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Vorrichtung zum Läutern von Glasschmelzen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit welcher Glasschmelzen wirksam geläutert werden können.
Die bekannten Glasschmelzwannen sind im allgemeinen in eine Schmelz-, Läuter-und eine Arbeitszone eingeteilt. Diese Zonen können unmittelbar ineinander übergehen oder werden durch Schwimmer, Brücken oder Kanäle voneinander getrennt.
Bisher war es üblich, der Läuterzone unverhältnismässig grosse Abmessungen zu geben, da bei der üblichen Gasbeheizung von oben durch die Oberfläche der Glasschmelze nur bei grossen Dimensionen die Schmelze von Gasen befreit werden konnte. Bei derartigen Öfen muss man stets mit einem beachtlichen Temperaturgefälle zwischen der. beheizten Oberfläche und dem Wannenboden rechnen, so dass nur durch die für diesen Fall erwünschten Konvektionsströme auch das am Boden der Wanne befindliche Glas in die heissere Zone an der Oberfläche gelangt. Um diesen Austausch bewerkstelligen zu können, war es erforderlich, zur Durchführung des Läutervorganges für die Läuterzone einen grossen Raum vorzusehen und die Schmelze über eine längere Zeitspanne in diesem Raum zu belassen.
Es hat sich aber nun gezeigt, dass die Konvektionsströme den Nachteil besitzen, dass sie zum grossen Teil eine entgegengesetzte Richtung aufweisen als die an die Oberfläche aufsteigenden Gasblasen. Infolgedessen wirken die Konvektionsströme bremsend und behindern die Läuterung. Auch ist es nicht zu vermeiden, dass bereits an der Oberfläche befindliches ausgeläutertes Glas mit dem noch Gase enthaltenden Bodenglas durcheinander gemischt wird.
Um den Läutervorgang zu beschleunigen, hat man schon vorgeschlagen, zusätzlich elektrische Beheizungen anzuwenden und den Schmelz- und Läutervorgang völlig voneinander zu trennen, so dass die Glasschmelze nur noch durch einen Kanal von einer zur andern Zone gelangen kann. Die bisher bekannten Vorschläge zur zusätzlichen Beheizung führten aber dazu, dass in der Läuterkammer durch Temperaturgradienten innerhalb des Schmelzbades starke Konvektionsströme auftraten, welche dem gleichmässigen Ansteigen der Gasblasen entgegenwirkten.
Es sind auch bereits Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen Elektroden Verwendung fanden, welche an den Seitenwänden oder auch am Boden des Schmelzbehälters angebracht waren. Bei diesen bekannten Vorrichtungen aber erfolgte stets eine Leitung des Stromes quer durch die Schmelze, so dass die Aufgabe, welche der Erfindung zu Grunde liegt, durch diese bekannten Einrichtungen nicht erreicht werden konnte.
Durch die Erfindung wird nun eine Vorrichtung geschaffen, durch welche die geschilderten Nachteile vermieden und zudem erhebliche Vorteile erreicht werden.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Läutern von Glasschmelzen wird nun in der Schmelze Joulesche Wärme erzeugt ; die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden rahmenartig ausgebildet und an dem Boden und über zwei Seitenwände der Innenwandungen einer Läuterkammer angeordnet sind.
Dadurch wird erreicht, dass Konvektionsströme weitgehend oder vollständig unterbunden werden und die Gasblasen ungehindert vom Boden durch die ganze Schmelze bis zur Oberfläche aufsteigen und entweichen können.
Es ist nicht erforderlich, dass die Glasschmelze auch in Längsrichtung der Läuterzone gleiche Tempe-
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raturen besitzt. Jedoch kann dies in manchen Fällen zweckmässig sein. Es ist verständlich, dass dadurch der Läutervorgang erheblich beschleunigt wird und der gesamte Glasschmelzprozess erheblich an Wirtschaftlichkeit gewinnt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 ein Schaubild über die Anordnung einer Läuterkammer sowie die Anordnung der Elektroden, im Längsschnitt ; Fig. 2 eine Läuterkammer perspektivisch, teilweise aufgeschnitten ; Fig. 3 die besondere Ausbildung einer Elektrode ; Fig. 4 ein Schaubild über eine Läuterkammer mit besonders ausgebildeten Elektroden ; fig. 5 eine Läuterkammer perspektivisch im Schnitt, in welche die Elektroden gemäss Fig. 4 eingebaut sind ; Fig. 5a ein Schaubild der Stromquelle, welche zur Beheizung der Läuterkammer gemäss Fig. 5 bestimmt ist ; Fig. 6 die besondere Ausbildung einer Elektrode.
Die Fig. 1 zeigt die Schmelzkammer 1 sowie die durch den Kanal 2 mit ihr in Verbindung stehende Läuterkammer 3, aus welcher die geläuterte Glasschmelze in Pfeilrichtung in die nicht dargestellte Arbeitszone gelangt. Die Läuterkammer ist erfindungsgemäss mindestens doppelt so lang wie breit bemessen, so dass verhindert wird, dass durch die Entnahmeströmung in Pfeilrichtung noch nicht ausgeläutertes Glas zur Arbeitskammer gelangen kann.
Die Elektroden 4 und 5 sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, rahmenartig ausgebildet und an den Innenwandungen der Läuterkammer 3 angeordnet. Durch diese Anordnung erreicht man, dass die elektrische Energie gerade in dem Bereich, nämlich in der Nähe der Wandungen, zugeführt wird, in welchem die grösste Abkühlung durch Abstrahlung und Wärmeleitung erfolgt. Diese Anordnung und Ausbildung der Elektroden tragen in entscheidendem Masse dazu bei, dass die Glasschmelze in der Läuterkammer, sobald sie ihre Solltemperatur erreicht hat, diese Temperatur in allen ihren Teilen behält und der Läuterung entgegenwirkende Konvektionsströme vermitden werden. Es ist lediglich erforderlich, die elektrische Stromstärke zu regeln, dass gerade so viel Energie zugeführt wird, wie durch die Aussenwände des Behälters ver- loren geht.
Es ist selbstverständlich auch möglich, eine Beheizung von aussen vorzunehmen. Auch ist es zweckmässig, die rahmenförmigen Elektroden teilweise in die Ofenwandung einzulassen.
Wird die Beheizung durch Joulesche Wärme mit einer Beheizung von obel, beispielsweise durch Gas, kombiniert, so brauchen die Elektroden nicht rahmenförmig zu sein. Es genügt eine U-förmige Ausbildung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.
Entsprechend den Fig. 4,5 und 5a sind die Elektroden 6 und 7 stabförmig ausgebildet und sind über die Anschlüsse ABCD bzw. EFGH mit der Stromquelle verbunden. Durch Zwischenschalten von bekannten elektrischen Regelaggregaten zwischen die Stromquelle und die Anschlüsse der Stäbe wird die Stromzufuhr für die Stäbe einzeln oder gruppenweise geregelt.
Es ist an sich bekannt, in Glasschmelzen zwischen zwei stabförmigen Elektroden stabförmige, leitende, aber nicht mit einer Stromquelle verbundene Körper anzuordnen, um den Stromfluss dadurch zu konzentrieren. Erfindungsgemäss wird nun, wie dies in den Figuren 4 und 5 gezeigt wird, zwischen den Elektroden 6 und 7 an der Innenwandung ein Rahmen 8 aus leitendem Material angeordnet. Dieser Rahmen 8 steht mit keiner der Elektroden in leitender Verbindung und hat die Aufgabe, die elektrischen Strombahnen an den Wandungen zu konzentrieren. Gegebenenfalls kann der Rahmen 8 auch aus halbleitendem Material bestehen.
Wird die elektrische Beheizung mit einer Beheizung von oben kombiniert, so können die an der Oberfläche des Schmelzbades angeordneten Elektroden 6 und 7 in Fortfall kommen, so dass die verbleibenden Elektroden der Fig. 6 entsprechen.
Es wurde gefunden, dass es mit der erfindungsgemässen Vorrichtung gelingt, nach Erreichen der Solltemperatur in allen Teilen der Läuterzone mindestens in vertikaler Richtung Temperaturen zu erhalten, die keine grösseren Differenzen als 10 - 200 aufweisen. Dies genügt, um die schädliche Wirkung von Konvektionsströmen zu verhindern. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es unter diesen Umständen nicht erforderlich ist, die Glasbadoberfläche grösser als ein l m2/4 to Glasdurchsatz täglich bei einer Glasstandhöhe von etwa 80 cm zu bemessen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Läutern von Glasschmelzen mittels in der Schmelze erzeugter JoulescherWär- me, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (4,5) rahmenartig ausgebildet und an dem Boden und über zwei Seitenwände der Innenwandungen einer Läuterkammer (3) angeordnet sind.