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.
Continuously operating glass melting furnace The invention relates to a continuously operating glass melting furnace with a melting zone, a refining zone, a working zone and a passage opening located below the surface of the glass melt in a partition between the refining and working zone.
The inhomogeneity of glass produced in a conventional fuel-heated glass melting furnace, which can be attributed to various factors, is a constant problem for the glass industry. One cause of this difficulty lies in the dissolution of the refractory material side walls of the glass melting furnace, which the formation of a much heavier glass is caused.
This heavier proportion of glass sinks to the bottom of the glass mass in the furnace and. moves in the form of a layer through the furnace to a passage opening or gout and through this to the extraction points.
Other causes for: this inhomogeneity: are insufficient or incorrect mixing of the compound as well as deviations in the starting materials. Finally, there is another cause in the so-called enamel secretion. The invention is primarily concerned with the elimination or substantial reduction of the inhomogeneity of glass as a result of such melt segregation.
When a batch is introduced into a melting furnace, the substances with the lower melting point, such as calcined soda and borax, melt first. These substances easily tend to form eutectic liquids with lime and silica (silioa), the silica content of which is not as high as in the final glass composition.
Since the charge is normally introduced into the melting furnace from the wall opposite the wall opening which is conventionally provided and which separates the refining zone and the working zone, a glass is initially obtained during melting.
whose average silica content is slightly lower than that of the final composition. During the movement of the charge through the melting furnace it is enriched with remaining 1, Z'-siliceous earth particles, while the eutectic liquids, whose silicic earth content, as mentioned, is low, flow off,
without completely dissolving the grains of sand. If the batch mass is no longer present as a discrete body, the remaining foam-like material on the melt surface therefore has a relatively high silica content. For example, a melting furnace showed:
whose glass produced had a silica content of about 71%, scoop samples were taken with silica contents of up to 77 and 81%. It can be seen that mixing this composition with glass of normal composition leads to an inhomogeneity in the glass.
In order to overcome this problem of the inhomogeneity resulting from the separation of the melt, it has hitherto been customary in the glass industry to operate the melting furnace with the glass heat point, known as the Gelhoff source, near the vein of the bridge wall.
The purpose of this was to heat the glass located in this area more than the glass located near the rear wall below the batch ceiling, so that a large longitudinal convection flow resulted.
Hereby, the foam rich in silica is retained in the area of the introduced batch mass, so that the stinky silica-containing glass is prevented from
to pass through the passage opening into the space accommodating the processing machines. A difficulty arising from this attempt is that it is not always easy to find the. Keeping the heat point at the most favorable operating point.
The difficulty of the inhomogeneity resulting from the separation of the enamel is particularly evident in long, narrow, melting furnaces. In such furnaces, the longitudinal convection currents are practically completely absent. An analysis of the surface of the foam-like furnace showed one of: The silica content increases continuously from the middle of the furnace to the bridge wall opening.
To avoid these difficulties, the invention is therefore concerned with creating an improved glass melting furnace in which the inhomogeneity of the glass resulting from the separation of the melt can either be completely eliminated or substantially reduced.
According to the invention, a continuously operating glass melting furnace with a melting zone, a refining zone, a working zone and a:
Passage opening located below the surface of the molten glass in a partition between the refining and work zones, which is characterized in that:
below the surface of the molten glass, it has devices for supplying energy to the molten glass which can be adjusted at intervals, whereby at least:
the head parts of which are arranged at least on a line running practically in the longitudinal direction of the furnace through the passage opening, at least the head part of the device located at the downstream end of this line being practically immediately upstream of the passage opening, the whole in such a way that
that in the glass melt downstream of the melting zone two helical flows resulting from the convection-flowing devices and the flowing movement of the glass melt and running in the direction of the furnace longitudinal axis are formed.
With the help of the two helical flows running in the direction of the longitudinal axis of the furnace, inhomogeneity due to the separation of melt is practically completely eliminated and: at the same time, damage due to the introduction of the originally melted charge into the working zone is practically completely avoided.
According to one embodiment of the glass melting furnace, a second row of such devices running across the width of the furnace can be provided at the end of the row of energy supply devices remote from the bridge wall, which extend across the width of the furnace.
<I> generate currents of molten glass rising towards the surface. </I>
These and other details and advantages of the glass melting furnace according to the invention emerge even more clearly from the following description with reference to the drawings. Show it:
1 shows a horizontal section along a glass melting furnace, the line 1-1 in FIG. 2, FIG. 2 shows a cross section along the line 2-2 in FIG. 1, FIG. 3 shows a further glass melting furnace in the horizontal th section, Fig. 4 shows a known glass melting furnace in the horizontal right section along the line 4-4 in Fig. 5,
in which electrodes that generate Joule heat are arranged in a transverse row across the furnace in a longitudinal row, Fig. 5 shows the glass melting furnace according to Fig. 4 in the vertical section along the line 5-5 in Fig. 4, which shows the convection currents generated illustrates
6 shows another glass melting furnace in the horizontal right section along the line 6 = 6 in FIG. 15, FIG. 7 another glass melting furnace in the horizontal right section along the line 7-7 in FIG. 8, which uses several rows of in the transverse direction adjustable 'plate electrodes, represents,
Fig. 8 the glass melting furnace according to Fig. 7 in the vertical th section along the line 8-8, Fig. 9 a further glass melting furnace in the waa @ - right bulkhead along the line 9-9 in Fig. 10, which the use of several rows of in Transversely adjustable electrodes can be recognized,
FIG. 10 shows the glass melting furnace according to FIG. 9 in a vertical right-hand section along the line 10-10, FIG. 11 shows a further glass melting furnace in a horizontal right-hand section, which has two parallel rows of vertical rod electrodes, FIG. 12 shows the glass melting furnace according to FIG horizontal right-hand section, with the electrodes in one row offset from those in the other row,
13 the glass melting furnace according to FIG. 12 in cross section along the line 13-13, FIG. 14 the glass melting furnace according to FIG. 12 in cross section along the line 14-14, FIG. 15 the glass melting furnace according to FIG in the perpendicular right cut lengthways;
the line 15-15, FIG. 16 shows another glass melting furnace in a horizontal right-hand section along the line 16-16 in FIG. 17 and FIG. 17 shows the glass melting furnace according to FIG. 16 in a vertical right-hand section along the line 17-17.
By means of the present device it is achieved that the surface layers on the bridge wall, consisting of a high silica content, sink directly to the bridge wall opening separating the refining and working zones, with the inhomogeneity of the glass :
by generating two essentially parallel glass streams with a helically wound or corkscrew-like configuration. is turned off.
The present embodiment prevents not only the direct passage of high silica foam from the surface layers of the glass melt through the opening in the bridge wall, but also, which is equally important, the passage of originally melted charge and in homogeneous parts of the glass melt switched off through the bridge wall opening.
The present Ausgestal device is particularly advantageous in connection with fuel-heated glass melting furnaces.
The glass melting furnace shown in FIGS. 1 and 2 has essentially two side walls 20 and 22, a rear wall 24 with a feed opening 26, an end connection 28, an upper part 30 and a base or floor 32.
The furnace is divided into three zones in a conventional manner, namely a melting zone 34, a refining zone 36RTI ID = "0002.0216" WI = "6" HE = "4" LX = "1529" LY = "2189"> and a work zone 38, of which the latter two are separated from one another by a bridge-shaped wall 40 with a passage opening 42 lying below the melt surface.
The accumulation of changes in the melting zone is indicated at 43, while the aforementioned foam with a high silica content is denoted by 45 in FIG.
The glass melting furnace described so far is completely conventionally constructed. However, there is a longitudinal row of stick electrodes 44 easily see which extend upward from the bottom 32 of the furnace into the glass mass. These electrodes are arranged at such a distance from the side walls 20 and 22 of the furnace:
that the heat generated by them in the longitudinal zone 47 containing the electrodes exceeds the temperature in the vicinity of the side walls 20 and 22 by such an amount that the winding convection currents indicated in FIGS. 1 and 2 are generated.
According to FIGS. 1 and 2, the electrode lying furthest upstream is located somewhat downstream of the charge top layer 43. This feature is used to generate the helical convection fires after the charge has completely melted, so that the homogenization that is effected is only possible with the Remaining or remaining silica grains needs to deal with.
If such granules are caught by the helical convection currents generated by the arrangement, they will move in the circulating stream for a longer period of time, ensuring that they are completely melted before arriving at the bridge wall opening 42.
If larger proportions of the completely melted charge are captured by generating the spiral-like convection currents below the layer of chlorine, these charge fractions tend to float near the side walls on the glass melt surface and can gel through the passage opening. before they are fully resolved or
have been melted, which leads to inhomogeneities in the glass.
In a preferred embodiment: of the invention, the electrodes should lie on the center line of the bridge wall passage opening 42, with the electrode closest to the bridge wall being arranged so close to the passage opening 42 that an upward convection current is generated which, as indicated by the arrows in -Fig. 2 indicated, the strongly silica-containing surface foam was pushed out of the opening and it:
prevents it from entering the working zone 38 directly from the glass surface through .this opening. Of course, this position of the electrodes changes depending on the size of the electrodes used, the current density, etc., although there is no critical limit with regard to:
Given the applicable length of the electrode row, it has proven advantageous to arrange the electrodes in a row which extends over a distance of 1 / s to 1/2 the distance between the bridge wall 40 and the rear wall 24.
As can be clearly seen from FIGS. 1 and 2, the spiral convection currents generated carry the surface foam with a high concentration of silica away from the electrode area into the middle area of the furnace, where it shifts in the direction of the side walls 20 and 22 and afterwards Melts mixed with the bulk of the glass melt.
Larger silica stones from the batch that would otherwise be caught by the convection currents are practically completely eliminated by the correct arrangement of the electrodes shown. If these stones were to reach the glass processing machines through the opening, they could result in scrap pieces.
The tortuous convection currents are particularly advantageous in that they result in better mixing of the glass mass and repeatedly bring the molten glass to the surface at the glass heat points, where bubbles can be easily released, resulting in better homogeneity brings itself.
At the same time, glass contaminated with refractory materials is shifted from the furnace floor into the main mass of the molten glass and distributed over this mass, so that this does not cause any disadvantages.
Although, according to Figures 1 and 2, there is a free surface area in the immediate vicinity of the electrodes, in practice there does not need to be a clearly delimited, mirror-smooth surface above the electrode, rather it is sufficient that the upward flow, the glass melt at:
This point is so large that the silica-containing foam is prevented from sinking directly to the bridge wall opening 42.
The height up to which the electrodes extend into the glass melt can be selected depending on the particular desired effect. If, for example, the electrodes only extend into the lower area of the melt, they influence the convection flow to a greater extent than when they extend close to the surface of the melt. This is particularly advantageous if there are no difficulties with regard to the release of glass bubbles.
If, on the other hand, the wind is desired To remove inclusions and bubbles from the glass, it is more advantageous if the electrodes extend to a higher point in the melt and, if necessary, even to the surface of the melt. With such an arrangement:
that on the electrodes. Glass rising along the surface is extremely hot, so that glass bubbles are easily released.
Although the glass melting furnace has been described with combined melting, foam and refining zones, the electrode arrangement can, however, also be applied to a two-chamber melting furnace, as shown, for example, in the horizontal sectional view according to FIG.
In this case, the arrangement described can be provided specifically in the second furnace chamber, whereby the convection currents force the glass to move in helical beans and thereby ensure that
that the glass emerging from the passage opening separating the two chambers does not flow in a short-circuited path directly to the second opening separating the second from the third chamber.
According to FIG. 3, the glass emerging from the first opening 46 is under the control of the convection currents and is not able to flow in a straight stream directly to the second passage opening 48. This rectilinear flow could easily take place if no special means were provided to prevent such a flow.
Although baffles have already been proposed to prevent such a direct flow, it is difficult to find materials which are able to withstand the erosion effect of the glass when they are surrounded on all sides by the glass melt.
The numerous advantages of an electrode arrangement, such as that according to FIG. 3, can be seen even more clearly on the basis of an electrode arrangement according to FIGS. 4 and 5, which represents an example of the state of the art. At,
This arrangement RTIID = "0003.0200" WI = "4" HE = "4" LX = "1678" LY = "2465"> islt a row of perpendicular electrodes 49 directed across the middle chamber of a three-chamber melting furnace.
The material which passes through a first passage opening 50 and is indicated at 52 is captured by a first cooling flow and: to a limited extent experiences a four-mixer. However, as soon as the material reaches the downstream side of the electrode row, it flows during the next turn of the .general b:
Convection flow indicated in 56 directly in the direction of a second opening 54. This state: represents another form of direct flow and is obviously not advantageous.
There is also already a glass melting furnace in which an arcuate row of bubble generating devices is provided around the passage opening. Although such a device is partially effective to keep the high siliceous foam away from the opening,
They do not like (to produce the described helical or twisted mixing effect. In this furnace, a longitudinal convection flow is produced, see above;
that the iGlas rising from the bubble generating devices is displaced under the batch accumulation and immediately returns to its starting point, which also represents a kind of direct current.
In the case of the arrangement described here, on the other hand, the glass is prevented from flowing rapidly towards the passage opening, since it first has to flow several times in a helical flow path when it is under;
the influence of the transversely directed spiral-like convection currents, so that the glass melt has more time for homogenization and refining.
In FIGS. 7 and 8, yet another embodiment of an electrode arrangement is shown, the electrodes of which consist of plates .60, which are arranged in two parallel rows. facing each other along the longitudinal center line of the furnace.
The electrode plates 60 are held in the glass melt with the aid of elongated shafts 62 which can be adjusted in the transverse direction through the side walls 64 of the furnace.
With this construction, the central, longitudinal heating zone can be modified during operation of the melting furnace by pushing the plate electrodes forwards or backwards as desired. will. The convection currents generated are similar to those in connection with Fäg. 1 and 2 described.
Although the electrodes according to FIGS. 7 and 8 all have the same distance from the furnace side walls, they can of course be adjusted so that individual pairs of electrodes along the length of the furnace at different points each have a different distance from the side walls.
9 and 10 show a modified embodiment of the last-described construction, in which, however, instead of the plate electrodes, large-diameter rod electrodes are adjustably held in the furnace side walls.
The surface of the electrode ends 65 is so large that: a longitudinal band of the glass melt aligned with the passage opening 67 of the furnace can be produced.
Another possibility for increasing the transverse width of the longitudinal heating zone of the melting furnace is illustrated in FIG. 11,
two parallel rows of perpendicular Saber electrodes 66 are provided. Except for the difference in the increased width of the central heating zone, the mode of operation of such a melting furnace is similar to that of the furnace according to FIGS. 1 and 2.
In the electrode arrangements according to FIGS. 7 to 11, the electrodes of the two longitudinal rows should of course not be so far apart that no downward flow of molten glass is possible between them and the respective side walls.
The constructions according to FIGS. 7 to 11 are particularly suitable for the production of dark-colored or more resistant glass.
When using vertical electrodes, such as those according to FIGS. 1 and 2, for the production of such types of glass, there is the possibility that the central heating zone is too narrow and the furnace side walls thus become too cool.
This difficulty is particularly evident in the case when the furnace is only heated electrically, as can be the case with the second chamber of a multi-chamber furnace.
In all of the arrangements described above in which several rows of electrodes are used to form the longitudinal heating zone, i. H. In the arrangements according to FIGS. 7 to 11, the area of the glass mass lying between the electrodes is practically free of obstacles.
This lack of a physical obstacle has the advantage that the Konvektnonsströmung on one side of the longitudinal heating zone with the flow;
the other side on the furnace floor, which leads to better mixing and greater homogeneity. To further improve the homogenization described, however, a system shown for example in FIGS. 12 to 14 can be used.
In the arrangement according to FIGS. 12 to 14, the electrodes 68 of one longitudinal row in the longitudinal direction are opposite the electrodes 70 of the other. Staggered lengthways row. The results obtained with such an electrode arrangement are illustrated in FIGS. 13 and 14.
As shown, the glass melt flows on one side of each electrode in a substantially longer transverse convection current than on the other side of the electrode. While the molten glass extends in the longitudinal direction from one transverse plane, for example the plane 13-13 in FIG. 12, to another transverse plane, e.g.
B. the level 14-14 in Fig. 12, moved through the melting furnace, a part of the finite glass melt in the longer convection flow is captured by part of the longer convection flow of the next transverse level.
Since these common sections flow in opposite directions, the glass is mixed much more thoroughly in this common flow area than in the areas closer to the side walls of the furnace. There: but that;
The more thoroughly mixed area of the melt is aligned with the bridge wall opening 72, the better mixing ensures a safety factor against an undesired passage of high-silica foam and the like through the opening 72.
The polarity of the electrode arrangements described above, with the exception of those according to FIGS. 12 to 14, is not particularly indicated, since numerous known single-phase and multi-phase arrangements can be used without impairing the advantages described. With the electrode arrangement;
According to FIGS. 12 to 14, however, it is advantageous not to allow any current to flow between the electrodes located on the same side of the longitudinal center line of the furnace, since this could lead to the entire area between the two electrodes. longitudinal rows of electrodes are heated evenly, which in turn results in:
the mentioned. Would impede convection currents. If, however, the electrodes arranged on one side of the longitudinal center line have the same polarity and are polarized opposite to the electrodes on the other side of the center line,
If the molten glass on any electrode tries to move in .a cross @ convection current in the direction of the furnace side wall, the convection current generated on one side of this electrode, as shown,
extends between two electrodes of the other electrode row. Preferably, alternating current is used in the arrangement according to FIGS. 12 to 14, so that the positive and negative symbols according to FIG. 12 only apply for half a period, while the polarity reverses in the other half period becomes.
The two different embodiments to be used .Electrodes can be made of any conventional electrode material, for example of molyb, danish, platinum or carbon.
Although most of the above-mentioned embodiments of glass melting furnaces have been described in connection with the use of special longitudinal electrode arrangements, it should be noted that satisfactory results can also be obtained by using bubble generating devices in place of the electrodes. When using such devices, however, these are preferably arranged in the lower third of the furnace pan .ange.
Such bubble generating devices can NEN z. B. in a known manner from an erosion-resistant refractory cast material, such as cast zirconium aluminate, existing raw material. One. Commercially available material of this class is, for example, that from Corhart Refr.actories, of Louisville, Kentucky / USA,
manufactured Zac. With an appropriate arrangement of such bubble-forming devices re relative to each other, gas blown into the glass melt forms rising glass melt columns, which causes a better homogeneity of the glass product and an increase in the heating efficiency of the melting furnace.
In Figs. 6 and 15 yet another embodiment of the invention is shown, which apart from the spacings in the longitudinal direction one behind the other vonein other glass upward flows owned still has a transverse row of upward flows of the glass melt. The result is a T-shaped arrangement of rising or highly swelling melt streams which interact with one another in a particularly advantageous manner and largely improve the homogeneity of the glass.
The glass melting furnace shown in Fig. 6 and 15 consists essentially of side walls 74 and 76, a rear wall 78 with a feed opening 80, an end 82 including a work zone, an upper part 84 and a bottom 86. Between the refining and the work zone is a bridge wall 88 with a passage opening 90 below the melt surface is provided.
A longitudinal row of blowpipes 92, 94, 96 and 98 is provided along the longitudinal center line of the furnace, practically aligned with the center line of the opening 90, of which the pipe 98 is located at the opening 90. Although there is no critical limit with regard to the applicable:
Length of the blowpipe row is given, it has proven to be advantageous to arrange the pipes so that they extend over a distance of 1 / s to 1 / s of the distance between the bridge wall 88 and the rear wall 78.
Instead of the blowpipes 92-98, vertical rod electrodes penetrating the floor of the furnace can be used, whereby an even better purification is achieved. The blowpipes can, however, also be used if this additional refining is not required and the operating costs for the electrical current required for the electrodes are to be saved.
Although individual blower pipes are shown in the figures, it is evident that pipes combined in groups can also be provided in a known manner.
In operation, the blowpipes 92, 94, 96 and 98 arranged in series in the longitudinal direction generate spirally wound convection currents indicated by arrow 110, as described in connection with the preceding embodiments of the invention. The electrodes 102, 104, 106 and 108 arranged in a transverse row represent a thermal transverse barrier with a backward convection current indicated by the arrow 112.
This last-mentioned convection current carries the heat under the unmelted charge 114 and supports the melting of the same: and prevents the originally melted charge from entering the refining zone at 114.
The other half of the upward flow of molten glass generated by the transverse row of electrodes 102-108: on their left side according to FIGS. 6 and 15 moves to the area to the right of the row of electrodes, where it is collected, and into the two separate helical shapes Convection current turns, is initiated, one of which is located on one side of the longitudinal center line of the furnace.
This is important insofar as it is desirable to prevent a type of surface convection current moving downstream, which would move down the bridge wall into the melt and thereby allow undesired, non-homogeneous glass to pass through the opening.
The arrangement according to FIGS. 6 and 15 has been found to be satisfactory in preventing this condition and produces a series of convection currents which can be used to produce an improved glass product.
Although it was mentioned above that the transversely running row of molten glass upward flows is produced by electrodes, the electrodes can also be replaced by blowpipes, which, however, results in a certain loss of efficiency of the system. .The reason for this is that the transversely arranged blowpipes, although they the;
ensure the desired barrier effect, do not have the heating properties of the electrodes and are not able to support the melting of the charge as effectively.
16 and 17 show a modification of the embodiment of the invention according to: denRTIID = "0005.0201" WI = "6" HE = "4" LX = "1806" LY = "2460"> FIGS. 6 and 15, which only works with electrodes'. The glass melting furnace according to FIGS. 16 and 17 essentially consists of side walls 11.6. And <B> 118, </B> a rear wall 120, with a feed opening 122, an end 124 including a work area, an upper part 126 and a bottom 128.
Between the refining and work zones is a bridge wall 130 with an opening 132 located below the melt surface and along the longitudinal center line of the melting furnace a longitudinal row of vertical electrodes 134 and 136 practically aligned with the center line of the opening 132 is provided.
The electrode 136 is located close to the opening 132, while the electrode 134 is arranged on the downstream side of the edge of the batch layer. In the general area of the edge of the batch layer there is a transverse row of right stick electrodes 138 and 140.
In operation, the electrodes 134 and 136 arranged in the longitudinal row generate the spiral-like or winding convection currents previously described in connection with the other embodiments of the invention, which together with the flow movement result in a helical flow course.
The transversely arranged electrodes 138 and 140 form a transverse thermal barrier with a backward convection current, as described in connection with FIGS. 6 and 15 to.
In the construction according to FIGS. 16 and 17, the electrodes 134 and 136 used instead of the blowpipes according to FIGS. 6 and 15 provide an additional refining effect. If desired, further electrodes can also be provided below the unmelted charge 142 to accelerate the melting, but care must be taken here to ensure that
that the convection currents generated by these additional electrodes do not override the effect of the electrodes 134, 136, 138 and 140 in generating the said convection currents, which bring about the better homogeneity sought in the present case.