Elektrischer Glasschmelzofen Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Glasschmelzofen, insbesondere auf einen Glasschmelz ofen für schwer klärbare Glasmassen. Durch die Erfin dung soll eine zweckmässige Stromrichtung des Kon- vektionsflusses in dem Ofenschmelzteil erzielt werden, wobei eine aufsteigende Strömung bei der oberhalb des Verbindungskanals beider Ofenteile gelegenen Wand und eine absteigende Strömung bei der gegenüberlie genden Wand gebildet werden soll.
Auf diese Weise soll sowohl die Flussbahn der Glasmasse als auch die Zeit ihres Beharrens auf den höchsten Klärungstemperaturen verlängert werden.
Elektrische Schmelzöfen werden zum Schmelzen von Glasmassen in denjenigen Fällen verwendet, wo kleinere Anforderungen in bezug auf Qualität gestellt werden, und zwar aus dem Grunde, da es bisher nicht gelun gen ist, den absteigenden Glasmassenfluss im Ofen schmelzteil bei der Wand oberhalb des Verbindungs kanals beider Ofenteile zu verhindern, was eine Strö mung der ungenügend geklärten Glasmasse in den Ar beitsteil des Ofens zur Folge hat.
Es ist zwar ein Ofen bekannt, der mit Plattenelektroden versehen ist, die gegenüberliegend den Seitenwänden des Ofenschmelz- teiles entlang angeordnet sind, bei dem es teilweise gelungen ist, vor dem Kanal eine aufsteigende Strö mung zu bilden. Der Nachteil dieses Ofens ist jedoch die Einphasenschaltung der Elektroden und die kompli zierte und schwierige Handhabung der Elektroden im Vergleich mit Stangenelektroden.
Zur elektrischen Glasschmelzung werden zwei Ofen typen verwendet, und zwar öfen mit Konvektionsströ- mung und Öfen ohne Konvektionsströmung. Der grösste Nachteil der mit Konvektionsströmung arbeitenden Öfen ist die Turbulenz im Ofenschmelzteil, die einerseits das Durchdringen der Blasen und der nicht durchschmelzten Teilchen des Glasgemenges in den Ofenarbeitsteil erhöht und anderseits eine intensivere Korrosion des hitzebe ständigen Materials zur Folge hat.
In bezug auf die ungünstige Auswirkung der Kon- vektionsströme wurde bereits eine Anzahl von öfen vorgeschlagen, bei denen die Konvektionsströme bei nahe ausgeschieden werden, und zwar durch eine der artige Anordnung der Elektroden, die eine gleichmässige Temperatur in dem ganzen Ofenschmelzteil sicherstellt. So ist z.
B. ein mit sechs oder mehr Elektroden (in einer durch drei teilbaren Anzahl) versehener Ofen bekannt, in dem die Elektroden in Form eines regel mässigen Polygons angeordnet und mit Dreiphasenstrom von einem gleichen Leistungsbedarf für alle Elektroden gespeist sind, wobei auch mehrere Elektrodensysteme, die auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind, An wendung finden können.
Durch diese Anordnung wird jedoch auch der günstige Einfluss der Konvektions- ströme auf die Homogenisierung der Glasmasse aus geschieden, wobei die absteigende Strömung bei der Wand oberhalb des Kanals, welche infolge des Abzub Stromes entsteht, nicht beseitigt wird; es wird also die Strömung der ungenügend geklärten Glasmasse in den Ofenarbeitsteil nicht verhindert.
Um den ungünstigen Einfluss der toten Ecken zu vermindern, ist ausserdem in diesem Falle die polygonartige Grundrissform des Ofenschmelzteiles am geeignetsten, die jedoch viel schwerer durchführbar ist als die Form eines Rechtecks.
Das Wesen des erfindungsgemässen Ofens, der .im Ofenschmelzteil mit sechs oder mehr vertikalen, mit Dreiphasenstrom gespeisten Elektroden (deren Anzahl durch drei teilbar ist) versehen ist, besteht darin, dass die Gruppen von zwei oder mehr Elektroden, die in drei durch vertikale, zur Richtung des Abzugstromes senkrechte Ebenen geteilten Räumen des Ofenschmelz teiles angeordnet sind, mit elektrischem Strom derart gespeist werden,
dass die den Elektroden der dem Kanal nächst gelegenen Gruppe zugeführte Energie grösser ist als die Energie, die den Elektroden sowohl der mittleren Gruppe als auch der Gruppe, die in dem dem Kanal entgegengesetzten Raum angeordnet ,ist, zugeführt wird. Die der mittleren Elektrodengruppe zu- geführte elektrische Energie kann gleich gross oder grösser sein als die, welche den im Raum dem Kanal gegenüber angeordneten Elektroden zugeführt wird.
Auf diese Weise wird in dem in der Nähe des Kanals gelegenen Raum die höchste Temperatur erzielt, wobei diese Temperatur in der Richtung zu der dem Kanal gegenüberliegenden Wand sinkt. Mittels des Tem peraturgradienten wird der Glasmasse in den oberen Schichten die Flussrichtung von den wärmsten zu den kühleren Stellen erteilt, d. h. von dem in der Nähe des Kanals gelegenen Raum zum gegenüberliegenden Raum, wodurch bei der Wand oberhalb des Kanals eine auf- steigende und bei der gegenüberliegenden Wand eine absteigende Strömung entsteht, deren Flussrichtung sich in den unteren Schichten in zum Kanal hin gerichtete waagrechte Richtung ändert.
Durch diese Beherrschung und Richtungsregelung der Konvektionsströme wird die Turbulenz beseitigt und die Beharrungsdauer der Glas masse aus den höchsten Klärungstemperaturen verlän gert; es wird also eine vollkommene Klärung der in den Ofenarbeitsteil strömenden Glasmasse erzielt.
Durch diese Erfindung werden die sämtlichen er wähnten Nachteile der bekannten elektrischen Öfen beseitigt, und es wird das elektrische Schmelzen von Glasmassen ermöglicht, die für Erzeugnisse höchster Qualität bestimmt sind. Es wird sowohl die uner wünschte absteigende Strömung bei der Wand oberhalb des Kanals als auch die Turbulenz beseitigt, wobei die Konvektionsströme nicht ausgeschieden werden und deren günstige Homogenisierungswirkung bestehen bleibt.
Im weiteren können die Entfernungen zwischen den einzelnen Elektroden beider Randgruppen grösser sein als die übrigen Seitenlängen des durch die Elektroden enden gebildeten Polygons, wodurch sich dieses Poly gon in bezug auf Form einem Rechteck- oder sogar einem Quadratgrundriss des Ofenschmelzteiles nähert, so dass die toten Ecken beseitigt werden können, ohne dass ein polygonartiger Grundriss des Ofenschmelz- teiles erforderlich wäre.
Ferner ist es möglich, die Breite des Verbindungs kanals die halbe Breite des Ofenschmelzteiles über schreitend auszubilden. Durch die Erweiterung des Ka nals im Vergleich zu den bisherigen Öfen, bei denen der Kanal bedeutend enger ist, wird somit der Kanal querschnitt vergrössert, ohne dass seine Höhe vergrössert werden müsste, was in bezug auf die Annäherung der Kanaldecke der undurchschmelzten und ungeklärten Glasmasse unter der Glasgemengeschicht ungeeignet wäre.
Durch Vergrösserung des Querschnitts wird die Flussgeschwindigkeit der Glasmasse im Kanal herab gesetzt, wodurch einerseits die Gefahr des Mitreissens der nicht durchschmelzten und ungeklärten Glasmasse in den Ofenarbeitsteil herabgesetzt und anderseits der Raum der toten Ecken eingeschränkt wird. Diese Raumeinschränkung der toten Ecken wird ausserdem auch direkt durch Verminderung der Breitenunter- schiede des Ofenschmelzteiles und des Kanals erreicht.
Ausserdem wird durch Herabsetzung der Flussgeschwin- digkeit der Glasmasse auch die Korrosion der Kanal wände vermindert.
Bei grösseren Ofentypen, wo die Zwischenwand aus Konstruktionsgründen abgestützt werden muss, kann. der Verbindungskanal aus zwei oder mehr Kanälen, deren Breitensumme grösser ist als die halbe Breite des Ofen- schmelzteiles, bestehen.
Der Gegenstand der Erfindung :ist aus der nach stehenden Beschreibung und einer schematischen Zeich nung ersichtlich, in welcher ein Ausführungsbeispiel eines Zweiraumofens gemäss der Erfindung dargestellt ist, und zwar in Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie I-I aus Fig. 2 und in Fig. 2 im Schnitt II-11 aus Fig. 1, wobei Fig. 2 auch die elektrische Schaltung zeigt.
Der Ofen gemäss der Zeichnung besteht aus einem Schmelzteil 1 von einem Quadratgrundriss, der mit der Öffnung 2 zum Einführen des Glasgemenges 3 und dem abnehmbaren Deckel 4 versehen ist, und aus einem Arbeits- und Entnahmeteil 5, der mit der Ar beitsöffnung 6 und der Auslassöffnung 7, die mit dem Pfropfen 8 abgeschlossen wird, versehen ist. Beide Teile 1 und 5 des Ofens sind durch den Kanal 9 verbunden, der unter der Zwischenwand 10 ausgebildet ist und dessen Breite der Breite des Schmelzteiles 1 gleicht. An den Arbeitsteil 5 kann eine Feder 11 angeschlossen werden.
Der Ofen wird mittels vertikaler Elektroden 12 bis 17 im Schmelzteil 1 beheizt, wobei für den Beginn der Schmelzung im Deckel 4 Gasbrenner angeordnet sind, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Der Arbeitsteil 5 wird zusätzlich mittels Heizstäbe 18 be- heizt.
Die Elektroden 12 bis 17 sind derart angeordnet, dass deren Enden ein Sechseck bilden, dessen zwei Seiten 12, 13 und 16, 17 gegenseitig und mit der Wand 10 oberhalb des Kanals 9 parallel sind. Diese Seiten sind länger als die übrigen Seiten 12, 14; 14, 16; 14, 15 und 15, 17 des Sechsecks, die einander gleichen., so dass sich die Form dieses ungleichmässigen Sechsecks dem quadratischen Grundriss des Schmelzteiles 1 nähert, wodurch die ungünstigen toten Ecken beseitigt wer den.
Die Elektrodenpaare 12, 13; 14, 15; 16, 17 sind in drei Räumen des Ofenschmelzteiles 1 angebracht, die durch vertikale, senkrecht zur Richtung des Ab zugstromes verlaufende Ebenen geteilt sind, und werden mit elektrischem Strom derart gespeist, dass die den Elektroden 12 und 13, die nächst dem Kanal 9 ange bracht sind, zugeführte Energie grösser ist als die den mittleren Elektroden 14 und 15 zugeführte Energie, wobei dieselbe wiederum grösser ist als die den Elektro den 16, 17 bei der dem Kanal gegenüberliegenden Wand zugeführte Energie. Dies wird mittels einer in Fig. 2 dargestellten elektrischen Schaltung erreicht.
Die Elek- trodes sind an das Dreiphasennetz 19 angeschlossen. An den Transformator 20 ist das in der Nähe des Kanals 9 angeordnete Elektrodenpaar 12, 13 angeschlossen, an den Transformator 21 das in der Ofenmitte angeordnete Elektrodenpaar 14, 15 und an den Transformator 22 das bei der dem Kanal 9 gegenüberliegenden Wand an geordnete Elektrodenpaar 16, 17. Die Mitten der Trans formator-Sekundärwindungen 20, 21 und 22 sind durch geschaltet, wodurch eine Sechsphasenschaltung erzielt wird.
Die Primärwindungen der Transformatoren 20, 21 und 22 sind in einer Dreieckform geschaltet und an das Dreiphasennetz 19 über drei unabhängig regulier bare .Spannungsquellen 23, 24 und 25 angeschlossen. Die Spannungsregelung in jeder Phase ermöglicht die Einstellung der gewünschten Spannung in drei Elektro- denpaaren, d. h. vor dem Kanal 9 auf den Elektroden 12, 13, in der Mitte des Ofenschmelzteiles 1 auf den Elektroden 14, 15 und an der dem Kanal 9 gegen überliegenden Wand auf den Elektroden 16, 17.
Die Temperatur erreicht somit ihren Höhepunkt in dem dem Kanal 9 nahehegenden Raum und sinkt in der Richtung der dem Kanal 9 gegenüberliegenden Wand zu. Mittels des Thermalgradienten bekommt die Glasmasse die Richtung, welche in Fig. 1 durch die Stromlinie 26 dargestellt ist, d. h. in den Oberschichten von den wärmsten Stellen im Raum am Kanal 9 zu den kühleren Stellen an der dem Kanal 9 gegenüber liegenden Wand, wodurch bei der Wand 10 über dem Kanal 9 eine aufsteigende Strömung und bei der gegenüberliegenden Wand eine absteigende Strömung entsteht, wobei die letztgenannte Strömung in den un teren Schichten ihre Richtung in eine waagrechte Strö mung ändert, die zum Kanal 9 hin gerichtet ist.
Durch diese Beherrschung und Richtungsbeeinflussung der Konvektionsströme wird die Turbulenz beseitigt und die Beharrungszeit der Glasmasse auf den höchsten Klärungstemperaturen verlängert; es wird also eine voll kommene Klärung der in den Ofenarbeitsraum strömen den Glasmasse erzielt.
Dadurch, dass die Breite des Kanals 9 der Breite des Ofenschmelzteiles 1 gleich ist, werden die toten Ecken beseitigt, wobei infolge der .niedrigen Strömungs geschwindigkeit der Glasmasse im Kanal das Mitreissen der Blasen und der nicht durchschmelzten Teilchen des Glasgemenges infolge des Abzugstromes in den Ofen arbeitsteil 5 verhindert wird, was besonders beim Schmelzen von Glasmassen, die für Erzeugnisse hoher Qualität bestimmt sind, von ausschlaggebender Wich tigkeit ist.