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Verfahren und Vorrichtung zum Vorwärmen, Eintragen und
Schmelzen pulverförmiger Stoffe in Schmelzöfen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorwärmen, Eintragen und Schmel- zen pulverförmiger Stoffe in Schmelzöfen, insbesondere einer verglasenden Mischung in einem mit einer
Vorwanne ausgestatteten Wannenofen zur Glaserzeugung, bei dem die Stoffe von einer Beschickungsstelle aus im Gegenstrom zu den vom Ofen abströmenden heissen Rauchgasen in den Ofen eingeführt werden.
Diese Verfahrensweise stellt bereits einen wärmeökonomischen Fortschritt gegenüber den älteren Herstellungsverfahren dar, bei welchen die Ausgangsstoffe in kaltem Zustand mit Hilfe von Vorrichtungen mit kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Wirkungsweise in den Ofen eingeführt und im allgemeinen durch eine hydraulische oder andere Kühlung geschützt werden, welche die Wärme des Ofens aufnimmt und die Kühlung der eingeführten Stoffe noch erhoht.
Bei diesen älteren Verfahren werden die Stoffe erst nach ihrer Einführung in den Ofen einer Erhitzung unterworfen. Sie empfangen dort bei hoher Temperatur die Wärmemengen, welche zu ihrer Erhitzung erforderlich sind, welche die Ausführung der endothermischen Reaktionen gewährleisten und welche den Stoffen eine ausreichende Fliessfähigkeit verleihen, um ihre Homogenisierung und ihr Reduzieren zu bewirken.
Bei der Glaserzeugung dient bekanntlich der grossere Teil der den Ausgangsstoffen zugeführten Wärme zur Erhöhung der Temperatur dieser Ausgangsstoffe und nicht zum Auslosen von Reaktionen.
Bei diesen bekannten älteren Verfahren werden die Stoffe auf dem Glasschmelzbad abgelagert und der Strahlung der darüber hinwegstreichenden Gase unterworfen. Da die Stoffe schlechte Wärmeleiter sind, ist der Wärmeaustausch mittlmässig und die Leistung des Ofens gering.
Um die Ausgangsstoffe bereits entsprechend vorgewärmt in die Schmelzzone zu bringen, werden bei einem aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 564, 783 bekannten Verfahren der eingangs erläuterten Art die Ausgangsstoffe dem Ofen in Form einer Stoffsäule zugeführt, die in einem über der Schmelzwanne angeordneten Schacht gestapelt ist. Diese Stoffsäule ruht am Boden der Schmelzwanne auf und sinkt in dem Masse, in dem das Material unten wegschmilzt, im Schacht nach unten. Hiebei wird die Stoffsäule von den direkt aus der Schmelzwanne des Ofens abstromenden und zusätzlich an Brennern im Materialschacht erzeugten, also sehr heissen Rauchgasen durchströmt.
Da bei diesen bekannten Verfahren das Material aber nicht in pulverförmigem Zustand, sondern in relativ grobstückiger Form zugeführt wird, kommen die Rauchgase mit den Ausgangsstoffen nur an im Verhältnis zum Volumen der einzelnen Stücke relativ kleinen Oberflächen in direkte Berührung und ausserdem bilden sich bei dem ganz zufällig vor sich gehenden Nachrücken der Stoffsäule nach unten einerseits ortliche Verklumpungen des Materials, in deren Innenzonen die Rauchgase nicht eindringen konnen, und anderseits entstehen stellenweise ausgesprochene Kanäle in der Stoffsäule, durch welche die Rauchgase rasch und ohne Abgabe von Wärme zum Abzug abströmen können.
Bei diesem bekannten Verfahren kann das eingetragene Material nur relativ langsam und auf keinen Fall gleichmässig vorgewärmt werden, wobei den Rauchgasen vor ihrem Abzug ins Freie stets nur ein be- schränkter Teil ihres Wärmeinhaltes entzogen und zur Vorwärmung des Materials ausgenützt werden kann.
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Da die Innenwände des Materialschachtes von sehr heissen Rauchgasen bestrichen werden, muss der Schacht zur Gänze, aber mindestens zu einem grossen Teil aus hochfeuerfestem Baustoff bestehen.
Bei einem andern, aus der brit. Patentschrift Nr. 784, 339 bekannten Verfahren der eingangs erläuter- ten Art wird das vorzuwärmende Material in Form einer auf einem Fördergurt liegenden bandförmigen
Schicht zum Ofen hin bewegt. Die Rauchgase erwärmen dabei nur die Oberflächenschicht und die Wär- me geht nur langsam durch Wärmeleitung an die inneren Schichten des Materials über. Der Führungsweg für das vorzuwärmende Material muss hiebei relativ lang sein, um die Rauchgase während einer ausrei- chend langen Zeit mit dem Material in Berührung zu halten. Trotzdem kann aber nur ein beschränkter
Teil des Wärmeinhaltes der Rauchgase zur Vorwärmung des Materials ausgenützt werden, weil ein grosser
Teil derRauchgaswärme durch die Wände des langen Kanals unvermeidbar verlorengeht.
Auch bei diesem bekannten Verfahren müssen die Wandungen des Kanals wegen der hohen Temperatur der direkt aus der
Schmelzzone des Ofens in den Kanal eintretenden, sehr heissen Rauchgase aus hochfeuerfestem Baustoff bestehen.
Zur Vermeidung der angeführten Mängel und Nachteile zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren der eingangs erläuterten Art so auszubilden, dass die pulverförmigen Stoffe bis zu ihrem Eintritt in die
Schmelzwanne rasch und gleichmässig unter vollständiger Ausnutzung des Wärmeinhaltes der Rauchgase vorgewärmt werden kann und in Form einer rieselfähigen, verklumpungsfreien Fritte, die sehr rasch und gut schmilzt, in das Schmelzbad gelangt.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, dass bei dem erläuterten
Verfahren die pulverförmigen Stoffe zunächst auf ihrem Wege zwischen der Beschickungsstelle und der
Vorwanne des Ofens in einer Vorwärmekammer kontinuierlich bis auf eine nahe ihrer Sintertemperatur liegende Temperatur vorgewärmt werden, indem sie unter ständiger Umwälzung auf einem Teil ihres Weges durch die Vorwärmekammer frei fallen gelassen und ständig in direkter Berührung mit den durch die von der Vorwanne zu einem Auslass strömenden Gase geführt werden,
wonach die vorgewärmten pul- verförmigen Stoffe auf das Glasschmelzbad in der Vorwanne abgelagert und auf diesem unter einem bis nahe an den Badspiegel herabgezogenen Gewölbeteil der Vorwanne zur Schmelzzone vorgeschoben und hiebei zumindest angenähert auf ihre Schmelztemperatur weiter erhitzt werden, indem sie mit den über dem Glasschmelzbad in der Vorwanne von der Schmelzzone zur Vorwärmzone strömenden Rauchgasen in Berührung gebracht und gleichzeitig der Wärmestrahlung des herabgezogenen Gewölbeteiles der Vorwanne ausgesetzt werden,
wobei die Temperatur der aus der Schmelzzone des Ofens abgezogenen hei- ssen Rauchgase unter Regelung ihrer Strömungsmenge und Strömungsgeschwindigkeit auf ihrem Weg bis zum Eintritt in die Vorwärmezone durch Wärmeabgabe an den herabgezogenen Gewölbeteil der Vorwanne und an die auf dem Glasschmelzbad in der Vorwanne vorgeschobenen Stoffe bis unter die Schmelztemperatur der pulverförmigen Stoffe herabgesetzt wird und anschliessend den Rauchgasen auf ihrem Weg durch die Vorwärmzone bis zum Rauchgasauslass der Rest ihres Wärmeinhaltes durch Wärmeabgabe an die vorzuwärmenden pulverförmigen Stoffe praktisch vollständig entzogen wird.
Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens werden mehrere bedeutende Vorteile erzielt, die vor allem darin bestehen, dass die Beschickungsstoffe viel rascher und gleichmässiger, als dies bisher möglich war, vorgewärmt und geschmolzen werden können, dass der Wärmeinhalt der Rauchgase restlos für den Ofenbetrieb ausgenützt werden kann, wobei dieser Wärmeentzug in relativ einfacher Weise unter einer den verschiedenen Erfordernissen in den einzelnen Ofenzonen optimal angepassten Regelung gesteuert werden kann, und dass infolge einer niedrigen thermischen Beanspruchung aller ausserhalb der eigentlichen Schmelzzone des Ofens liegenden Teile im wesentlichen nur der Schmelzraum aus hochfeuerfestem Material.
bestehen muss, wogegen alle übrigen Teile der Anlage relativ einfach aufgebaut sein können und infolge der relativ niedrigen Temperaturen in den betreffenden Zonen nur geringem Verschleiss unterliegen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann zwecks Anpassung an besondere Betriebserfordernisse in verschiedener Weise noch vorteilhaft weiter ausgestaltet werden.
So können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmässig die auf dem Glasschmelzbad in der Vorwanne vorgeschobenen Stoffe in regelbarem Ausmass auch der direkten Wärmestrahlung aus der Schmelzzone des Ofens ausgesetzt werden. Das Ausmass dieser Wärmestrahlung kann z. B. durch mehr oder weniger starkes Abblenden bzw. Freigeben des Strahlenweges oder durch eine besondere Regelung der in der Nähe der Vorwanne angeordneten Brenner der Schmelzzone verändert werden. Durch Verändern der direkten Wärmestrahlung zwischen Schmelzzone und Vorwanne kann unter Beeinflussung des Schmelzvorganges in der Vorwanne in diesem Bereich auch der Wärmeentzug aus den Rauchgasen so geregelt werden, dass diese mit einer gewünschten Anfangstemperatur in die Vorwärmzone eintreten.
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Bei Verwendung von normalerweise üblichen Ausgangsstoffen kann eine besonders rationelle Verwer- tung der Rauchgaswärme in der Vorwärmezone erzielt werden, wenn die pulverförmigen Stoffe während des Durchwanderns durch die Vorwärmzone bis auf etwa 700 - 8000 C vorgewärmt und nach der Ablage- rung auf dem Glasschmelzbad in der Vorwanne während des Vorschiebens auf diesem zur Schmelzzone bis auf etwa 14000 C weiter erhitzt werden, wobei die Rauchgase aus der Schmelzzone mit einer Tem- peratur von etwa 15000 C abgezogen werden und ihre Temperatur auf ihrem Weg zwischen dem Aus- tritt aus der Schmelzzone bis zum Eintritt in die Vorwärmzone auf etwa 800-1000 C und in der Vor- wärmzone auf ihrem Weg vom Eintritt in diese bis zum Rauchgasauslass bis auf etwa 100 - 2000 C her- abgesetzt wird.
Dabei ergeben sich in allen Abschnitten der Vorwärmzone betriebstechnisch günstige niedrige Strömungsgeschwindigkeiten der Rauchgase.
Wenn aus betriebstechnischen Gründen eine besonders schnelle Vorwärmung erwünscht ist, so kann die Berührung der Rauchgase mit den pulverförmigen Stoffen während des Vorwärmens noch weiter in- tensiviert werden, indem die pulverförmigen Stoffe während des Vorwärmens wenigstens dreimal nacheinander unter ständigem Umwälzen des Materials durch Rütteln und Abstreifen abwechselnd in horizontalen Schichten oder Anhäufungen und jeweils anschliessend in freifallenden Schleiern durch die in Gegenrichtung zum
Auslass abziehenden Rauchgase geführt werden, wobei diese von ihrem Eintritt in die Wärmezone bis zum
Auslass durch und über die Schichten oder Anhäufungen und durch die freifallenden Schleier über die ganze Breite dieser Schichten und Schleier durchgesaugt werden,
wobei zweckmässig beim Abwurf der pulverförmigen Stoffe in freifallenden Schleiern das Material abwechselnd an der einen und der andern
Seite der horizontalen Schichten oder Anhäufungen abgeworfen wird, und bzw. oder die vorgewärmten Stoffe von der untersten horizontalen Schicht oder Anhäufung unter Rütteln und bzw. oder Abstreifen auf das Glasschmelzbad in der Vorwanne des Ofens abgelagert und auf diesem durch nachfolgend abgeworfene Stoffmengen zur Schmelzzone vorgeschoben werden.
Dadurch entsteht auch bei stark beschleunigter Vorwärmung eine kornige Fritte, die beim Eintritt in das Glasbad der Vorwanne rasch und gleichmässig schmilzt.
Die Vorwärmdauer kann erforderlichenfalls auch dadurch noch etwas abgekürzt werden, dass in der Vorwärmzone den pulverförmigen Stoffen, während sie auf Fördermitteln in horizontalen Schichten oder Anhäufungen durch die Rauchgase geführt werden, ein Teil des Wärmeinhaltes der Rauchgase durch die Berührung des Materials mit den durch die Rauchgase erhitzten Fördermittel indirekt zugeführt wird, wobei zweckmässig die Wärmemenge, die den pulverförmigen Stoffen in der Vorwärmkammer durch die Fördermittel, auf denen sie in horizontalen Schichten oder Anhäufungen durch die Rauchgase geführt werden, einverleibt wird, durch Vergrösserung der Kontaktflächen der Fördermittel mit den Rauchgasen vergrö- ssert wird.
Wenn in der ganzen Vorwärmzone möglichst gleichbleibende Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden sollen, so kann der Wärmeentzug aus den Rauchgasen geregelt werden, indem in der Vorwärmzone die Rauchgase mit gleichbleibendem Strömungsquerschnitt durch den Weg der pulverförmigen Stoffe geführt werden bzw. indem in der VorwÅarmzone die pul veríörmigen Stoffe mit gleichbleibender Schichtdicke durch die Rauchgase geführt werden bzw. indem in der Vorwärmzone die Stromungsgeschwindigkeit der Rauchgase und die Bewegungsgeschwindigkeit der pulverförmigen Stoffe konstant gehalten werden.
Bei Verwendung von pulverförmigen Ausgangsstoffen, die stark zur Klumpenbildung neigen, kann das Zusammenbacken beim Vorwärmen zuverlässig verhindert werden, wenn in der Vorwärmzone die pulverförmigen Stoffe in den horizontalen Schichten oder Ablagerungen durch hin-und hergehendes Rütteln weiterbewegt und hiebei dauernd umgewälzt werden. Hiebei kommen auch bei solchen Stoffen in den Schichten und Ablagerungen in ständigem Wechsel immer andere Stoffteilchen mit den Rauchgasen in Berührung.
Gewünschtenfalls kann eine besonders intensive Berührung der Rauchgase mit den vorzuwärmenden pulverförmigen Stoffen erzielt werden, indem die Rauchgase auf ihrem Weg durch die Vorwärmzone ständig durch jeweils mindestens einen freifallenden Schleier von pulverförmigem Material hindurchgeführt werden.
Wenn in der Vorwärmzone ein in den verschiedenen Abschnitten möglichst gleichartiger Verlauf des Wärmeüberganges von den Rauchgasen an die pulverförmigen Stoffe erwünscht ist, so können in der Vorwärmzone die Rauchgase mit von ihrem Eintritt in die Vorwärmzone zum Rauchgasauslass hin kleiner werdenden Strömungsquerschnitt durch die pulverförmigen Stoffe geführt werden, indem diese von den horizontalen Schichten oder Ablagerungen über von der Beschickungsstelle zur Abwurfstelle auf die Glasschmelze in der Vorwanne zunehmend grösser werdende Fallhöhe als freifallende Schleier abgeworfen werden.
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Beim erfindungsgemässen Verfahren kann auch bei vorhergehendem Entzug von Wärme aus den Rauch- gasen zur Vorwärmung der Verbrennungsluft oder in Wärmeaustauschern oder Wärmespeichern, also auch bei wechselnden Betriebsverhältnissen, stets die vollständige Ausnützung des Wärmeinhaltes der Rauchga- se für den eigentlichenOfenbetrieb gewährleistet werden, indem die Strömungsverhältnisse der Rauchgase in der Vorwärmzone entsprechend der in den Rauchgasen jeweils bei ihrem Eintritt in die Vorwärmzone noch enthaltenen Wärmemenge eingeregelt werden.
Beim erfindungsgemässen Verfahren kann im allgemeinen in der Vorwärmzone die Rauchgasgeschwin- digkeit relativ, klein gehalten werden, so dass die Rauchgase keine pulverförmigen Stoffe zum Rauchgas- austritt hin mitreissen. Es kann aber doch vorkommen, dass aus bestimmten betriebstechnischen Gründen die Rauchgase mit einer Geschwindigkeit durch die Vorwärmzone geführt werden müssen, bei denen sie bereits Stoffteilchen in Richtung zum Rauchgasauslass mitnehmen. In einem solchen Fall kann das Entwei- chen dieser mitgetührten Stroffteilchen ins Freie verhindert werden, indem diese Stoffteilchen durch ent- sprechende Regelung der Rauchgasgeschwindigkeit und der Dichte der in der Vorwärmekammer von Stufe zu Stufe frei fallenden Stoffschleier zur Ablagerung an den im Stoffschleier fallenden Teilchen gebracht werden.
Bei manchen Glasmischungen enthalten die Ausgangsstoffe Bestandteile, die beim Erhitzen zunächst verdampfen und in diesem Zustand von den Rauchgasen in Richtung zum Austritt in die freie Umgebung mitgenommen werden. Der Verlust dieser Stoffe kann vermieden und die Stoffe können wiedergewonnen werden, indem in der Vorwärmzone die Rauchgase mit einer Temperatur, die unterhalb des Taupunktes der mitgeführten Stoffe liegt, mit den vorzuwärmenden pulverförmigen Stoffen in Berührung gebracht werden.
Hiebei kondensieren häufig die Rauchgase in den Stoffen Wasserdampf und einen gewissen Teil von sauren Verbindungen, wie z. B. Schwefelverbindungen und schwefelhaltige Verbindungen und ausserdem tritt oft eine Lösung gewisser Stoffe ein, welche die Berührung dieser Stoffe mit dem einen Bestandteil der
Ausgangsstoffe bildenden Sand inniger gestaltet, um den herum sie während der späteren Phase des Erhitzungsvorganges kristallisieren.
Infolge der intensiveren Berührung erfolgt dann auch das Schmelzen rascher und ergibt ein homogeneres Produkt.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in vorteilhafter Weise auch unterschiedlichen Erfordernissen beim Wechseln der Glassorte in einfacher Weise angepasst werden, indem der Entzug des Wärmeinhaltes der Rauchgase durch die pulverförmigen Stoffe durch Regelung der Geschwindigkeit der Bewegung der pulverförmigen Stoffe durch die Vorwärmzone, durch Regelung der Geschwindigkeit des Abwurfes der pulverförmigen Stoffe auf das Glasschmelzbad in der Vorwanne und durch Regelung der Geschwindigkeit des Vorschubes der abgeworfenen pulverförmigen Stoffe auf dem Glasschmelzbad in der Vorwanne zur Schmelzzone geregelt wird, wobei vorzugsweise die Fördergeschwindigkeit der pulverförmigen Stoffe und die Strömungsgeschwindigkeit der Rauchgase in gegenseitiger Abhängigkeit voneinander kombiniert geregelt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erläuterten Verfahrens mit einem mit dem Ofen verbundenen Beschickungsschacht, durch den die pulverförmigen Stoffe unter Umwälzung im Gegenstrom zu den aus dem Ofen abgezogenen Rauchgasen in den Ofen eingeführt werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht an seinem unteren Ende möglichst gasdicht an einem Teil der zweckmässig relativ langgestreckt ausgebildeten Vorwanne angeschlossen ist, der mit einem bis nahe an die Oberfläche des Schmelzbades herabgezogenen vorzugsweise flachen Gewölbe überdeckt und der unmittelbaren Strahlung des Ofens ausgesetzt oder aussetzbar ist,
und an seinem oberen Ende mit einer regelbaren Saugvorrichtung zum Durchsaugen der Rauchgase mit regelbarer Strömungsgeschwindigkeit durch den Schacht verbunden ist und einen Fülltrichter für die pulverförmigen Stoffe trägt, dass im Schacht ein Rahmen angeordnet ist, der durch eine Antriebseinrichtung in im wesentlichen waagrechter Richtung mit regelbarer Geschwindigkeit im Schacht hin-und herbewegbar ist und in vertikaler Richtung aufeinanderfolgend entweder mehrere abwechselnd über die ganze Rahmenlänge durchgehende Platten und durch eine quer zur Bewegungsrichtung des Rahmens verlaufende Öffnung in zwei Plattenteile getrennte Platten oder ausschliesslich mehrere durch eine quer zur Bewegungsrichtung des Rahmens verlaufende Öffnung in zwei Plattenteile getrennte Platten oder mehrere abwechselnd von beiden Seiten her bis über die Mittelebene des Rahmens reichende
Plattenteile trägt, von denen die unterste Platte als Rutsche zum Ablagern der vorgewärmten Stoffe auf dem Schmelzbad in der Vorwanne und als Stössel zum Vorschieben der abgelagerten pulverförmigen Stoffe auf dem Schmelzbad in der Vorwanne zur Schmelzzone des Ofens ausgebildet ist, wobei den beweglichen Platten bzw.
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Plattenteilen in bezug auf den Schacht ortsfest angeordnete Abstreifer und bzw. oder ortsfeste randstän- dige Plattenteile oder ortsfeste mittelständige Plattenteile zugeordnet sind, wobei die in vertikaler Richtung aufeinanderfolgenden Platten und Plattenteile mitihren freien Abwurfrändern derart einander abwechselnd in der Bewegungsrichtung des Rahmens übergreifend versetzt sind, dass die Platten und Plattenteile zusammen mit den Wänden des Schachtes einen mehrmals umgelenkten Durchgangsweg oder zwei solche Durchgangswege für die im Gegenstrom durch den Schacht geführten pulverförmigen Stoffe und Rauchgase bilden.
Bei der ertindungsgemassen Vorrichtung werden die Ausgangsstoffe in die Vorwärmvorrichtung durch einen Fülltrichter eingeführt, der ausreichend gefüllt gehalten wird, damit er eine Abdichtung für die
Gase bildet. Die aus dem Trichter austretenden Stoffe fallen unter ständigem Umrühren zwischen den übereinanderliegenden Platten nach unten in den Ofen.
Die Einführung der kalten Stoffe in die Vorwärmvorrichtung erfolgt ausserdem derart, dass zwischen der Stelle des Eintrittes der Stoffe und der Stelle, an welcher die Rauchgase mit einer von der Temperatur der Umgebung sehr wenig verschiedenen Temperatur abgeführt werden, ein freier Raum für die Rauchgase vor ihrer Abführung aus der Vorrichtung gelassen wird, um eine Verstopfung der öffnung zu verhindern, durch welche die Rauchgase abgeführt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann zwecks besonderer Anpassung an verschiedene Betriebserfordernisse verschiedenartig abgewandelt werden. Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemä- ssen Vorrichtung und ihrer Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher unter Bezugnahme aut die Zeichnungen einige bevorzugte Austührungsbeispiele der Vorrichtung eingehend erläutert sind.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 schematisch im senkrechten Schnitt eine erste Ausführungsform der Vorwärm-und Beschickungsvorrichtung sowie den sich daran anschliessenden Teil eines gemäss der Erfindung ausgebildeten Wannenofens. Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. l. Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Vorwärmzone. Fig. 5 zeigt schematisch im senkrechten Schnitt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorwärmvorrichtung gemäss Fig. l. Fig. 6 zeigt schematisch im senkrechten Schnitt eine andere abgeänderte Ausführungsform der Vorwärmvorrichtung gemäss der Erfindung.
Die Fig. 7-12 sind schematische Darstellungen der Vorwärmvorrichtung gemäss der Erfindung und dienen zur genaueren Erklärung der Wirkungsweise derselben. Die Fig. 7 und 8 stellen eine vereinfachte Ausführungsform der Vorrichtung dar, während die Fig. 9, 10 bzw. 11,12 sich auf die Ausführungsform gemäss den Fig. 1 - 6 beziehen und dieselbe in zwei diametral entgegengesetzten Stellungen ihrer beweglichen Systeme zeigen.
Gemass Fig. 1 weist der Glasschmelzoten 1 eine Wanne aut, die das geschmolzene Glas 2 enthält und durch einen Boden 3 und eine Endwand 4 gebildet wird. Der linke Teil 270 der Wanne ist eine sogenannte Vorwanne, in welche die Ausgangsstoffe eingeführt werden, welche auf dem geschmolzenen Glas abgelagert werden. Der rechte Teil 500 der Wanne ist die Schmelzzone, die von einem Gewölbe 5 bedeckt ist und die auf der linken Seite durch eine Mauer 6 begrenzt ist. Die auch als Brennraum bezeichnete Schmelzzone wird in üblicher Weise durch Brenner 7, 8 erhitzt, die oberhalb des Glasschmelzbades Flammen entwickeln.
Gemäss der Erfindung ist die Vorwanne 270 vorzugsweise von einem verhältnismässig langen flachen Gewolbe 27 bedeckt und gegebenenfalls der unmittelbaren Strahlung des Brennraumes unterworfen. An das Gewölbe 27 schliesst sich unmittelbar ein Schacht 10 an, der mit einem Trichter 9 fest verbunden ist.
Der Trichter 9 überragt den Schacht, um eine im wesentlichen dichte Ableitung für die Gase zu bilden. Eine Leitung 11 ist einerseits durch einen biegsamen Anschluss 12 mit dem oberen Ende des Schachtes 10 und anderseits mit einer Saugvorrichtung 13 verbunden, die im Schacht einen Unterdruck erzeugt.
Im Inneren des Schachtes 10 ist ein Rahmen 14 angeordnet, der an Lenkern 15 aufgehängt ist, welche bei 16 und 17 gelenkig befestigt und an den ortsfesten Punkten 18 aufgehängt sind. Auf diese Weise kann der Rahmen 14 unter der Wirkung einer aus Kurbel und Schubstange bestehenden Steuerung 19 in waagrechter Richtung nach links und nach rechts bewegt werden.
Der Rahmen 14 besteht aus senkrechten Stäben, die mehrere übereinanderliegende waagrechte Platten tragen, von denen die Platten 20 nicht unterbrochen sind und sich mit Platten 21 abwechseln, die in der Mitte unterbrochen sind.
An den Wänden des Schachtes 10 sind Flacheisen oder Schienen 22 befestigt. die etwas oberhalb der Platten 20 angeordnet sind, so dass sie dieselben abstreifen können, wenn sich die Platten in Bewegung befinden. An den Wänden des Schachtes 10 sind auch Profileisen 23 (Fig. 5) derart befestigt, dass ihrsenk-
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rechter unterer Schenkel etwas oberhalb der Platten 21 zu liegen kommt und daher ebenfalls die Obersei- te dieser Platte abstreifen kann.
Selbstverständlich können die Teile 22 und 23 zur Erfüllung ihrer Aufgabe auf verschiedene Weise ausgebildet werden. So können beispielsweise die Profileisen 23 durch Winkeleisen 30 (Fig. 1 und 6) er- setzt werden, auf welchen sich das Material ansammelt und dadurch einen Anschlag bildet, so dass das auf die Platten 21 fallende neue Material gezwungen wird, sich bei jeder hin-und hergehenden Bewegung gegen die Mitte hin zu bewegen.
Der Trichter 9 ist durch ein Rohr 90 in das Innere des Schachtes 10 verlängert. Das Rohr 90 lässt das
Material auf die obere Platte 20 fallen, so dass oberhalb derselben ein freier Raum 91 für die Rauchgase vor ihrem Eintritt in die Leitung 11 gebildet wird. Der Raum 91 verhindert daher ein Verstopfen des
Auslasses 12 durch das zugeführte Material. Da das Rohr HÜ in einem verhältnismässig geringen Abstand oberhalb der oberen Platte 20 endet, wird dadurch eine vorzeitige Entleerung des Trichters 9 wirksam verhindert.
Die Vorrichtung wirkt auf folgende Weise : Der Trichter 9 wird mit dem einzuführenden Material beschickt, u. zw. derart, dass derselbe immer ausreichend gefüllt ist, um einen dichten Abschluss zu bilden, so dass der Eintritt von Luft durch diese Öffnung verhindert wird. Dann wird die Saugvorrichtung 13 in Tätigkeit gesetzt und erzeugt im Schacht 10 einen Unterdruck.
Hierauf wird auch die aus Kurbel und Schubstange bestehende Einrichtung 19 betätigt, die dem Rahmen 14 eine hin-und hergehende Bewegung erteilt. Der Trichter 9 kann mit einer (nicht dargestellten) Einrichtung zur Regelung der Menge des zugeführten Materials versehen sein und das aus dem Trichter 9 austretende Material tällt auf die erste Platte 2U.
Die hin-und hergehende Bewegung des Rahmens 14 bewirkt die Verteilung des Materials, das sich auf der ersten Platte 20 ansammelt. Wenn die Höhe der Materialschicht das Flacheisen 22 erreicht, wird das Material zuerst in der einen Richtung und dann in der andern Richtung seitlich gestossen, so dass sich ein Teil des Materials in der einen Richtung und ein anderer Teil des Materials in der andern Richtung vorschiebt in dem Masse, in dem die hin-und hergehende Bewegung des Rahmens aufrechterhalten wird.
Das Material erreicht auf diese Weise die Ränder der Platte 20 und fällt auf die Platte 21, auf welcher es infolge der Anordnung der Profileisen 23 oder der Winkeleisen 30 in entgegengesetzter Richtung vorgeschoben wird, d. h. von den Wänden des Schachtes 10 gegen die Mitte, bis das Material die inneren Ränder der Platte 21 erreicht und auf die zweite Platte 20 fällt. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum unteren Ende der Vorrichtung.
Die letzte Platte hat eine von den Platten 20 abweichende Form, indem sie mit einer geneigten Ebene 24 versehen ist, die in einer Nase 25 endet, so dass das Material auf das Glasschmelzbad 2 entleert wird. Da die Nase 25 an der hin- und hergehenden Bewegung des Systems 14,20, 21 teilnimmt, wird das Material auf dem Schmelzbad 2 unterhalb des Gewölbes 27 der Vorwanne 270 in Richtung des Brennraumes 500 des Ofens 1 verteilt.
Wie bereits oben erklärt wurde, ist der Schacht 10 derart angeordnet, dass er mit dem Ofen dicht verbunden ist, d. h. dass die Wände des Schachtes unmittelbar an die Wände des Ofens und der Vorwanne angrenzen.
Die dem Ofen zugekehrte Wand des Schachtes 10 ist mit einem Flansch 26 versehen, der eine Verlängerung des Gewölbes 27 der Vorwanne bildet, das unmittelbar an die Mauer 6 des Ofens angrenzt. Die Abdichtung kann gegebenenfalls durch Zwischenlage von Dichtungen aus feuerfestem Material verbessert werden.
Die Öffnung zwischen dem Glasschmelzbad und der Nase 25 wird durch das zugeführte Material abgeschlossen, das bisher praktisch stets eine Abdichtung gegen die Rauchgase bildet.
Auf diese Weise werden die Ofengase in den Schacht 10 angesaugt, der durch die Saugvorrichtung 13 unter Unterdruck gesetzt ist. Die Rauchgase strömen daher im Schacht im Gegenstrom zum zugeführten Material und werden durch die Leitung 11 abgeführt, nachdem sie den grössten Teil ihrer Wärme an das dem Ofen zugeführte Material abgegeben haben.
Im Schacht 10 erfolgt daher der Wärmeaustausch auf zwei verschiedene Arten :
1. Durch direkte Übertragung infolge der unmittelbaren Berührung des Materials, das durch den Strom der im Schacht aufsteigenden heissen Gase nach unten fällt,
2. durch indirekte Übertragung infolge der Erwärmung der Platten 20,21, die mit ihrer Unterseite mit den Rauchgasen in Berührung stehen und die auf ihrer Oberseite die auf diese Weise gespeicherte Wärme an das Material abgeben.
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EMI7.1
EMI7.2
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Platten 200 und/oder die Fördermenge und die Geschwindigkeit des Materials so gewählt oder geregelt sind, dass sich das Material auf den Platten derart ansammelt, dass sich Anhäufungen bilden, die von den Platten bis zur oder fast bis zur darüberliegenden oberen Platte reichen.
Es kann daher kein Teil der Rauchgase der innigen Berührung mit dem Material ausweichen.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäss den Fig. 9 und 10, welche der Vorrichtung gemäss Fig. 1 entspricht, ist im wesentlichen die gleiche mit der Ausnahme, dass sich bei dieser Ausführungsform eine Doppelwirkung ergibt. Bei der Bewegung des beweglichen Systems 14,20, 21 in der Richtung des Pfei- les w (Fig. 9) fällt das auf den Platten 20 befindliche Material links von der Achse x-y auf die Winkeleisen 30 und die links von der Achse x-y liegenden Platten 21, während gleichzeitig das auf den Platten 21 befindliche Material rechts von der Achse x-y auf die rechts von der Achse x-y liegenden Platten 20 fällt.
Bei der Bewegung des beweglichen Systems 14,20, 21 in der Richtung des Pfeiles z (Fig. 10) fällt das auf den Platten 20 befindliche Material rechts von der Achse x-y auf die Winkeleisen 30 und die rechts von der Achse x-y liegenden Platten 21, während gleichzeitig das auf den Platten 21 befindliche Material links von der Achse x-y auf die links von der Achse x-y liegenden Platten 20 fällt.
Auch in diesem Fall fördert somit in jedem Augenblick die Hälfte der Platten das Material und durch den gewundenen, beispielsweise mehr oder weniger sinusförmigen doppelten Strom gtggs der Rauchgase gehen ständig Materialschleier hindurch (mit Ausnahme der toten Punkte, d. h. wahrend einer vernachlässigbaren Zeit) oder der Strom der Rauchgase geht durch Anhäufungen des Materials hindurch, wenn der Abstand zwischen den Platten 20,21 und/oder die Fördermenge und die Geschwindigkeit des Materials so gewählt oder geregelt sind, dass sich das Material auf den Platten derart ansammelt, dass sich Anhäufungen bilden, die bis zu den oder fast bis zu den entsprechenden darüberliegenden Platten reichen.
Die Ausführungsform der Vorrichtung gemäss den Fig. 11 und 12, die jener gemäss Fig. l entspricht, könnte auf den ersten Blick weniger vorteilhaft erscheinen, weil die Schenkel g3 bzw. g2 des gewundenen doppelten Stromes gggs der Rauchgase abwechselnde freie Bahn zu haben scheinen. Bei der Bewegung des beweglichen Systems 14,20, 21 in der Richtung des Pfeiles w (Fig. 11) fällt das Material nämlich nur auf der rechten Seite der Achse x-y von einer Platte 20 auf die folgende Platte 21, während bei der Bewegung des beweglichen Systems 14,20, 21 in der Richtung des Pfeiles z (Fig. 12) das Material nur auf der linken Seite der Achse x-y von einer Platte 20 auf die folgende Platte 21 fällt.
Diese Ausführungsform lässt einen der Hauptvorteile der Erfindung erkennen, welcher darin besteht, dass die Fördermengen und die Geschwindigkeiten des Materials derart geregelt werden, dass auf jeder Platte 20,21 eine Anhäufung des Materials entsteht, welche in dem gewünschten Mass den Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Platten verschliesst, so dass die Rauchgase gezwungen werden, durch die Anhäufungen des Materials hindurchzugehen, um den Auslass der Vorrichtung zu erreichen und auf diese Weise den Wärmeaustausch verbessern.
Durch die vorstehend beschriebene Erfindung sind somit die folgenden Vorteile erzielbar : a) die Geschwindigkeit der Rauchgase kann im wesentlichen konstant gehalten werden, indem denselben ein gleichbleibender Durchgangsquerschnitt geboten wird, b) die Fördermenge und die Geschwindigkeit des Materials können gleichbleibend gehalten werden infolge einer konstanten Ausbildung der Kanten der Platten, welche das Material verteilen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, die nur beispielsweise angegeben sind und die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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