Verfahren zum elektrischen Schmelzen von Glas Beim elektrischen Schmelzen von Glas durch Joulesche Wärme wird der Heizstrom dem Schmelzgut -in der Regel mit Hilfe von Elektroden zugeführt, die in das Schmelzgut eintauchen oder auf sonstige Weise einen guten Stromübergang sichern. Infolge der hierbei in vielen Fällen auftretenden elektro lytischen Zersetzung der Schmelze, die meist ein Verfärben .des Glases verursacht, ist es im allgemeinen trotz der Verwendung von Wechselstrom nicht möglich,
ein reines und ungefärbtes Glas zu erschmelzen, wenn man einen Heizstrom mit der üblichen Netz frequenz von 50 Hz verwendet. Man hat aus diesem Grunde schon vorgeschlagen, die Fre quenz des Heizstromes zu steigern; aber selbst bei der höchsten, bisher verwendeten Frequenz von- etwa 1000 Hz lässt sich der angestrebte Zweck nicht ganz erreichen.
Die Ursache liegt darin, @dass zwar elektrolytische Wirkungen weitgehend ausgeschaltet sind, dass aber d arch eine kolloidale Zerstäubung der Elektroden, die schon bei den bisher üblichen Übergangs- stromdichten zwischen den Elektroden Lind dem Schmelzgut von etwa 3 A/cm2 sich ein stellt, meist eine schwache Graufärbung ein tritt.
Nach der Erfindung lässt sich dies ver hindern, wenn man einen Heizstrom mit einer Frequenz von mindestens 2000 Hz verwendet. Auf diese Weise erhält man .Schmelzen, die für technische Zwecke einwandfrei sind.
Für weitergehende Forderungen empfiehlt es sich, an Stelle der bisher meist verwendeten Gra- phitelektroden Metallelektroden zu benutzen, da diese einen geringeren Abbrand aufweisen. Als dafür geeignete Metalle kommen ausser Molybdän und Wolfram hauptsächlich Platin oder ein anderes Metall der Platingruppe in Betracht.
Mit Rücksicht auf die hohen Kosten dieser Metalle ist es zweckmässig, die Ober fläche der Elektroden- klein zu halten, das heilt die übergangsstromdichte zwischen den Elektroden und dem Schmelzgut zu erhöhen. Um trotz dieser erhöhten Stromdichte die kolloidale Zerstäubung der Elektroden genü gend zu unterdrücken,<B>-</B>empfiehlt es sich, die Frequenz des Heizstromes auf mindestens 4000 Hz zu steigern.
Bei besonders hohen Ansprüchen, wie sie etwa bei optischen Gläsern gestellt werden, -darf die erwähnte Grenze von 4000 Hz keines falls unterschritten werden, da sich sonst immer noch ein leichter Streueffekt (Tyndall- Effekt) zeigt, :der im Dunkelfeld sichtbar wird und eine Verwendung solcher Gläser für optische Zwecke ausschliesst.
Will man beim @Schmelz-en von optischen Gläsern mit Metallelektroden, also mit erhöhter Strom dichte arbeiten, so ist es zweckmässig, die Fre quenz des Heizstromes auf mindestens 7000 Hz zu erhöhen und dabei eine Stromdichte von mindestens 10 A/crn2 zu wählen. Auf diese Weise können optische Gläser erschmolzen werden, die völlig frei vom Tyndall-Effekt sind.
Um die Kosten von Platinelektroden dabei klein zu halten, empfiehlt es sich, sie als dünne Metallschichten auszuführen, die auf geeignete isolierende Träger, beispielsweise keramische Stäbe oder Rohre, aufgebracht sind. An Stelle von Elektroden aus Platin oder ähnlichen Metallen können auch Elektro den aus flüssigem Zinn verwendet werden, zweckmässig so, dass mindestens die untere im Schmelzbehälter angeordnete Elektrode aus flüssigem Zinn besteht.
Die erhöhte Übergangsstromdiehte nötigt unter Umständen, dafür zu sorgen, dass die Temperatur an den Elektroden nicht unzu lässig hoch ansteigt. Dies kann auf verschie dene Weise geschehen. Eine einfache Möglich- keit besteht darin, zwischen den Elektroden und dem Sehmelzgut eine Relativbewegung herbeizuführen, .etwa .den Elektroden gegen über dem ruhenden ,
Schmelzgut eine Bewe gung zu erteilen, so dass sie dauernd mit an dern Teilen des Schmelzgutes in Berührung kommen. Ein anderer Weg ist der,
durch ein in der Nähe der Elektroden angebrachtes Rührwerk das Schmelzgut dauernd an den Elektroden vorbeizuführen. Schliesslich kön nen die Elektroden auch in beliebiger bekann ter Weise gekühlt werden. Beim Schmelzen von Gläsern in einem Platintiegel kann man mit einer einzigen
Elektrode auskommen, da der Tiegel als Gegenelektrode benutzt werden kann. Es empfiehlt sich in diesem Falle, die in das Sehmelzgut eintauchende Elektrode rohrförmig so nz gestalten, dass die bei der metallischen Leitung in der Elektrode ent stehende Joulesche Wärme zum Einschmelzen des Glasgemenges,dienen kann.
Process for the electrical melting of glass In the electrical melting of glass by Joule heat, the heating current is supplied to the melted material - usually with the help of electrodes that are immersed in the melted material or otherwise ensure good current transfer. As a result of the electrolytic decomposition of the melt that occurs in many cases, which usually causes discoloration of the glass, it is generally not possible despite the use of alternating current
to melt a pure and uncolored glass, if you use a heating current with the usual mains frequency of 50 Hz. For this reason, it has already been proposed to increase the frequency of the heating current; but even at the highest frequency used to date of about 1000 Hz, the intended purpose cannot be fully achieved.
The reason is that although electrolytic effects are largely eliminated, colloidal atomization of the electrodes occurs, which usually occurs with the transition current densities between the electrodes and the melting material of around 3 A / cm2, which have been common up to now a faint gray coloration occurs.
According to the invention, this can be prevented by using a heating current with a frequency of at least 2000 Hz. In this way, melts are obtained which are flawless for technical purposes.
For further requirements, it is advisable to use metal electrodes instead of the graphite electrodes that have been mostly used up to now, since these have less burn-off. Metals suitable for this purpose, apart from molybdenum and tungsten, are mainly platinum or another metal from the platinum group.
In view of the high costs of these metals, it is advisable to keep the surface of the electrodes small, as this increases the transition current density between the electrodes and the melting material. In order to sufficiently suppress the colloidal atomization of the electrodes despite this increased current density, it is advisable to increase the frequency of the heating current to at least 4000 Hz.
In the case of particularly high demands, such as those made for optical glasses, the above-mentioned limit of 4000 Hz must never be undercut, as otherwise a slight scattering effect (Tyndall effect) will still show up: which is visible in the dark field and one Excludes the use of such glasses for optical purposes.
If you want to work with metal electrodes, i.e. with increased current density, when melting optical glasses, it is advisable to increase the frequency of the heating current to at least 7000 Hz and to select a current density of at least 10 A / cm2. In this way, optical glasses can be melted that are completely free of the Tyndall effect.
In order to keep the costs of platinum electrodes low, it is advisable to design them as thin metal layers that are applied to suitable insulating supports, for example ceramic rods or tubes. Instead of electrodes made of platinum or similar metals, electrodes made of liquid tin can also be used, expediently in such a way that at least the lower electrode arranged in the melting vessel consists of liquid tin.
The increased transient current may make it necessary to ensure that the temperature at the electrodes does not rise to an unacceptably high level. This can be done in different ways. A simple possibility is to bring about a relative movement between the electrodes and the floating material, for example the electrodes in relation to the resting,
To give the melting material a movement so that it constantly comes into contact with other parts of the melting material. Another way is that
by means of a stirrer attached near the electrodes, to continuously feed the melted material past the electrodes. Finally, the electrodes can also be cooled in any known manner. When melting glasses in a platinum crucible you can use a single
Electrode get by because the crucible can be used as a counter electrode. In this case, it is advisable to make the electrode immersed in the silt material tubular in such a way that the Joule heat generated in the electrode during the metallic conduction can be used to melt the glass mixture.