CH255669A - Verfahren zum elektrischen Schmelzen von Glas. - Google Patents

Description

  Verfahren     zum    elektrischen     Schmelzen    von Glas.    Die vorliegende     Erfindung    betrifft ein       Verfahren    zum elektrischen Schmelzen von  Glas,     bei    welchem der Strom der     Glas-          ,schmelze    durch     Graphitelektroden    zugeführt  wird, wobei durch die     Joulesche    Wärme des       bindurchveschickten    Stromes das Glas: er  hitzt wird.  



  Es ist eine     bekannte    Erscheinung, dass bei       Solchen    Verfahren längs der     Elektrodenober-          fliichen    Gase entstehen. Die sich entwickeln  den     Gasei    haben das Bestreben, sich durch die  über den Elektroden befindliche Glasschmelze  in Form von Blasen zu entfernen. Aus ver  schiedenen Gesichtspunkten ist dies schäd  lich.  



  Durch die in das Glas gelangenden Glas  blasen, und zwar insbesondere dann,     wenn     dieselben am Ende des Schmelzprozesses,       bereits    in geläutertes Glas gelangen, wird die  Qualität des Glases stark herabgesetzt. Zum       Vermeiden    dieser Erscheinung musste man  hei kontinuierlichen Verfahren den     Lä,ute-          rungsprozessauf        eineOfenzonebeschränken,in           -elchen    keine Elektroden vorhanden waren und  demzufolge das hier befindliche Glas Wärme       l,loss    durch     Wärmedeitung,    beziehungsweise  Strahlung erhielt,     und    wenn dies nicht aus  reicht,

   so hat     man    die Läuterungszone des  Ofens mit einer besonderen zusätzlichen  Heizung versehen müssen. Bei     intermittie-          renden    Verfahren durfte man die Elektroden  während der Läuterungsperiode nicht mit  Strom     speisen.       Die sich entwickelnden Blasen hindern  den Stromdurchgang zwischen Elektrode     und     Glas, wodurch an den übrigen Elektroden  stellen, an welchen das Glas mit dem Gra  phit in     Berührung    bleibt, die lokale Strom  dichte zunimmt, wodurch eine lokale Über  hitzung des Graphits entsteht.

   Das     überhitzte     Graphit hat das Glas stark verfärbt, so dass  auf diese Weise bloss ein Glas minderer Qua  lität von gelber,     beziehungsweise-        grüner     Farbe entnommen werden konnte.  



  Zum Vermeiden dieser Nachteile ist be  reits ein Verfahren bekannt, bei welchem  eine     Gra.phitelektrode    verwendet wird, in der  eine axiale, nicht durchgehende Bohrung vor  handen ist, welche an dem ins Freie heraus  geführten Ende der Elektrode mit     einem     Raume von auf den atmosphärischen bezogen  niedrigeren Druck     verbunden    ist. Die sich  entwickelnden Gase wurden hierbei durch  die poröse     Elektrodenwand    hindurch in die       Elektrodenbohrung        hereingesaugt    und von  dort entfernt.

   Man hat auch das offene Ende  der     Elektrodenbohrung    mit dem freien Luft  raum verbunden und die Gase so ins Freie  geführt beziehungsweise hat man die Boh  rung mit einem mit neutralem Gas gefüllten  Raum verbunden. In der Praxis zeigte es sich  nämlich, dass, wenn die Bohrungen sich nach  der freien Luft öffneten, der in die     Elektro-          denbohrungen    gelangende Sauerstoff das       Graphitmaterial    der Elektroden     angegriffen     hat.

   Wenn hingeben in der Elektroden-           bohrung        ein        verminderter        Druck    aufrecht  erhalten worden ist,     wurde    das Glas in die  Elektroden hineingesaugt, wodurch ihre Po  rosität vermindert     wurde.    Die     zum    Aufrecht  erhalten des verminderten Druckes     nötigen     Vakuumleitung und andere Hilfseinrichtun  gen sind kompliziert.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren ist ge  kennzeichnet durch die     Verwendung    von min  destens einer Elektrode, deren     Parosität,    An  ordnimg und Abmessungen so gewählt wer  den, dass die sich an der     Elektrodenober-          fläche    entwickelnden Gase     in        ihrer    ganzen  Menge durch den vom Ofen herausragenden  Teil der     Graphitelektrode,    deren     Querschnitt     durch keine Bohrung geschwächt     ist,    ins  Freie     entweichen.     



  Es wurde nämlich     gefunden,    dass die Po  rosität der verschiedenen     Graphitsorten    so  gross     ist,    dass erhebliche Gasmengen unter  einem     kleinen    Druckgefälle durch die Poren       hindurchgepresst    werden können.  



  So konnte z. B. bei einem Druck von  100 mm Wassersäulen eine Menge von unge  fähr 60 cm'     normaler    Luft pro Minute zwi  schen den beiden     Stirnflächen    eines Graphit  würfels von     einem    Zentimeter Seitenlänge       hindurchgepresst    werden. Die     hindurchgelan-          gende    Luftmenge ist bekanntlich proportio  nal dem     Druckunterschied    und dem Quer  schnitt und umgekehrt proportional der  Schichtdicke.  



  Die ursprüngliche     Porosität    des Graphits  kann durch eine in Luft erfolgende Er  hitzung desselben erheblich erhöht werden.  So z. B. wurde die     Luftdurchlässigkeit    des  erwähnten Probestückes nach einer einige  Minuten in der Luft erfolgten Heizung auf  eine Temperatur von ungefähr 1200  C mehr  als     vervierfacht.    Die Erhitzung kann auch  in einer     sauerstoffhaltigen    Atmosphäre auf  eine die Rotglut     übersteigende    Temperatur  erfolgen.  



  Bei Elektrolyse des Glases wird der     Über-          druck    der sich auf der Oberfläche der z. B.       stabförmigen        Graphitelektrode    entwickeln  den Blasen durch den     hydrostatischen        Druck     der     über    der Elektrode befindlichen ge-         schmolzenen    Glasschicht bestimmt.

   Ist die  sich entwickelnde Gasmenge kleiner als die,  welche durch die     Graphitelektrode    bei dem  durch die Niveauhöhe der Glasschmelze be  stimmten Druck weggeleitet werden kann, so  wird auf der     Elektro,denoberfläche    überhaupt  keine Blasenbildung     wahrnehmbar,    da die  entstandene Gasmenge durch die ursprüng  lich vielleicht nur     mikroskopisch    sichtbaren  Poren hindurch restlos ins Freie entweichen  kann, ohne dass sie imstande wäre, das ge  schmolzene Glas vom Graphit zu verdrängen  und auf der     Elektrodenaberfläche    Blasen zu  bilden.

   Mit Rücksicht auf die verhältnis  mässig hohe     Viskosität    des geschmolzenen  Glases können auch recht erhebliche Poren  enthaltende Graphitstäbe oder     Platten    als  Elektroden     verwendet    werden, ohne dass das  Eindringen von     geschmolzenem    Glas in den       Elektrodenkörper    zu     befürehten    wäre.  



  An der     Elektrodenoberfläche    wird erfah  rungsgemäss     eine    wesentlich kleinere Gas  menge befreit, als dem ganzen hindurch  fliessenden Strom entsprechen würde. Auf  Grund des     Faradayseher    Gesetzes scheiden  sich bei Verwendung von Gleichstrom auf  der Anode bei einer Strommenge von     96,54e)          Coul'omb,    11.2 Liter     Sauerstoff    ab. Dies  würde mit dem     Graphitmaterial    der Elek  trode in eine Verbindung eingehend     .einer     Menge von 22,4 Liter CO entsprechen.

   Bei  einem     Wechselstrombetrieb    wäre zu erwar  ten, dass sich die bei der Elektrolyse aus  scheidenden     Gasbestandteile    sofort wieder  verbinden, so dass keine     Gasentwicklung    ent  stehen könne. Demgegenüber fanden wir,       öass    die Wiederverbindung nicht vollkommen  vor sich geht, sondern dass ein kleiner Teil  der auf den Gleichstrombetrieb errechneten  Gasmenge frei wird; diese Menge beträgt  unter den praktisch vorliegenden Verhält  nissen 1-10% .

   Wir fanden weiter, dass  unter gleichen     Bedingungen    und gleicher  Stromstärke dieser     Wert    bei kälterem Glas  von grösserer     Viskosität    grösser, bei wärme  rem, flüssigerem Glase hingegen kleiner     ist.     



  Auf Grund der zu     erwartenden    Gasmenge  und -der Gasdurchlässigkeit der Graphitelek-           iroden    können die     Elel@trodena.bmessungen     und die Tiefe festgestellt werden, in     welcher          die    Elektroden     unter    der     Glasoberflä    ehe       nnt.ergebraelit    werden müssen,     damit    alles       Gkidurch    die Elektroden abgeführt     werden          bann.    In der     Praxis    zeigte sieh,

   dass     gewöhn-          lieii    die ganze auf den Elektroden entwickelte       (_sasmen@;e    mit Hilfe eines Druckes, der       hlf-iner    als 3000 mm Wassersäule ist, ins       l#'i-ui"        gnt"rieben    wird.  



       Wenii    über den Elektroden im Betrieb       r',och    noch     Blasenentwicklung    festzustellen       i-t,    kann auch nachträglich durch eine     Er-          bi;liuiig    des Glasniveaus Blasenfreiheit er  zielt werden.  



  Bei     der        Durcliführunt-    des Verfahrens in       einem    mit einem Strom von 500<B>A</B>     belast-          Laren    Ofen hat es sich (auf Grund     ander-           @eitiger        Erwä        bungen)    erwiesen, dass der       Elehtrodendurchmes.ser        zweclzmässi",    70 mm  zu     sein    hat.

   Die Elektrode wurde in den  Ofen so eingebaut:, dass ein 300     mm    langes       Stuck        derselben    mit dem geschmolzenen       (-glas    in     Berührung    kam, ein 300 mm langes       Stück    derselben luftdicht in. die Ofenwand       iIngehaut    wurde und schliesslich ein 400 mm       hinge;        Stück    mit der freien Luft in     Berüh-          i-un"    stand.

   Eine Probe des Elektroden  <U>zeigt,</U> nach entsprechender     Wärme-          4li.Undlung,    zwischen den beiden     Stirn-          l'lüchc#n    eines     Würfels    von 1 cm     Seitenlänge     1     .ei        f#ini-ni        Druchun        terschied    von 100 mm       Wassersäule    eine Durchlässigkeit von ?00     ein'          Luft    pro Minute.

   Durch den mittleren, luft  licht     ahe-chlossenen    Teil der Elektrode,       flez#sfn        Querselinitt    38,6     em2    und dessen       Liin@gr@    30     ein        beträgt,    können somit ?60     cm\     Luft pro     Minute    bei     einem    Druckunterschied       ,:an   <B>100</B> mm     -Wassersäule        hindurchtreten.     



       13)ei    der bei. Durchführung des Verfahrens       ;iiif        der        Graphitoberfläche    im Ofen auftreten-    den Temperatur von     ungefähr    l500  C be  trägt die Menge des sich auf den Elek  troden     entwickelnden    Gases im Mittel     etwa     2.10-'     cm /Coulomb.    Bei einer Stromstärke  von 500 A ergibt das pro     -Minute    eine Gas  menge von 600 cm'.  



  Da die     Graphitelektrode    bei einem Wasser  säulendruck von 100 mm pro Minute 260 cm'  Gas     wegleiten    kann, muss die Elektrode in  der Glasschmelze so untergebracht werden,  dass der hydrostatische Druck über ihrer       obern    Erzeugenden einer     Wassersäule    von  930 mm entspricht.  



  Wird nun in Betracht gezogen, dass das       spezifische        Gewicht    des zu schmelzenden  Glases gleich 2,4 ist, folgt, dass, wenn die  obere Erzeugenden der Elektrode um<B>100</B> mm  unter dem Glasniveau angeordnet wird, ein  blasenfreier Betrieb aufrechterhalten werden  kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum elektrischen Schmelzen von Glas, bei vaelchem der Strom der Glas- schmelze mit Hilfe von Graphitelektroden zugeführt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung mindestens einer Elektrode, deren Porosität, Anordnung und Abmessun gen so gewählt =erden, dass die sich an der Oberfläche derselben entwickelnden Gase in ihrer ganzen Menge durch den vom Ofen herausragenden Teil der Graphitelektrode,

   deren Querschnitt, durch keine Bohrung ge- sc"hwä.cht ist, ins Freie entweichen. UN- TERANSPRUCH: Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss die auf der Elektrode frei werdende Gasmenge durch einen Druck, welcher niedriger als 3000 mm Wassersäule ist, durch die Graphitelektrode hindurch ins Freie getrieben wird.