Elektrischer Glasschmelzofen. Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Glasschmelzofen, bei welchem die Glasmasse selbst als Widerstand zur Beheizung des Glases benutzt wird, und der Strom mit Hilfe von die Wände des Ofens durchdringenden Elektroden eingeführt wird. Diese Elektroden können z. B. zwi schen dem Zufuhrende der Rohstoffe und dem Entnahmeende des Glases so angeord net sein, dass sie unter dem Niveau der Glas schmelze, zweckmässig waagrecht, also par allel mit dem Glasniveau im Ofen unterge bracht sind.
Bei bekannten Öfen dieser Art sind An ordnungen üblich, bei denen die Elektroden entweder nur durch die eine Längswand oder dann durch beide gegenüberliegenden Längs wände in den Ofen eingeführt sind. Bei diesen Öfen sind aber die Elektroden der art an die Stromquelle angeschlossen, dass der Stromübergang hauptsächlich zwischen Elektroden erfolgt, welche die gleiche Seiten wand durchdringen.
Wenn der eigene elektrische Widerstand der Elektroden, verglichen mit dem elektri schen Widerstand des Glasbades, nicht ver- nachlässigbar gering ist, -wie z.
B. bei den in der Praxis allgemein verwendeten Gra- phitelektroden, so wird die Stromdichte im Glasbade in der Nähe der Wand eine grössere sein als in den mittleren Teilen des Glas bades..Da die in Frage stehende Ofenwand mit der durch die grössere Stromdichte be- lasteten Glasschmelze in Berührung steht, sind die Wärmeverluste des Ofens hoch, und treten auch an den mit der Glasschmelze in Berührung stehenden innern Ofenwand oberflächen Kriechströme auf.
A11 dies führte zu einer raschen Korrosion der schwer bean spruchten Ofenwände und hatte auch auf die Wärmeausnutzung des Ofens eine schädliche Wirkung.
Auf Grund der obigen Überlegungen wurde gefunden, dass alle - diese Nachteile beseitigt werden können, wenn gemäss der Erfindung eine solche Anordnung angewandt wird, bei welcher die an verschiedene Pole der Stromquelle angeschlossenen Elektroden in Richtung der Längsachse des Ofens nach einander abwechselnd durch die eine und die andere der gegenüberstehenden Längswände des Ofens hindurchgeführt sind, wobei der Abstand des mit dem Glas in Berührung stehenden Endpunktes wenigstens einer Elektrode, zweckmässig aber die Endpunkte aller Elektroden,
von jener Seitenwand die diese Elektrode durchstösst, 40-90% der Breite des Ofens beträgt.
Bei der Anordnung gemäss der Erfindung ist die Wärmeentwicklung in der Nähe der Wände den längeren elektrischen Strom linien entsprechend kleiner als im Mittelteil des Bades.
So bildet sich eine aus verhältnismässig kaltem Glas bestehende Schutzschicht längs der Wände aus, die hauptsächlich durch den Stro#mdurchfluss und in kleinerem Masse durch Wärmeleitung geheizt wird und die die Wand vor der unmittelbaren Berührung mit dem heissen Glas schützend teils die Korrosion derselben verhindert, teils aber durch ihre wärmeisolierende Wirkung die Wärmeverluste wesentlich verringert.
Da aber die Elektroden abwechselnd durch die einander gegenüberstehenden Wände in den Ofen eingeleitet werden, verlängert diese Anordnung an den mit der Glas schmelze in Berührung stehenden Ofenwän den den Weg der Kriechströme.
Die beiliegende Zeichnung stellt sehema- tisch ein Ausführungsbeispiel eines Ofens gemäss der Erfindung dar, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht eines mit Drei phasenstrom gespeisten, zur fortlaufenden Herstellung des Glases dienenden Ofens, Fig. 2 den Längsschnitt des Ofens gemäss Fig. 1.
Die Graphitelektroden 1, 2 und 3 .sind an die sekundäre Wicklung des Transfor mators 4 geschaltet. Der zur Schmelzung des Glases dienende elektrische Strom wird durch diese -ins Glas eingeführt. Die Roh stoffe werden am Zufuhrende 5 zugeführt, die Entnahme des Glases geht aber aus dem Arbeitsraum 6 vor sich. Die Elektroden ragen durch die Seitenwände 7-8 ins Glasbad ab wechselnd hinein.
Jede Elektrode ist an der Stelle der Durchleitung durch die Wand mit einem zweckmässig wassergekühlten - Mantel um geben, welcher höchstens bis 40%, zum Bei spiel etwa, um 20% der Breite des Ofens in die Schmelze hineinragt. Diese Mäntel werden bekanntlich. aus zu diesen Zwecken günstigen keramischen Stoffen hergestellt; die -elektrische Isolierstoffe sind.
In einigen Fällen erwies es sich als vor teilhaft, diese Schutzmäntel nicht mit Was ser, sondern gelegentlich mit durch diese durchgeblasenen Luft, Wasserdampf oder mit andern Gasen, z. B. einem aus dem Ge misch von -Wasserstoff und Stickstoff be stehenden Gas, abzukühlen. Die Elektroden 1, 2, 3 in diesem Bei spiel ragen in den Ofen so weit hinein, dass der Abstand ihrer Enden von der gegen überstehenden Wand 20% der Breite des Ofens beträgt.
Der Strom folgt zwischen den Elektroden ungefähr den in der Zeich nung mit gestrichelten Linien gezeichneten Stromlinien.
Da die Fläche der Elektroden kleiner ist als der vertikale Ofenquerschnitt - wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist -, bilden sich in der Nähe der Elektroden sogenannte Heizzonen aus, in welchen die Temperatur des Glases höher ist als an irgendeiner andern Stelle zwischen den Elektroden.
Die in der Nähe der Elektroden befind lichen Heizzonen bilden sich aber bei der beschriebenen Anordnung nur in den innern Teilen des Ofenquerschnittes aus, weil prak tisch kein Strom infolge des Vorhandenseins der Schutzmäntel in der Nähe der Wände fliessen wird. Dieser Vorteil kommt insbe sondere in jenen Fällen zum Ausdruck, wo die elektrische Leitfähigkeit des Glases ver hältnismässig hoch ist, wie es der Fall z. B. bei. Gläsern mit grossem Alkaligehalt ist.
Bei diesen letzteren ist es eben wegen des grösseren Alkaligehaltes und der daraus folgenden grossen Reaktionsfähigkeit wich tig, dass die bei der Wand liegenden Schich ten eine niedrige Temperatur haben, damit die rasche Korrosion der Wände gehindert wird.
Es wurde gefunden, dass es in den meisten Fällen vorteilhaft ist, wenn die Elektroden zur Längsachse- des Ofens praktisch senkrecht stehen, da die mit dem Glas in Berührung stehende Graphitfläche in diesem Falle die kleinste ist.
In einigen Fällen dagegen kann es aber auch vorteilhaft sein, dass die Strom- dichte auf der Oberfläche der Elektroden verringert wird; die Breitedimensionen des Ofens aber aus wirtschaftlichen Gründen nicht vergrössert werden können.
In diesen Fällen schien es zweckmässig, dass die Elektroden in dem Ofen. mit der Längsachse einen von den rechtwinkligen verschiedenen Winkel bilden, das heisst, dass sie schief angeordnet seien.
Electric glass melting furnace. The invention relates to an electric glass melting furnace in which the glass mass itself is used as a resistor for heating the glass and the current is introduced by means of electrodes penetrating the walls of the furnace. These electrodes can e.g. B. be between the feed end of the raw materials and the removal end of the glass so angeord net that they melt below the level of the glass, expediently horizontally, so in parallel with the glass level in the furnace are placed.
In known ovens of this type, arrangements are common in which the electrodes are inserted into the oven either only through one longitudinal wall or through both opposite longitudinal walls. In these ovens, however, the electrodes are connected to the power source in such a way that the current transfer occurs mainly between electrodes that penetrate the same side wall.
If the own electrical resistance of the electrodes, compared with the electrical resistance of the glass bath, is not negligibly low, -as z.
B. with the graphite electrodes generally used in practice, the current density in the glass bath near the wall will be greater than in the central parts of the glass bath. Since the furnace wall in question is affected by the greater current density - If molten glass is in contact, the heat losses of the furnace are high, and leakage currents also occur on the inner furnace wall surface in contact with the molten glass.
A11 this led to rapid corrosion of the heavily stressed furnace walls and also had a detrimental effect on the heat utilization of the furnace.
On the basis of the above considerations it has been found that all these disadvantages can be eliminated if, according to the invention, such an arrangement is used in which the electrodes connected to different poles of the power source in the direction of the longitudinal axis of the furnace alternately through one and the other of the opposing longitudinal walls of the furnace are passed through, the distance between the end point of at least one electrode in contact with the glass, but suitably the end points of all electrodes
from the side wall that this electrode penetrates, 40-90% of the width of the furnace.
In the arrangement according to the invention, the heat generation in the vicinity of the walls of the longer electrical current lines is correspondingly smaller than in the central part of the bath.
A protective layer consisting of relatively cold glass is formed along the walls, which is mainly heated by the flow of electricity and to a lesser extent by heat conduction and which protects the wall from direct contact with the hot glass, partly preventing its corrosion and partly but due to their heat-insulating effect, the heat losses are significantly reduced.
But since the electrodes are alternately introduced into the furnace through the opposing walls, this arrangement extends the path of the leakage currents on the furnace walls in contact with the glass melt.
The accompanying drawing schematically shows an embodiment of a furnace according to the invention, namely: FIG. 1 shows a top view of a furnace fed with three-phase current and used for the continuous production of the glass, FIG. 2 shows the longitudinal section of the furnace according to FIG .
The graphite electrodes 1, 2 and 3 are connected to the secondary winding of the transformer 4. The electric current used to melt the glass is introduced through this into the glass. The raw materials are fed at the feed end 5, but the removal of the glass goes from the work space 6 on. The electrodes protrude alternately into the glass bath through the side walls 7-8.
At the point of passage through the wall, each electrode is provided with a suitably water-cooled jacket that protrudes into the melt by up to 40%, for example around 20% of the width of the furnace. These coats are known to be. made from ceramic materials that are favorable for these purposes; which are electrical insulating materials.
In some cases, it was found to be advantageous, these protective coats not with what water, but occasionally with air blown through them, water vapor or other gases, eg. B. one of the Ge mixture of hydrogen and nitrogen be standing gas to cool. The electrodes 1, 2, 3 in this example protrude into the furnace so far that the distance between their ends and the opposite wall is 20% of the width of the furnace.
The current between the electrodes roughly follows the streamlines drawn in the drawing with dashed lines.
Since the surface of the electrodes is smaller than the vertical cross-section of the furnace - as can be seen from FIG. 2 - so-called heating zones are formed in the vicinity of the electrodes, in which the temperature of the glass is higher than at any other point between the electrodes.
The heating zones located in the vicinity of the electrodes are only formed in the described arrangement in the inner parts of the furnace cross-section because virtually no current will flow due to the presence of the protective sheaths near the walls. This advantage is particularly special in those cases where the electrical conductivity of the glass is relatively high, as is the case for. B. at. Glasses with a large amount of alkali.
With the latter, because of the greater alkali content and the resulting high reactivity, it is important that the layers lying next to the wall have a low temperature so that rapid corrosion of the walls is prevented.
It has been found that in most cases it is advantageous if the electrodes are practically perpendicular to the longitudinal axis of the furnace, since the graphite area in contact with the glass is the smallest in this case.
In some cases, however, it can also be advantageous to reduce the current density on the surface of the electrodes; However, the width dimensions of the furnace cannot be increased for economic reasons.
In these cases it seemed appropriate to keep the electrodes in the oven. Form an angle with the longitudinal axis that differs from the right-angled ones, that is to say that they are arranged obliquely.