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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines thermisch vorbehandelten Rohstoff- gemenges in eine Glasschmelze, wobei das Gemenge erhitzt wird und über eine schräge Förderfläche in eine am unteren Ende der Förderfläche angeordnete Schmelzwanne abgleitet. Die Erfindung be- trifft weiters eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bekannt, ein Glasgemenge mittels einer Tragschaufel bis an den Rand der Schmelz- wanne eines Schmelzofens zu fördern und dieses dort unter Einwirkung der Ofenatmosphäre vorzu- sintern. Dieser Sintervorgang kann durch Brennerflammen und bzw. oder durch elektrische Behei- zung der Tragschaufel unterstützt werden. Hierauf wird das vorgesinterte Gemenge von der Trag- schaufel an das Schmelzbad abgegeben. Dieses bekannte Verfahren bzw. die hiefür dienenden Vor- richtungen sind jedoch in mehrfacher Hinsicht nachteilig :
Einerseits wird durch die Rauchgase, die durch die Beheizung der Oberfläche der Schmelze auftreten und die aus der Schmelzwanne abgeleitet und zur Vorwärmung der Brennerluft herangezo- gen werden, ein grosser Teil der staubförmigen Anteile des für die Aufschmelzung bestimmten Roh- stoffgemenges abgeführt.
Hiedurch werden die der Vorwärmung der Brennerluft dienenden Regenera- tivkammern bzw. Rekuperatoren verlegt, wodurch deren Wirkungsgrad stark beeinträchtigt wird.
Da es sich bei den abgeführten Bestandteilen um solche, die sehr aggressiv sind, wie z. B. kalzi- nierte Soda, handelt, werden zudem die Wände der Abgaskanäle, die Regenerativkammern und Rekuperatoren sowie die Wände dieser Vorrichtungen so starken chemischen Belastungen ausgesetzt, dass diese zerstört werden können. Hiedurch werden Produktionsunterbrechungen bedingt, die insbesondere deshalb sehr zeitraubend sind, weil die Vorrichtung zuerst abkühlen muss und sie erst dann repariert werden kann. Weiters wird durch das Abführen von Teilen des Rohstoffgemenges dessen an sich genau vorgegebene Zusammensetzung geändert, wodurch die Qualität der Glasschmelze bzw. des aus dieser gefertigten Glases verschlechtert wird.
Anderseits sind im Bereich des Ofenraumes angeordnete Fördereinrichtungen erforderlich, die infolge der thermischen Bedingungen einen besonderen technologischen Aufwand bedingen.
Weiters besteht das Problem, dass das Rohstoffgemenge dazu neigt, an den Fördervorrichtungen anzubacken.
Um ein Abführen von staubförmigen Anteilen auszuschliessen, ist es bekannt, das Gemenge anzufeuchten. Dies stellt aber insoferne keine echte Lösung dar, als die Wärmeenergie, die zur Erhitzung des Gemenges dienen sollte, primär eine Verdampfung der Feuchtigkeit bewirkt, worauf wieder ein Abführen von staubförmigen Bestandteilen des Rohstoffgemenges erfolgt. Dabei werden gerade durch den Verdampfungsvorgang staubförmige Bestandteile abgeführt. Durch das Abführen von staubförmigen Anteilen wird insbesondere die als Schmelzhilfe eingesetzte Soda entzogen, was zu einer längeren Schmelzzeit der Quarzkörner (Si02) mit einem vermehrten Energieverbrauch führt und häufig im Glas Einschlüsse in Form von nicht durchgeschmolzenen Quarzteilen bedingt, weswegen Teile des Glases als Ausschussglas entfernt werden müssen.
Die ferner bei den meisten Gläsern bis zum Schmelzpunkt der Soda frei werdenden Akalidämpfe bilden in der Ofenatmosphäre ein aggressives Medium, das eine Zerstörung des feuerfesten Materials, aus dem der Ofen hergestellt ist, beschleunigt.
Es wurde weiters auch schon vorgeschlagen, die Vorsinterung des Rohstoffgemenges mittels der Rauchgase ausserhalb der Glasschmelzwanne mittels eines Vorbaues zu dieser vorzunehmen. Auch hiedurch treten jedoch die vorstehend angeführten Verstaubungen mit den angegebenen nachteiligen Effekten auf.
Es ist zudem erkannt worden, dass ohne thermische Vorbehandlung infolge der stationären Einlage des kalten Rohstoffgemenges in die Schmelzwanne durch das Absinken des relativ kalt eingebrachten Gemenges sich ein sogenannter kalter Kern ausbildet, welcher von der Strahlungswärme nicht erfasst werden kann. Abgesehen davon, dass zum Aufschmelzen dieses Kernes ein überproportionaler Energieaufwand über längere Zeit erforderlich ist, können Teile dieses kalten Gemenges durch Glasströmungen mitgeführt werden, was Produktionsstörungen bedingen kann.
Die bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen sind demnach auch insoferne nachteilig, als sie bezogen auf die erschmolzene Menge einen hohen Energieaufwand bedingen.
Es sind ferner Massnahmen bekannt, das Gemenge möglichst dünnschichtig in die Glasschmelze einzulegen. Diese Massnahmen erbringen jedoch keine Lösung hinsichtlich der Probleme der Verstau-
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bung und der Korrosion. So ist es bekanntgeworden, das Rohstoffgemenge zu brikettieren und diese
Briketts, die z. B. eine Länge von nur 1 cm haben, als Dünnschichteinlage in das Schmelzbad einzu- bringen. Diese Massnahme konnte sich deshalb nicht bewähren und ist somit in der Glasindustrie ohne Anwendung geblieben, als es an den geeigneten Bindemitteln fehlt bzw. solche, wie z. B. Was- serglas, eine eigene Erzeugungsanlage erfordern, als weiters eine eigene Brikettierungspresse erfor- derlich ist und als schliesslich für die Beschickung des Ofens eine aufwendige Vorrichtung nötig ist.
Nicht zuletzt besteht noch die Gefahr, dass bei der Brikettierung die Zusammensetzung des
Gemenges nicht gleichmässig bleibt, wodurch eine Verschlechterung in der Glasqualität bedingt wird.
Eine andere Massnahme der dünnschichtigen Einlage zur besseren Nutzung der Schmelzenergie der Brenner bzw. des Ofens besteht darin, dass das Gemenge der Glasschmelze über eine schräge
Rutsche kontinuierlich zugeführt wird, wobei es der Ofenatmosphäre ausgesetzt und dadurch vor dem Eintauchen in das Schmelzbad allmählich zum Sintern gebracht wird. Allerdings bedingt auch dabei die vor dem Sintern erfolgende Verstaubung die erwähnten Nachteile verkürzter Lebensdauer der Wanne, der Wärmeaustauscher u. dgl. sowie einen uneffizienten Energieeinsatz dieser Schmelz- technologie.
Alle bekanntgewordenen Massnahmen, die insbesondere bei oberflächenbeheizten Glaswannen und bei transportablen Öfen, sogenannten Hafenöfen, angewendet wurden, haben den sehr schlech- ten Wirkungsgrad des jeweiligen Ofens bei ihrer Erschmelzung von Glas nicht erkennbar verbessert, so dass neben den schon angeführten Nachteilen noch derjenige hinzukommt, dass pro Kilogramm erschmolzenen Glases ein sehr hoher Energieaufwand erforderlich ist, der im krassen Gegensatz zu den notwendigen Wärmemengen steht, die bei Kleinversuchen erzielt, analysiert und veröffent- licht wurden. Dafür ist in hohem Mass die erste und längste Phase der Glasschmelze, nämlich die
Phase der Silikatbildung, verantwortlich, die bei den meisten technischen Massengläsern sich im
Temperaturbereich bis etwa 800 oder 900 C vollzieht.
In ihr tritt nicht nur die Verstaubung auf, sondern kommt auch die Masse jener schädlichen Alkalidämpfe usw. zur Wirkung, welche Ofenbauteile, Kanäle und Wärmeaustauscher durch Korrosion ausser Betrieb setzen und kostspielige Heissreparaturen bei völligem Produktionsausfall bzw. vorzeitige Erneuerung mit hochwertigem Material erfordern.
Aus der DE-PS Nr. 486447 ist es bekannt, die Mischungsbestandteile für die Fertigung von Glas durch ein schräges Rohr hindurch in die Schmelzwanne einfliessen zu lassen. Die für die Fliessfähigkeit der Mischungsbestandteile erforderliche Wärme wird durch einen in das Innere des Rohres einstrahlenden Brenner, der auf die in das Rohr herunterfallenden Mischungsbestandteile einwirkt, erzeugt. Diese Vorrichtung ist insoferne nachteilig, als zur Vermeidung dessen, dass die Mischungsbestandteile am Rohr haften bleiben, in dieses eine sehr hohe Wärmeenergie eingebracht werden muss. Zudem werden auch hiebei die vorstehend erläuterten Nachteile der Verstaubung und der hiedurch verursachten Beeinträchtigung des Mischungsverhältnisses bedingt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass die Förderfläche von unten her beheizt wird, wodurch die an die Förderfläche anliegende Schichte fliessfähig wird, wobei vorzugsweise die Förderfläche während des Einbringens des gesinterten bzw. vorgeschmolzenen Gemenges in die Glaswanne gegenüber dieser bewegt wird.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer schrägen Förderfläche, der an ihrem oberen Ende eine Dosiervorrichtung zur Anförderung von Rohstoffgemenge zugeordnet ist und deren unteres Ende oberhalb der Schmelzwanne mündet, ist erfindungsgemäss die schräge Förderfläche in einer Kammer aus feuerfestem Material angeordnet, in der mindestens ein die Unterseite der Förderfläche beheizender Brenner vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die schräge Förderfläche durch von einer Tragkonstruktion gehalterte Platten aus hochfeuerfestem und hochwärmeleitfähigem keramischem Material gebildet.
Dabei kann die schräge Förderfläche den Innenraum der Kammer in einem Winkel von 15 bis 300 etwa diagonal durchsetzen und kann sie in einer Stirnfläche der Kammer münden, wobei der Brenner an der andern Stirnseite der Kammer angeordnet ist.
Um ein Einlegen des gesinterten bzw. vorgeschmolzenen Gemenges in die Glasswanne in Schichten vornehmen zu können, ist vorzugsweise die Kammer zur Schmelzwanne hin bzw. oder quer dazu
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verfahrbar sowie gegebenenfalls um eine vertikale Achse verschwenkbar.
Das erfindungsgemässe Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung näher erläutert. Es zeigen Fig. l einen vertikalen Längsschnitt durch
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einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. l.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einer Kammer die durch eine nahezu allseits geschlossene Wandung --2-- aus keramischem Material, die von einer Ummantelung --3-aus Metall umgeben ist, gebildet ist. Diese Kammer-l-ist einer nicht dargstellten Schmelzwanne zugeordnet. Die Kammer --1-- ist an ihrer Oberseite mit einer Öffnung --5-- versehen, der eine in den Zeichnungen gleichfalls nicht dargestellte Dosiereinrichtung zugeordnet ist. Im Inneren der Kammer-l-befindet sich eine um etwa 200 zur Horizontalen schräge Förderfläche --6--, die durch Platten --7-- aus keramischem Material mit einer Stärke von z. B. 10 mm und einer Wärmeleitzahl ##4 gebildet ist. Die Platten --7-- sind von einem Traggerüst --8 bis 11-- gehaltert. Die gesamte Anordnung muss so gewählt werden, dass ein hoher Wärmedurchfluss gewährleistet ist.
Dieser ist der Fläche der Platten --7-- und der Differenz der an der Unterseite und an der Oberseite herrschenden Temperaturen direkt und der Stärke der Platten --7-- indirekt proportional. An den Seitenrändern der durch die Platten --7-- gebildeten schrägen Förderfläche --6-sind seitliche Begrenzungen bildende Platten --13-- angeordnet. Die Tragvorrichtung besteht aus Säulen --8--, von den Seitenflächen der Wand --2-- abstehenden Tragklötzen --9-- und quer bzw. längs zur Förderfläche --6-- verlaufenden Streben --10, 11--, die von den Säulen --8--
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auf den Querstreben --11-- zur Auflage kommen.
An ihrem unteren Ende mündet die schräge Förderfläche --6-- in ein Rohr --15--, das eine der Stirnwände der Kammer-l-durchsetzt. Die andere Stirnwand der Kammer --1-- ist von drei Bennern --16, 16', 16"-- durchsetzt. Die Frischluftzufuhr zu den Brennern --16, 16', 16"-erfolgt über im Boden der Wandung --2-- angeordnete Kanäle --18--, die von einem in einem Rauchgasabzug --20-- angeordneten Vorwärmer her über eine Verbindungsleitung --21-- mit vorgewärmter Luft gespeist werden. Schliesslich sind auch in den Längsseitenwänden Brenner --17, 17'-angeordnet, die sich oberhalb der Förderfläche --6-- befinden und diese in Querrichtung beheizen. Zur Steuerung der einzelnen Brenner --16, 16', 16", 17, 17'-- ragen in den Innenraum der Kammer eine Mehrzahl von Pyrometern --25-- ein.
Die Kammer --1-- ist in ihrer Längsrichtung bzw. in ihrer Querrichtung verfahrbar und gegebenenfalls um eine vertikale Achse verdrehbar. Die keramischen Platten --7-- können von aus hitzefestem Gusseisen oder Stahl gefertigten Platten, die an der Unterseite zur Vergrösserung der durch die Flammen beheizbaren Fläche mit Rippen oder andern Profilierungen ausgebildet sind, getragen sein. Die Fixierung der keramischen Platten kann durch eine Schichte einer feuerfesten, von Lufteinschlüssen freien Paste erfolgen.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wie folgt :
Mittels der oberhalb der Kammer-l-angeordneten Dosiereinrichtung wird durch die Öffnung-5-- hindurch auf die Förderfläche --6-- chargenweise oder kontinuierlich Rohstoffgemenge für die Glasschmelze gefördert. Dadurch, dass von den Brennern-16, 16', 16"-die Unterseiten der Platten --7-- der Förderfläche --6-- direkt beheizt werden, wird die an die Förderfläche - anliegende Schichte des Rohstoffgemenges fliessfähig, wodurch das Gemenge längs der Förderiläche --6-- abgleitet und durch das Rohr --15-- hindurch in die anschliessende Glaswanne gelangt. Das Abgleiten des Gemenges erfolgt dabei schon dann, wenn ein Siebentel bis ein Fünftel der auf der Förderfläche --6-- aufliegenden Schichte des Gemenges fliessfähig wurde.
Hiefür ist an der Unterseite der Fördervorrichtung eine Temperatur von mindestens etwa 1000 C erforderlich.
A, uf die Oberseite der Gemengeschichte kommt eine Temperatur von etwa 900 bis 950 C zur Wirkung.
Die erforderlichen Temperaturen werden auch durch die Brenner-17, 17'-erzielt.
Da gleichzeitig die heissen Brennergase durch Öffnungen --12--, welche zwischen der Förderläche --6-- und den Seitenflächen der Wandung --2-- verbleiben, in dem Raum oberhalb der
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schrägen Förderfläche --6-- gelangen, wird durch diese sowie durch die Wärmeabstrahlung von der oberen Innenfläche der Wandung --2-- auch das an der Oberseite der Förderfläche --6-- be- findliche Material stark erwärmt, wodurch es vorgesintert bzw. vorgeschmolzen wird. Damit wird das Gemenge so weit in fliessfähige Eutektika umgewandelt, dass dies etwa 70 bis 80% der Rauhschmel- ze des Glases entspricht. Durch entsprechende Temperatursteuerung können auch bis zu 100% der
Rauhschmelze hergestellt werden.
Die besonderen Effekte des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der erfindungsgemässen Vorrich- tung bestehen somit darin, dass in die Schmelzwanne ein zumindest gesintertes bzw. ein teilweise vorgeschmolzenes Material eingebracht wird, wodurch der in der Schmelzwanne erforderliche Ener- giebedarf zur Aufschmelzung des Materials weitgehend vermindert wird bzw. die Oberfläche der
Schmelzwanne bei gleicher Kapazität wesentlich verkleinert werden kann. Die Oberfläche der
Schmelzwanne kann dadurch bei gleicher Kapazität auf ein Fünftel verkleinert werden.
Für die schräge Förderfläche genügt etwa ein Zehntel der Oberfläche der Glaswanne, um gleiche Mengen aufzuschmelzen, da die Wärmeenergie gezielt der entsprechenden Gemengemasse zuge- führt wird. Hiedurch werden Strahlungsverluste vermieden und wird verhindert, dass die Schmelz- dauer durch unkontrollierbare Strömungen in der Glaswanne verlängert wird. Da das Glasgemenge vorgeschmolzen ist, wird für die Schmelzwanne nur ein Drittel des herkömmlichen Volumens benö- tigt, um die Rauhschmelze zu vollenden.
Das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die erfindungsgemässe Vorrichtung führen daher zu einer Änderung der Schmelztechnologie auf weiten Gebieten der Glasherstellung. So werden z. B. zur Herstellung von Wasserglas oder Glaswolle nur mehr Arbeitsbecken erforderlich sein, in welchen die erwünschte Glasqualität erzeugt wird und von welchen die Glasschmelze an die Abnahmebecher bzw. die Schleuderscheibe geleitet wird. Bei höherwertigen Gläsern wird das vorgeschmolzene Glas nur mehr zu Ende geschmolzen und sofort der Läuterung und der Abstehwanne zugeführt.
Weiters wird verhindert, dass in die Schmelzwanne staubförmige Anteile des Rohstoffgemenges gelangen, die durch die Rauchgase abgeführt werden, wodurch eine Änderung in der Zusammensetzung des Rohstoffgemenges erfolgt bzw. durch welche die Regeneratoren und Rekuperatoren sowie die Wandung der Schmelzwanne chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Zudem bedingen Auswechslungen keine Produktionsunterbrechung, da sie rascher vorgenommen werden können bzw. da eine Ersatzvorrichtung kurzzeitig in Betrieb genommen werden kann.
Weiters kann durch diese Vorrichtung auf herkömmliche Einlegevorrichtungen für das Glasgemenge, insbesondere Schaufeln, die einen gesonderten mechanischen Antrieb benötigen, verzichtet werden, da das Rohstoffgemenge über die schräge Förderfläche in die Schmelzwanne einfliesst, ohne dass es noch weiterer Fördervorrichtungen bedarf. Da die Beheizung der Förderfläche jedenfalls in deren ersten Teil von unten her erfolgt, werden insbesondere auch Anbackungen des Rohstoffgemenges an der Förderfläche vermieden.
Da schliesslich die Vorrichtung in ihrer Längsrichtung und bzw. oder in ihrer Querrichtung verfahrbar sowie gegebenenfalls um eine vertikale Achse verdrehbar ist, kann das vorgeschmolzene Gemenge in beliebigen Konfigurationen längs der Oberfläche der Schmelzwanne in diese eingebracht werden, um gezielte Wannenströmungen zu bewirken. So kann beispielsweise das Gemenge durch Verschieben der Vorrichtung längs bzw. quer zur Förderfläche in die Glasschmelze streifenförmig eingebracht werden.
Die Förderflächen können insbesondere aus hochfeuerfestem und hochwärmeleitfähigem Material, das von dem im Gemenge befindlichen NaO nicht angegriffen wird und das an das Gemenge kein Eisen abgibt, gefertigt sein. So kann hiefür eine U-förmige Rinne aus zunderfreiem Stahlguss verwendet werden, die mit Platten aus Oxydkeramik belegt ist, wobei zur Befestigung der Platten auf der Rinnenfläche Bornitrid herangezogen werden kann.
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