевой диафрагмы и соединенные с двумя боковыми стенками с образованием резервуара для расплавленного стекла, вывод, соединенный с первой боковой стенкой, вывод, соединенный со второй боковой стенкой, вывод, соединенный с первой торцевой стенкой, и вывод, соединенный со второй торцевой стенкой. В некоторых вариантах осуществления дополнительные выводы могут быть связаны с боковыми стенками. Например, в некоторых вариантах осуществления второй вывод может быть связан с первой боковой стенкой и/или второй вывод может быть связан со второй боковой стенкой. Три или более выводов могут быть связаны с одной или обеими стенками в некоторых вариантах осуществления.

Настоящее изобретение будет обсуждаться в целом в контексте его использования при производстве, сборке и применении стекловолокна, хотя специалист в данной области понял бы, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть пригодными для формирования волокон из других материалов, из которых формируются волокна, таких как неорганические вещества, которые могут вытягиваться в волокна посредством вытягивания через сопло. Смотри Энциклопедию Науки и Технологии Полимеров, Vol. 6 at 506-507. Как здесь используется, термин "из которых формируются волокна" означает материал, который можно сформировать в непрерывную в целом нить.

Специалисты в данной области заметят, что настоящее изобретение может осуществляться при производстве, сборке и применении ряда стеклянных волокон. Неограничивающие примеры стеклянных волокон, пригодных для использования в настоящем изобретении, могут включать в себя волокна, полученные из композиций стекла, из которых формируются волокна, таких как "E-стекло", "A-стекло", "C-стекло", "S-стекло", "ECR-стекло" (корозионно-стойкое стекло), и их фторированные и/или не содержащие бора производные. Композиция стекла, из которого должны формироваться волокна, как правило, не является важной для настоящего изобретения, и варианты осуществления настоящего изобретения как таковые могут осуществляться в способах производства для любого количества композиций стекла, из которых формируются волокна.

Стеклянные волокна могут формироваться из расплавленного стекла, как будет обсуждаться более подробно ниже. Например, стеклянные волокна могут формироваться в операции прямого формирования волокна из расплава или в операции опосредованного формирования волокна из расплава стеклянных шариков для получения стеклоткани. В операции прямого формирования волокна из расплава исходные материалы объединяются, плавятся и гомогенизируются в стекло в плавильной печи. Расплавленное стекло перемещается из печи в выработочную часть и в устройства для формирования волокна, такие как направляющие втулки, где расплавленное стекло вытягивается в непрерывные стеклянные волокна. В операции формирования волокна из расплава стеклянных шариков для получения стеклоткани куски стекла или стеклянные шарики, имеющие конечную композицию желаемого стекла, приготавливаются и вводятся в направляющую втулку, где они плавятся и вытягиваются в непрерывные стеклянные волокна. Если используется устройство для предварительного плавления, шарики вводятся сначала в устройство для предварительного плавления, плавятся, и затем расплавленное стекло вводится в устройство для формирования волокон, такое как направляющая втулка, где стекло вытягивается с формированием непрерывных волокон. Относительно дополнительной информации, относящейся к композициям стекла и способам формирования стеклянных волокон, смотри K. Лоуэнштейн. Технология производства непрерывных стекловолокон, (3d Ed. 1993), на страницах 30-44, 47-103 и 115-165, которые конкретно включаются сюда в качестве ссылок.

В типичной операции прямого формирования волокна из расплава стеклоплавильная печь и выработочная часть переносят поток расплавленного материала, из которого формируются волокна, к выходу, соединенному с металлической направляющей втулкой, присоединенной к днищу выработочной части. Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на способы и системы контроля температуры направляющих втулок. Конструкция плавильной печи и выработочной части, как правило, известна в промышленности, и описание их деталей не является необходимым для понимания вариантов осуществления настоящего изобретения. Дополнительная информация относительно конструкции выработочной части доступна, например, в K. Лоуэнштейн. Технология производства непрерывных стекловолокон, (3rd. Ed. 1993), на страницах 85-101.

Расплавленное стекло протекает из нижней части направляющей втулки через большое количество отверстий или "мундштуков" в концевой диафрагме, где они могут вытягиваться посредством устройства для намотки с формированием стеклянных нитей желаемого размера. Затем нити могут приводиться в контакт с аппликатором для нанесения клеящей композиции, собираться посредством направляющей с формированием пряди или нити и навиваться вокруг гильзы устройства для намотки. Примеры соответствующих клеящих композиций и устройства для намотки приведены в публикации Лоуэнштейна (см. выше) на страницах 186-194 и 237-287. Поскольку клеящие композиции, как правило, наносятся после формирования стеклянных нитей, варианты осуществления настоящего изобретения, как правило, могут осуществляться в производственных процессах, где любое количество клеящих композиций наносится на стеклянные нити (или никаких клеящих композиций не наносится), и настоящее изобретение, как предполагается, не ограничивается какой-либо конкретной клеящей композицией. Подобным же образом настоящее изобретение, как предполагается, не является ограниченным производственными процессами, где используется какое-либо конкретное устройство для намотки. Как известно специалистам в данной области, устройства для намотки не требуются во всех способах формирования продуктов из стеклянных волокон, поскольку стеклянные волокна могут доставляться непосредственно к другому технологическому оборудованию.

Фиг.1 иллюстрирует неограничивающий пример типичного устройства для формирования стеклянных волокон. Специалисты в данной области заметят, что варианты осуществления настоящего изобретения могут, как правило, осуществляться в большинстве операций формирования волокон, где расплавленный материал формируется в волокнах посредством прохождения расплавленного материала через множество отверстий или сопел в направляющей втулке. В показанном примере устройство для формирования волокон 10 содержит стеклоплавильную печь или выработочную часть 14, содержащую подачу расплавленного материала, из которого формируются волокна или стекла 16, имеющую металлическую направляющую втулку 18, соединенную с днищем выработочной части 14.

Электрические проводники 19 соединяются с источником электрической энергии 20 и с направляющей втулкой 18 на проводниках 22 для нагрева направляющей втулки 18 и расплавленного стекла 16, содержащегося в ней. Расплавленное стекло 16 вытягивается из нижней части направляющей втулки 18 через множество сопел или отверстий 24 в концевой диафрагме 26 посредством устройства для намотки 28 с формированием стеклянных волокон 12. Как правило, стеклянные волокна 12 приводятся в контакт с аппликатором 30 для нанесения на них клеящей композиции и собираются посредством направляющей 32. В показанном варианте осуществления используется устройство для намотки, и собранные стеклянные волокна навиваются в обход вращающейся гильзы 34 устройства для намотки 28 с формированием формирующего комплекта 36.

Обращаясь теперь к Фиг. 2 и 3, направляющая втулка 18 содержит в целом плоскую концевую диафрагму 26. Длина 48 и ширина 50 концевой диафрагмы 26 могут изменяться. В некоторых вариантах осуществления длина 48 концевой диафрагмы 26 может, как правило, изменяться в пределах примерно от двадцати пяти примерно до ста двадцати семи сантиметров (см) (примерно от десяти примерно до пятидесяти дюймов) и ширина 50 может, как правило, изменяться в пределах примерно от шести примерно до двадцати пяти см (примерно от 2,5 примерно до 10 дюймов). В некоторых вариантах осуществления концевые диафрагмы могут, как правило, иметь толщину примерно от одного примерно до трех миллиметров (мм) (примерно 0,04 примерно до 0,12 дюйма), часто примерно от одного примерно до 2,5 мм (примерно от 0,04 примерно до 0,1 дюйма). Специалист в данной области поймет, что размеры концевой диафрагмы 26 могут изменяться по желанию. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут осуществляться в существующих производственных процессах, где размеры концевых пластинок, как правило, уже определены, и настоящее изобретение, как предполагается, не ограничивается концевыми диафрагмами, имеющими конкретные размеры.

Как показано на Фиг.2, концевая диафрагма 26 имеет область 38 отверстий, содержащую множество отверстий 24, через которые расплавленное стекло 16 вытягивается в форме индивидуальных волокон 12 или нитей с высокой скоростью. Может быть желательным поддержание отверстий при однородной в целом температуре во время вытягивания расплавленного стекла 16 через них с тем, чтобы помочь производить волокна 12, имеющие в целом однородный диаметр. Как показано здесь более подробно, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам и системам для контроля температуры направляющих втулок, что может помочь производить волокна, имеющие в целом однородный диаметр.

Область 38 отверстий в показанном неограничивающем варианте осуществления содержит центральную область 40, которая окружена периферийной областью 42. Центральная область 40, как правило, составляет в пределах примерно от 25 примерно до 85 процентов от общей площади поверхности области 38 отверстий в некоторых вариантах осуществления и примерно от 50 примерно до 65 процентов в других вариантах осуществления. Длина и ширина центральной области 40 может изменяться в зависимости от размеров концевой диафрагмы 26. Периферийная область 42 содержит части области 38 отверстий, которые находятся рядом с боковыми стенками 44 и торцевыми стенками 46 направляющей втулки 18. В обычных направляющих втулках расплавленное стекло вблизи этой периферийной области 42 имеет тенденцию быть холоднее, чем расплавленное стекло вблизи центральной области 40, что приводит к разрыву волокон и неоднородности диаметров нитей.

Обращаясь теперь к Фиг. 2 и 3, направляющая втулка 18 содержит, по меньшей мере, одну боковую стенку, простирающуюся в целом вверх от периферии 27 концевой диафрагмы 26, с формированием хранилища или резервуара 37 для удерживания расплавленного стекла 16. В показанном варианте осуществления и в типичных вариантах осуществления направляющих втулок направляющая втулка 18 содержит пару расположенных друг напротив друга боковых стенок 44 и пару расположенных друг напротив друга торцевых стенок 46, простирающихся вверх от периферии 27. Боковые стенки 44 и торцевые стенки 46 могут в целом быть плоскими или искривленными по желанию. В неограничивающем варианте осуществления, показанном на Фиг.2, каждая из боковых стенок 44 и торцевых стенок 46 может содержать в целом планарную нижнюю часть 54, 56 вблизи концевой диафрагмы 26 и верхнюю часть 58, 60. Верхние части 58, 60 боковых стенок 44 могут быть наклонены под углом 62 по отношению к соответствующим нижним частям 54, 56. Угол 62 в некоторых неограничивающих вариантах осуществления может находиться в пределах примерно от 45° примерно до 90°. Угловые части 59 верхних частей 58, 60 торцевых стенок 46 могут также быть наклонены под углом 64 по отношению к соответствующим нижним частям 56 торцевых стенок 46. Угол 64 в некоторых неограничивающих вариантах осуществления может находиться в пределах от 0° примерно до 45°. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут осуществляться в существующих производственных процессах, где размеры и углы, как правило, уже определены, и настоящее изобретение, как подразумевается, не является ограниченным конкретными размерами и углами.

Форма резервуара 37 может быть в целом цилиндрической, в виде короба с квадратным сечением или прямоугольного короба, сформированного посредством расположенных друг напротив друга боковых стенок 44 и расположенных друг напротив друга торцевых стенок 46 в некоторых неограничивающих вариантах осуществления или он может иметь другие формы.

Компоненты направляющей втулки 18, такие как боковые стенки 44, торцевые стенки 46 и концевая диафрагма 26, могут формироваться из металлического материала или сплавов металлов посредством обычных технологий металлообработки и переработки, хорошо известных