Kontinuierlich arbeitender Glasschmelzofen Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeiten- den Glasschmelzofen mit einer Schmelzzone, einer Läu- terzone, einer Arbeitszone und einer unterhalb der Oberfläche der Glasschmelze liegenden Durchtrittsöff- nung in einer Trennwand zwischen Läuter- und Arbeits zone.
Die Inhomogenität von in einem herkömmlichen brennstoffbeheizten Glasschmelzofen hergestelltem Glas, die auf verschiedene Faktoren zurückzuführen sein kann, stellt für die Glas.industrze ein dauerndes Problem dar. Eine Ursache für diese ,Schwierigkeiten liegt in der Auflösung der aus feuerfestem Material bestehenden Seitenwände des Glasschmelzofens, wodurch die Bildung eines wesentlich schwereren Glases hervorgerufen wird.
Dieser schwerere Glasanteil sinkt zum Boden der im Ofen befindlichen Glasmasse ab und. bewegt sich in Form einer Schicht durch den Ofen hindurch zu einer Durchtrittsöffnung bzw. Gicht und durch diese hindurch zu den Abziehstellen.
Andere Ursachen für :diese In homogenität :sind ein unzureichendes oder falsches Mischen der Masse sowie Abweichungen in den Aus gangsstoffen. Schliesslich liegt noch eine andere Ursache in der sogenannten Schmelzabsonderung. Die Erfindung beschäftigt sich in erster Linie mit der Ausschaltung bzw. wesentlichen Verminderung der Inhomogenität von Glas infolge einer solchen Schmelzabsonderung.
Beim Einbringen einer Charge in, einen Schmelz ofen schmelzen als erstes die .den niedrigeren Schmelz punkt besitzenden Stoffe, wie kalziniertes Soda und Borax. Diese Stoffe neigen leicht dazu, mit Kalk und Kieselerde (silioa) eutektische Flüssigkeiten zu bilden, deren Kieselerdegehalt nicht so hoch ist wie in der end gültigen Glaszusammensetzung.
Da idie Charge normalerweise von der der herkömm licherweise vorgesehenen, die Läuterungs- und ,die Arbeitszone voneinander trennenden Brückenwand Durchtrittsöffnung gegenüberliegenden Wand aus in den Schmelzofen eingebracht wird, wird während des Schmelzens anfänglich ein Glas erhalten,
dessen durch schnittlicher Kieselerdegehaltgeringfügig niedriger .ist als derjenige der endgültigen Zusammensetzung. Wäh rend der Bewegung der Charge durch den Schmelzofen hindurch wird sie mit zurückbleibenden 1,Z'-ieselerdeteil- chen angereichert, während die eutektischen Flüssigkei ten, ,deren Kieselerdegehalt, wie erwähnt, gering ist, abfliessen,
ohne die Sandkörnchen völlig aufzulösen. Wenn die Chargenmasse nicht mehr als diskreter Kör per vorliegt, besitzt daher das an der Schmelzenober- fläche befindliche restliche schaumförmige Material einen verhältnismässig hohen Kieselerdegehalt. Beispiels weise zeigten .einem Schmelzofen, :
dessen erzeugtes Glas einen Kieselerdegehalt von etwa 71 % besass, entnom mene Schöpfproben iKieselerdegehaltevon bis zu 77 und 81 %. Ersichtlicherweise führt eine Vermischung .dieser Zusammensetzung mit Glas von normaler Zu sammensetzung zu einer Inhomdgenität im Glas.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeit der sich aus der Schmelzabsonderung ergebenden Inhomogenität war es bisher in der Glasindustrie üblich, die Schmelzöfen mit dem jauch als Gelhoff-Quelle bekannten Glas-Hitze- punkt nahe Ader Brückenwand zu betreiben.
Dies hatte den Zweck, das i in ,diesem Bereich befindliche Glas stärker zu erhitzen .als das. nahe der Rückwand runter .der Chargendecke befindliche Glas, so dass sich ein grosser längsgerichteter Konvektionsstrom ergab.
Hier durch wird der an Kieselerde reiche Schaum im Bereich der eingebrachten Chargenmasse zurückgehalten, so dass das stank kieselerdehaltige Glas daran .gehindert wird,
durch die Durchtrittsöffnung in den die Verarbeitungs- maschinen aufnehmenden Raum durchzulaufen. Eine sich .aus diesem Versuch ergebende Schwierigkeit be steht darin, ,dass es nicht immer einfach ist, den. Hitze punkt erfolgreich am günstigsten Betriebspunkt zu hal ten.
Die Schwierigkeit der von der Schmelzabsonderung herrührenden Inhomogenität tritt besonders bei langen schmalen ,Schmelzöfen hervor. Bei :derartigen Schmelz öfen fehlen die längsgerichteten Konvektions.ströme praktisch vollständig. Eine Analyse des Oberflächen schaums -derartiger Ofen ergab einen von :der Mitte des Ofens zur Brückenwandöffnung fortlaufend ansteigen den Kieselerdegehalt.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten beschäftigt sich die Erfindung deshalb mit der Schaffung eines ver besserten Glasschmelzofens, bei dem die von der Schmelzabsonderung herrührende Inhomogenität des Glases entweder völlig beseitigt oder wesentlich ver- ringertwerden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe .dient erfindungsgemäss ein kontinuierlich arbeitender Glasschmelzofen mit einer Schmelzzone, einer Läuterzone, einer Arbeitszone und einer :
unterhalb der Oberfläche der Glasschmelze lie genden Durchtrittsöffnung in einer Trennwand zwischen Läuter- und Arbeitszone, .der ,dadurch gekennzeichnet ist, dass :
er unterhalb der Oberfläche der Glasschmelze in Abständen voneinander einstellbare Vorrichtungen zur .Zufuhr von Energie zur Glasschmelze aufweist, wobei mindestens :
deren Kopfteile mindestens auf einer praktisch in Ofenlängsrichtung durch die Durchtritts- öffnung verlaufenden Linie angeordnet sind, wobei sich mindestens der Kopfteil der am stromabgelegenen Ende dieser Linie befindlichen Vorrichtung praktisch unmit- telbar stromauf ,der Durchtrittsöffnungbefindet, das Ganze derart,
dass sich in der Glasschmelze stromab der Schmelzzone zwei wendelförmige, ,aus den Konvek- tionsströmender Vorrichtungen und der Fliessbewegung der Glasschmelze resultierende, in Richtung der Ofen- Längsachse verlaufende Strömungen ausbilden.
Mit Hilfe der beiden wendelförmigen in Richtung der Ofen-Längsachse verlaufenden Strömungen wird eine Inhomogenität infolge von .Schmelzabsonderung praktisch vollständig iausgeschaltet und :es werden gleich zeitig Schäden infolge des Einleitens von urigeschmol- zener Charge in .die Arbeitszone praktisch vollständig vermieden.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel ,des Glasschmelz- ofens können an dem von der Brückenwand entfernten Ende der Reihe der Energiezuführ-Vorrichtungen eine zweite, quer über,die Breite des Ofens verlaufende Reihe solcher Vorrichtungen vorgesehen sein, die quer üben die Breite .des Ofens verlaufende,
zur Oberfläche an- steig gende Strömungen von geschmolzenem Glas erzeu <I>gen.</I>
Diese ,und weitere Einzelheiten und Vorteile des er- findungsgemässen Glasschmelzofens ergeben sich noch deutlicher aus ,der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es ,zeigen:
Fig.l einen Glasschmelzofen im waagrechten Schnitt längs,der .Linie <B>1-1</B> in Fig. 2, Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen weiteren Glasschmelzofen im waagrech ten Schnitt, Fig. 4 einen bekannten Glasschmelzofen im waag rechten Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 5,
bei wel chem dir- JoulescherWärme erzeugenden Elektroden in einer querverlaufenden Reihe quer über den Ofen in einer Längsreihe angeordnet sind, Fig. 5 den Glasschmelzofen nach Fig. 4 im lotrech ten Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4, welcher die erzeugten Konvektionsstxöme veranschaulicht,
Fig.6 einen weiteren Glasschmelzofen im waag rechten Schnitt längs der Linie 6=6 in Fig. 15, Fig.7 einen weiteren Glasschmelzofen im waag rechten Schnitt längsr der Linie 7-7 in Fig. 8, welcher die Verwendung mehrerer Reihen von in Querrichtung verstellbaren 'Plattenelektroden ,darstellt,
Fig. 8 den Glasschmelzofen nach Fig. 7 im lotrech ten Schnitt längs der Linie 8-8, Fig.9 einen weiteren Glasschmelzofen im waa@- rechten Schott längs der Linie 9-9 in Fig. 10, welcher die Verwendung mehrerer Reihen von in Querrichtung verstellbaren Elektroden erkennen lässt,
Fig. 10 den Glasschmelzofen nach Fig.9 im lot rechten Schnitt längs der Linie 10-10, Fig. 11 einen weiteren Glasschmelzofen im waag rechten Schnitt, welcher zwei längsverlaufende parallele Reihen lotrechter Stabelektroden aufweist, Fig. 12 den Glasschmelzofen nach Fig. 11 im waag rechten Schnitt, wobei die Elektroden der einen Reihe gegenüber denjenigen der anderen Reihe versetzt ange ordnet sind,
Fig. 13 den Glasschmelzofen nach Fig. 12 im Quer- schnitt längs der Linie 13-13, Fig. 14 den Glasschmelzofen nach Fig. 12 im Quer schnitt längs ..der Linie 14-14, Fig. 15 den Glasschnielzofen nach Fig. 6 im lot rechten Schnitt längs ;
der Linie 15-15, Fig. 16 einen weiteren Glasschmelzofen im waag rechten Schnitt längs der Linie 16-16 in Fig. 17 und Fig. 17 den Glasschmelzofen nach Fig. 16 im lot rechten Schnitt längs der Linie 17-17.
Mittels .der vorliegenden Vorrichtung wird erreicht, ,dass sich die an der Brückenwand befindlichen, aus einen hohen Kieselerdegehal,b besitzendem Schaum be stehenden Oberflächenschichten unmittelbar zu der -die Läuterungs- und die Arbeitszone voneinander trennen den Brückenwandöffnung absinken, wobei ausserdem die Inhomogenität des Glases:
durch die Erzeugung zweier im wesentlichen paralleler Glasströme wendel- förmig gewundener bzw. korkenzieherartiger Konfigu ration. ausgeschaltet wird.
Durch ,die vorliegende Aus- gestaltung wird nicht nur das unmittelbare Hindurch- treten von stark kieselerdehaltigem ;Schaum von .den Oberflächenschichten der Glasschmelze ,durch die Durchtrittsöffnung der Brückenwand verhindert, son dern ;auch, was gleichermassen wichtig ist, ein Hin durchgelangen von urigeschmolzener Charge und in homogenen Teilen 'der Glasschmelze durch die Brücken- wandöffnung ausgeschaltet.
Die vorliegende Ausgestal tung ist speziell in Verbindung mit brennstoffbeheizten Glasschmelzöfen vorteilhaft.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Glasschmelzofen weist ,im wesentlichen zwei Seitenwände 20 und 22, eine Rückwand 24 mit einer Zufuhröffnung 26, einen End- ebschluss 28, einen Oberteil 30 und ,eine Basis bzw. Boden 32 ,auf.
Der Ofen ist auf herkömmliche Weise in drei Zonen .unterteilt, nämlich in eine Schmelzzone 34, eine Läuterzone 36RTI ID="0002.0216" WI="6" HE="4"LX="1529" LY="2189"> und eine Arbeitszone 38, von denen die beiden letzteren durch eine brückenförmige Wand 40 mit einer unterhalb, der Schmelzenoberfläche liegenden #Durchtrittsöffnung 42 voneinander getrennt sind.
Die in der Schmelzzone befindliche Changenan- häufung ist bei 43 -angedeutet, während der erwähnte Schaum mit hohem Kieselerdegehalt in Fig. 1 mit 45 bezeichnet ist.
Der bisher beschriebene Glasschmelzofen ist voll ständig herkömmlich aufgebaut. Es ist jedoch eine längsverlaufende Reihe von Stabelektroden 44 vorge sehen, die vom Boden 32 des Ofens aufwärts in die Glasmasse hineinreichen. Diese Elektroden sind mit solchem Abstand von ,den Seitenwänden 20 und 22 des Ofens .angeordnet, :
dass die von ihnen erzeugte Hitze in der die Elektroden enthaltenden Längszone 47 die in der Nähe der Seitenwände 20 .und 22 herrschende Temperatur um einen solchen Betrag übersteigt, @dass die in Fig. 1 und 2 angedeuteten gewundenen Konvek- tionsströme erzeugt wenden.
Gemäss Fig. 1 und 2 befindet sich die am weitesten stromauf ,gelogene Elektrode etwas stromab der Char- gendeckschicht 43. Dieses Merkmal dient dazu, die wendelförmigen Konvektionssfiröme nach dem vollständigen Schmelzen der Charge zu erzeugen, so dass sich die bewirkte Homogenisierung nur noch mit den übrnggebliebenen bzw. restlichen.Kieselerdekörnchen zu befassen braucht.
Wenn derartige Körnchen von den durch die Anordnung erzeugten wendelförmigen Kon- vektionsströmen erfasst werden, bewegen sie sich wäh rend einer längeren Zeitspanne im umlaufenden Strom, wodurch gewährleistet wird, @dass sie vor dem Ankom men an der Brückenwandöffnung 42 völlig geschmol zen sind.
Falls nämlich grössere Anteile der urge- schmolzenen Charge erfasst werden, indem die spiral- ähnlichen Konvektionsströme unterhalb der Chlargen- schicht erzeugt werden, trachten diese Chargenanteile danach, nahe den Seitenwänden auf der Glasschmelzen- oberfläche zu schwimmen und können durch die Durchtrittsöffnung hindurch!gel.angen, bevor sie voll ständig gelöst bzw.
geschmolzen worden sind, was zu Inhomogenitäten im Glas führt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform :der Erfin dung sollten die Elektroden auf der Mittellinie der Brückenwand-Durchtrittsöffnung 42 liegen, wobei die am nächsten an der Brückenwand befindliche Elektrode so dicht neben der .Durchtrittsöffnung 42 angeordnet ist, dass ein aufwärts gerichteter Konvektionsstrom erzeugt wird, welcher, wie durch die Pfeile in -Fig. 2 angedeutet, den stark kieselerdehaltigen Oberflächenschaum von der Durchtrittsöffnung wsgdrängt und ihn :
daran hindert, unmittelbar von der Glasoberfläche durch .diese Öffnung hindurch in die Arbeitszone 38 einzutreten. Diese Lage der Elektroden ändert sich selbstverständlich in Ab hängigkeit von ;der Grösse der verwendeten Elektroden, der Stromdichte usw.Obgleich keine kritische Grenze bezüglich :
der anwendbaren Länge der Elektrodenreihe gogeben ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Elektroden in einer Reihe anzuordnen, die sich über eine Strecke von 1/s bis 1/2 des Abstands zwischen Brük- kenwand 40 und Rückwand 24 erstreckt.
Wie aus den Fig. 1 und 2 deutlich ersichtlich ist, tragen die erzeug- ten spiraligen Konvektionsströme den stark kieselerde- haltigen Oberflächenschaum vom Elektrodenbereich fort in den Mittelbereich des Ofens, wobei er sich in Richtung auf die Seitenwände 20 und 22 verlagert und sich nach dem Schmelzen mit der Hauptmasse der Glasschmelze vermischt.
Grössere Kieselerdesteinchen aus der Charge, die andernfalls von den Konvektions- strömen erfasst werden würden, werden durch die dar gestellte richtige Anordnung der Elektroden praktisch vollständig beseitigt. Wenn diese Steinehen durch die Durchtrittsöffnung hindurch zu den Glasverarbeitungs- maschinen gelangen würden, könnten sie Ausschuss- stücke zur Folge haben.
Die gewundenen Konvektions- ströme sind speziell insofern von Vorteil, .als sie ein bes seres Vermischen ,der Glasmasse zur Folge haben und ,die Glasschmelze wiederholt an den Glas-Hitzepunkten zur Oberfläche bringen, wo Blasen leicht freigegeben werden können, was eine bessere Homogenität mit sich bringt.
Gleichzeitig wird mit feuerfesten Stoffen verun- reinigten Glas vom Ofenboden in die Hauptmasse der Glasschmelze verlagert und auf diese Masse verteilt, @so dass hierdurch keine Nachteile hervorgerufen werden.
Obgleich gemäss den F.ig..1 und 2 in unmittelbarer Nähe :der Elektroden ein freier Oberflächenbereich vor handen ist, braucht in der Praxis oberhalb der Elektro- ,den keine klar abgegrenzte spiegelglatte Fläche vorhan den zu sein, vielmehr reicht es aus, dass die Aufwärts strömung ,der Glasschmelze an :
diesem Punkt so gross ist, -dass der kieselerdehaltige Schaum an einem Ab sinken unmittelbar zur Bruckenwandöffnung 42 gehin- dert wird.
Die Höhe, bis zu welcher die Elektroden in die Glasschmelze hineinreichen, kann je nach der Jeweils gewünschten Wirkung ausgewählt werden. Wenn sich ,die Elektroden beispielsweise nur in den unteren Be reich der Schmelze hineinerstrecken, beeinflussen sie die Konvektion@sströmung in stärkerem Ausmass als bei ihrer Erstreckung bis nahe an die Schmelzenob.erfläche. Dies ist speziell .dann von Vorteil, wenn keine Schwie rigkeiten hinsichtlich :der .Freigabe von Glasblasen be stehen.
Wenn es dagegen gewünscht wind; Einschlüsse und Blasen aus dem Glas zu entfernen, ist es vorteilhafter, wenn sich die Elektroden bis zu einem höherliegenden Punkt in .der Schmelze und gegebenenfalls sogar bis zur Schmelzenoberfläche -erstrecken. Bei einer derartigen Anordnung ist :
das an den Elektroden. entlang zur Ober fläche hochsteigende Glas ausserordentlich heiss, so dass Glasblasen leicht freigegeben werden.
Obwohl der Glasschmelzofen mit kombinierten Schmelz-, Schaum- und Läuterzonen beschrieben wor den ist, kann die Elketrodenanordnung jedoch auch auf einen Zweika#mmer-Schmelzofen angewandt werden, wie er beispielsweise in der waagrechten Schnittansicht ge mäss Fig. 3 dargestellt ist.
In ;diesem Fall kann die beschriebene Anordnung speziell in der zweiten Ofen kammer vorgesehen werden, wobei das Glas durch die Konvektionsströme zu einer Bewegung in wendelförmi- gen Bohnen gezwungen und hierdurch gewährleistet wird,
dass das aus der die beiden Kammern voneinander trennenden Durchtrittsöffnung austretende Glas nicht in einer kurzgeschlossenen Bahn .unmittelbar zur zwei ten, die zweite von der .dritten Kammer trennenden Öffnung fliesst.
Gemäss Fig. 3 steht das aus der ersten Öffnung 46 austretende Glas unter der Steuerung der Konvektionsströme und vermag nicht in einem geraden Stromunmittelbar zur zweiten Durchtrittsöffnung 48 zu fliessen. Diese geradlinige Strömung könnte ohne wei teres erfolgen, wenn keine speziellen Mittel zur Verhin derung einersolchen Strömung vorgesehen wären.
Ob gleich zur Verhinderung einer derartigen Direktströmung bereits Leitwände vorgeschlagen wurden, ist es schwie rig, Werkstoffe zu finden, welche der Erosionswirkung des Glases zu widerstehen vermögen, wenn sie an allen Seiten von derGlasschmelze umgeben sind.
Die zahlreichen Vorteile einer Elektrodenanordnung, wie @derjenigen gemäss Fig. 3, sind noch deutlicher an hand einer ein Beispiel für den .Stand .der Technik dar- stellenden Elektrodenanordnung gemäss Aden Fig. 4 und 5 erkennbar. Bei,
dieser AnordnungRTIID="0003.0200" WI="4" HE="4" LX="1678" LY="2465"> islt eine Reihe lot recht stehender Elektroden 49 quer über die mittlere Kammer eines Dreikammer-Schmelzofens hinweg aus gerichtet.
Das durch eine erste Durchtrittsöffnunig 50 hindurchtretende, bei 52 angedeutete Material wird von einer ersten Kouvektionsströmung erfasst und: erfährt in begrenztem Ausmass ein Viermischer. Sobald das Material jedoch zur stromab ,gelegenen Seite der Elek- trodenreihe gelangt, fliesst es beider nächsten Drehung des .allgemein b:
ei 56 angedeuteten Konvektionsstroms unmittelbar in Richtung .auf eine zweite Öffnung 54. Dieser Zustand :stellt eine andere Form eines Direkt- stroms,dar und ist offensichtlich nicht vorteilhaft.
Es gibt auch bereits einen Glasschmelzofen, bei welchem um die Durchtrittsöffnung herum eine bogen förmige Reihe von Blasen erzeugenden Einrichtungen vorgesehen ist. Obgleich eine derartige Einrichtung teil weise wirksam ist, um den stark kieselerdehaltigen Schaum von der Durchtrittsäffnung wegzuhalten,
ver mag sie nicht (die beschriebene hervorgebrachte wendel- förmige bzw. gewundene Mischwirkung zu erzeugen. Bei diesem Ofen wird ein längsgerichteter Konvek- tionsstrom erzeugt, so ;
dass das von den Blasen erzeu genden Einrichtungen aufsteigende iGlas unter die Char- genanhäufung verdrängt wird und sofort wieder an sei nen Ausgangspunkt zurückkehrt, was ebenfalls eine Art Direktstrom darstellt.
Bei der vorliegend beschriebenen Anordnung wird das Glas ,dagegen an einer schnellen Fliessbewegung zur Durchtrittsöffnung gehindert, Ida es erst mehrere Male in einer wendelförmigen Strömungs- bahn fliessen muss, wenn es unter ;
den Einfluss der quer gerichteten spiralähnlichen Konvektionsströme gelangt, so dass der Glasschmelze mehr .Zeit für die Homogeni sierung und die Läuterung verbleibt.
In den Fig. 7 und 8- ist noch eine andere Ausfüh- rungsform einer Elektrodenanordnung dargestellt, de ren Elektroden raus Platten .60 bestehen, welche in zwei parallelen Reihen. längs der Längsmittellinie des Schmelzofens einander zugewandt sind.
Die Elektroden- platten 60 sind mit Hilfe langgestreckter Schäfte 62 in der Glasschmelze gehaltert, die durch .die Seitenwände 64,des Ofens hindurch in Querrichtung verstellbar sind.
Bei dieser Konstruktion kann die zentrale, längsver laufende Erhitzungszone im Betrieb des Schmelzofens modifiziert werden, indem die Plattenelektroden je nach Wunsch vorgeschoben oder zurückgezogen. werden. Die dabei erzeugten Konvektionsströme sind ähnlich wie die in Verbindung mit Fäg. 1 und 2 beschriebenen.
Obgleich die Elektroden gemäss den Fig. 7 und 8 sämtlich denselben Abstand von .den Ofenseitenwänden besitzen, können sie selbstverständlich so verstellt wer den, d ass einzelne Elektrodenpaare längs der Länge des Schmelzofens an verschiedenen Stellen jeweils einen unterschiedlichen Abstand von :den Seitenwänden be sitzen.
In den Fig. 9 und 10 ist eine abgewandelte Aus- führungsform der zuletzt beschriebenen .Konstruktion dargestellt, bei welcher jedoch anstelle der Plattenelek troden ,grossen Durchmesser besitzende Stab- bzw. Stan genelektroden verstellbar in den Ofenseitenwänden ge haltert sind.
Die Oberfläche der Elektrodenenden 65 ist so gross, :dass .ein auf die Durchtrittsöffnung 67 des Ofens ausgerichtetes längsverlaufendes Band der Glas- schmelze hervorgebracht werden kann.
Eine weitere Möglichkeit zur Vergrösserung der Querbreite der längsverlaufenden Erhitzungszone des Schmelzofens ist in Fig. 11 veranschaulicht,
wobei zwei parallele Reihen lotrechter Sbabelektroden 66 vorgese hen sind. Bis .auf den Unterschied der vergrösserten Breite der zentralen Erhitzungszone ähnelt .die Arbeits- weise eines solchen Schmelzofens derjenigen des: Ofens gemäss :den Fig. 1 und 2.
Bei den Elektrodenanordnungen gemäss den Fig. 7 bis 11 sollten die Elektroden der beiden Längsreihen selbstverständlich nicht so weit voneinander entfernt sein, @dass zwischen .ihnen und den jeweiligen Seiten wänden keine Abwärtsströmung,der Glasschmelze mehr möglich ist.
Die Konstruktionen gemäss den Fig. 7 bis 11 eignen sich besonders für die Herstellung von dunkel gefärbtem oder von widerstandsfähigerem Glas.
Bei der Verwen dung von lotrechten Elektroden, wie denjenigen ;gemäss .den Fig. 1 rund 2, für die Herstellung solcher Glassorten besteht die Möglichkeit, dass die zentrale Erhitzungs- zone zu schmal ist und die Ofenseitenwände somit zu kühl werden.
Diese Schwierigkeit tritt besonders in ,dem Fall zutage, wenn der Schmelzofen lediglich elek trisch beheizt wird, wie ,dies bei der zweiten Kammer eines Mehrkammer-Schmelzofens der Fall sein kann.
Bei allen vorstehend beschriebenen Anordnungen, bei welchen mehrere Elektrodenreihen zur Bildung der längsverlaufenden Erhitzungszone verwendet werden, ,d. h. bei den Anordnungen gemäss den Fig. 7 bis 11, ist ,die zwischen Iden Elektroden liegende Fläche der Glas masse praktisch hindernisfrei.
Dieses Fehlen eines physi kalischen Hindernisses hat den Vorteil, dass sich die Konvektnonsströmung an der einen Seite der längs verlaufenden Erhitzungszone mit der Strömung an;
der anderen Seite am Ofenboden überlappt, was zu einer besseren Vermischung und zu grösserer Homogenität führt. Zur weiteren Verbesserung der beschriebenen Homogenisierung kann jedoch ein beispielsweise in den Fig. 12 bis 14 dargestelltes System angewandt werden.
Beider Anordnung gemäss den Fig. 12 bis 14 sind die Elektroden 68 der einen Längsreihe in Längsrich tung gegenüber den Elektroden 70 der :anderen. Längs reihe versetzt angeordnet. Die bei einer solchen Elektro- denanordnung erzielten Ergebnisse sind in den Fig. 13 und 14 veranschaulicht.
Wie dargestellt, strömt die Glasschmelze an der einen Seite jeder Elektrode in einem wesentlich längeren querverlaufenden Konvek- tionsstrom als .an der anderen Seite der Elektrode. Wäh rend sich die Glasschmelze in Längsrichtung von der einen Querebene, beispielsweise der Ebene 13-13 in Fig. 12, zu einer anderen Querebene, z.
B. der Ebene 14-14 in Fig. 12, durch den Schmelzofen bewegt, wird .ein Teil der in der längeren Konvoktionsströmun@g be- Endlichen Glasschmelze von einem Teil der längeren Konvektionsströmung der nächsten Querebene erfasst.
Da diese gemeinsümen Abschnitte in .entgegengesetzter Richtung strömen, wird das Glas in diesem gemeinsa men Strömungsbereich wesentlich gründlicher gemischt ,als in den dichter an den Seitenwänden des Ofens lie genden Bereichen. Da :aber der ;
gründlicher durchge mischte Bereich der Schmelze auf die Brückenwand- öffnung 72 ausgerichtet ist, gewährleistet die besseres Vermischung einen Sicherheitsfaktor -gegen ein uner wünschtes Hindurchtreten von stark kieselerdehaltigem Schaum und dergleichen durch die öffnung 72.
Die Polarität der vorstehend beschriebenen Elek- trodenanordnungen, mit Ausnahme derjenigen gemäss den Fig. 12 bis 14, ist .nicht besonders angegeben, da zahlreiche bekannte Einphasen- und Mehrph@asenanord- nungen verwendet werden können, ohne die beschriebe nen Vorteile zu beeinträchtigen. Bei der Elektroden- anor.dnung ;
gemäss den Fig. 12 bis 14 ist es jedoch vor- teilhaft, zwischen den jeweils .an derselben Seite der Längsmittellinie des Ofens befindlichen Elektroden kei- nen Stromfluss zuzulassen, da dies dazu führen .könnte, .dass der gesamte Bereich zwischen den beiden Elek- troden-Längsreihen gleichmässig erhitzt wird, was wie derum die Erzeugung :
der erwähnten. Konvektionsströ- mungen behindern würde. Wenn jedoch die an einer Seite der Längsmittellinie angeordneten .Elektroden un- tereinander gleiche Polarität besitzen und gegenüber den Elektroiden an der anderen Seite der Mittellinie entgegengesetzt polarisiert sind,
trachtet die an einer beliebigen Elektrode befindliche -Glasschmelze danach, sich in .einem QUer@KOnvektionSStrom in Richtung .auf die Ofenseitenwand zu verlagern, wobei der an der einen Seite dieser Elektrode erzeugte Konvektionsstrom, wie dargestellt,
zwischen zwei Elektroden der anderen Elektrodenreihe hineinreicht. Bevorzugterweise wird bei der Anordnung ,gemäss den Fig. 12 bis 14 Wechselstrom angewandt, so dass die Positiv- und .Negativsymbole :ge mäss Fig. 12 jeweils nur für .eine halbe Periode gelten, während die :Polarität in der anderen Halbperiode um- gekehrt wird.
Die beiden verschiedenen Ausführungsformen zu verwendenden .Elektroden können aus einem beliebigen herkömmlichen Elektrodenmaterial :bestehen, beispiels weise aus Molyb,dän, Platin oder Kohlenstoff.
Obgleich idie meisten der vorstehend erwähnten Ausführungsformen von Glasschmelzöfen im Zusam menhang mit der Anwendung spezieller längsverlaufen- der Elektrodenanordnungen, beschrieben wurden, ist zu beachten, @dass zufriedenstellendeErgebnisse .auch durch Verwendung von Blasen erzeugenden Einrichtungen an stelle der Elektroden erzielt werden können. Bei An wendung derartiger Einrichtungen werden diese jedoch vorzugsweise im unteren Drittel der Ofenwanne .ange ordnet.
Derartige Blasen erzeugenden Einrichtungen kön nen z. B. in bekannter Weise aus einem erosäonsbe- ständigen feuerfesten Gussmaterlal, wie gegossenem Zir- konaluminat, bestehende RohTe sein. Ein. im Handel erhältliches Material dieser Klasse ist beispielsweise das von der Firma Corhart Refr.actories, of Louisville, Kentucky/USA,
hergestellte Zac . Bei entsprechender Anordnung derartiger blasenbildender Einrichtungen re lativ zueinander bildet in die Glasschmelze eingeblasenes Gas ansteigende Glasschmelzensäulen, was eine bessere Homogenität des Glasprodukts und eine Erhöhung des Heizwirkungsgrads des Schmelzofens bewirkt.
In den Fig. 6 und 15 ist noch eine weitere Aus führungsform der Erfindung dargestellt, welche ausser den in Längsrichtung hintereinander Abstände vonein ander besitzenden Glas-Aufwärtsströmen noch eine Querreihe von Aufwärtsströmungen der Glasschmelze aufweist. Das Ergebnis ist eine T-förmige Anordnung ansteigender bzw. hochquellender Schmelzenströme, die auf besondere vorteilhafte Weise miteinander zusam menwirken und die Homogenität .des Glases weitgehend verbessern.
Der in Fig. 6 und 15 dargestellte Glasschmelzofen besteht im wesentlichen aus Seitenwänden 74 und 76, einer Rückwand 78 mit einer Zufiuhröffnung 80, einem eine Arbeitszone einschliessenden Ende 82, einem Ober teil 84 und einem Boden 86. Zwischen der Läuter- und der Arbeitszone ist eine Brückenwand 88 mit einer unterhalb der Schmelzenoberfläche liegenden Durch trittsöffnung 90 vorgesehen.
Entlang der Längsmittel linie .des Ofens ist praktisch auf die Mittellinie der Öffnung 90 ausgerichtet eine längsverlaufende Reihe von Blasrohren 92, 94, 96 und 98 vorgesehen, von de- neu sich das Rohr 98 an der Öffnung 90 befindet. Ob- g7leäch keine kritische Grenze hinsichtlich der anwend baren :
Länge der Blasrohrreihe gegeben ist, hat @es sich als vorteilhaft erwiesen, die Rohre so anzuordnen, dass sie sich über eine Strecke von 1/s bis 1/s des, Abstands zwischen Brückenwand 88 und Rückwand 78 erstrek- ken.
Anstelle der Blasrohre 92-98 können den Ofen boden durchsetzende lotrechte Stabelektroden verwen det werden, wodurch eine noch bessere Läuterung er zielt wird. Die Blasrohre können jedoch auch .dann verwendet werden, wenn ;diese zusätzliche Läuterung nicht erforderlich ist und die Betriebskosten für den bei den Elektroden benötigten elektrischen Strom eingespart werden sollen.
Obgleich in den Figuren einzelne Blas rohre dargestellt sind, können ersichtlicherweise auch in bekannter Weise gruppenförmig zusammengefasste Rohre vorgesehen sein.
Im Betrieb erzeugen die in Längsrichtung in Reihe angeordneten Blasrohre 92, 94, 96 und 98 spiralig ge wundene, durch den Pfeil 110 .angedeutete Konvek- tionsströmungen, wie sie im Zusammenhang mit den vorangehenden Ausführungsformen der Erfindung be schrieben wurden. Die in einer Querreihe angeordneten Elektroden 102, 104, 106 und 108 stellen .eine ther mische Querschranke .mit durch den Pfeil 112 ange deutetem rückwärts gerichtetem Konvektionsstrom dar.
Dieser letztgenannte Konvektionsstrom trägt die Hitze unter ,die ungeschmölzene Charge 114 .und unterstützt das Schmelzen derselben: und verhindert ein Eintre'en !der urgeschmolzenen Charge in die Läuterzone bei 114.
Die andere Hälfte des durch die Querreihe der Elek troden 102-108 :an deren linker Seite gemäss Fig. 6 und 15 erzeugten Aufwärtsstroms der Glasschmelze bewegt sich in den Bereich rechts von der Elektrodenreihe, wo sie aufgefangen wird und in die beiden getrennten wen- delförmigen Konvektionsstromwindungen ,eingeleitet wird, von denen sich jeweils eine an einer Seite der Längsmittellinie des Ofens befindet.
Dies ist insofern wichtig, als es wünschenswert ist, eine Art sich stromab bewegenden OberflächennKonvektionsstroms zu verhin dern, welcher sich an der Brückenwand .abwärts in die Schmelze hineinbewegen und hierbei unerwünschtes, nicht homogenes Glas durch ..die Durchtrittsöffnung hindurchtreten lassen würde.
Die .Anordnung gemäss den Fig. 6 und 15 hat sich zur Verhinderung dieses Zustands jals zufriedenstellend erwiesen und erzeugt eine Reihe von Konvektionsströmen, mit deren Hilfe ein verbessertes Glasprodukt hergestellt werden kann.
Obgleich vorstehend erwähnt wurde, @dass die quer verlaufende Reihe der Glasschmelzen-.Aufwärtsströ- mungendurch Elektroden hervorgebracht wird, können die Elektroden auch durch Blasrohre ersetzt werden, was jedoch einen :gewissen Wirkungsgradverlust der An lage zur Folge hat. .Der Grund hierfür liegt darin, dass die quer angeordneten Blasrohre, obwohl sie die ;
ge- wünschte Schrankenwirkung gewährleisten, ,die Behei- zungseigenschaften der Elektroden nicht besitzen und ,das Schmelzen der Charge nicht so wirksam zu unter stützen vermögen.
In !den Fig. 16 und 17 ist eine Abwandlung der Ausführungsform d erErfindung gemäss :denRTIID="0005.0201" WI="6" HE="4" LX="1806" LY="2460"> Fig. 6 und 15 dargestellt, die nur mit Elektroden 'arbeitet. Der Glasschmelzofen gemäss den Fig. 16 und 17 besteht im wesentlichen aus Seitenwänden 11.6 .und<B>118,</B> einer Rückwand 120 ,mit einer Zufuhröffnung 122, einem einen Arbeitsbereich einschliessenden Ende 124, einem Oberteil 126 und einem Boden 128.
Zwischen der Läuter- und :der Arbeitszone ist eine Brückenwand 130 mit einer unterhalb der Schmelzenoberfläche liegenden Öffnung 132 und entlang :der Längsmittellinie des Schmelzofens ist eine praktisch auf die Mittellinie der Öffnung 132 ausgerichtete Längsreihe lotrechter Elek troden 134 :und 136 vorgesehen.
Die Elektrode 136 be findet sich dicht ian der .Öffnung 132, während die Elektrode 134 @an, der Stromabseite des Rands der Chargenschicht angeorndet ist. .Im allgemeinen Bereich des Rands der Chargenschicht isst eine Querreihe lot rechter Stabelektroden 138 und 140 vorgesehen.
Im Betrieb erzeugen die in der Längsreihe angeord neten Elektroden 134 und 136 die vorher in Verbindung mit en anderen Ausführungsformen der Erfindung be schriebenen spiralähnlichen bzw. gewundenen Konvek- tionsströme, die zusammen mit der Strömungsbewegung einen wendelförmigen Strömungsverlauf ergeben.
Die quer angeordneten Elektroden 138 und 140 bilden eine querverlaufende thermische Schranke mit einem rück wärts gerichteten Konvektionsstrom, wie er im Zu sammenhang mit den Fig. 6 und 15 beschrieben wurde.
Bei der Konstruktion gemäss den Fig. 16 und 17 ge währleisten die .anstelle der Blasrohre gemäss Fig.6 und 15 verwendeten Elektroden 134 und 136 eine zusätzliche Läuterwirkung. Gewünschtenfalls können auch unterhalb der ungeschmolzenen Charge 142 wei tere Elektroden zur Beschleunigung des Schmelzens vorgesehen sein, doch muss hierbei sorgfältig darauf geachtet werden,
dass die durch diese zusätzlichen Elek troden erzeugten Konvektionsströme nicht die Wirkung der Elektroden 134, 136, 138 und 140 bei der Erzeu gung der genannten Konvektionsströme übersteuern, welche die im vorliegenden Fall .angestrebte bessere Homogenität hervorbringen.