DD217789A1

DD217789A1 - Homogenisator fuer glasschmelzen

Info

Publication number: DD217789A1
Application number: DD25359683A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Breitfelder; Reiner Ehrig; Lothar Griebel; Joachim Schubert
Original assignee: Jena Tech Glas Inst
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1985-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Homogenisator mit Ruehrorgan und Ruehrerwelle aus oxydationsempfindlichem Hochtemperaturwerkstoff, z. B. Molybdaen, mit gasdichter, unter offener, in die Schmelze eintauchender Umhuellung. Es ist das Ziel, einen leistungsfaehigen, kostenguenstigen Homogenisator hoher Lebensdauer zu schaffen. Die Aufgabe, die Ruehrerwelle innerhalb einer stabilen, bis 1 650 C einsetzbaren Umhuellung durch Schutzgas vor Oxydation zu bewahren, wird geloest durch eine Umhuellung, deren Schutzgaszelle aus dichtem, feuerfestem Baustoff und einem damit gasdicht verbundenen Aufsatz besteht. Die Schutzgaszelle ist Teil der Ofendecke und gegebenenfalls der Ofenwaende oder ist durch die Ofendecke eingelassen. Ihr eintauchender Teil kann mit einem Platinmetall verkleidet sein. Kapillaren in ihrer Wand ermoeglichen auch einen Schutzgasdurchfluss. Gasdruck und -durchfluss werden durch angeschlossene Mittel kontrolliert. Im Inneren der Umhuellung befinden sich Strahlungsscheiben und -bleche. Die Erfindung ist zum Homogenisieren durch Ruehren bei Glas- oder aehnlichen Schmelzen anwendbar. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung ·', "

Homogenisator für Glasschmelzen

Anwendung s ge b ie t de r Erf indung

Die Erfindung betrifft einen Homogenisator für Glasschmelzen, der ein Rührorgan und eine das Rührorgan mit einem Antrieb über eine Antriebswelle verbindende Rührerwelle aufweist, wobei Rührorgan und Rühre;rweHe aus einem gegenüber Glasschmelzen beständigen, Oxydation: empfindlichen Hochtemperaturwerkstoff, beispielsweise Molybdän, bestehen und bei dem die Rührerwelle von einer unten offenen, in die Glasschmelze eintauchenden und am oberen Ende mit einer Antriebswellendichtung verschlossenen Umhüllung umgeben ist, in der sich am oder nahe beim oberen Ende eine Gaseinfüllöffnung befindet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Vorteile des mechanischen Rührens silikatischer Schmelzen, insbesondere von Glasschmelzen, in öfen, Vorherden oder Speisern zur Verbesserung der Qualität von Erzeugnissen aus diesen Schmelzen, werden in zunehmendem Maße großtechnisch genutzt· Rührer· aus Keramik oder Platin werden in vielen Fällen den Anforderungen an die Lebensdauer bei hohen Temperaturen und Drehzahlen und an die Kosten nicht gerecht.

' ' - ' "'.. ·'. . . ' · ^; -2 - '

,Es sind daher Rührer aus Hochtemperaturwerkstoffen, wie Molybdän,'· Wolfram, Tantal u_ea_o ^; im Gebrauch, die bis zu den höchsten Temperaturen für die Herstellung von silikatischen Schmelzen eingesetzt werden können, da sie genügende Warmfestigkeit aufweisen, deshalb ausreichend hohe Rührerdrehzahlen gestatten und gegenüber den meisten Schmelzen reaktionsträge sind» Diese Metalle müssen jedoch vor Oxydation geschützt werden, die z,B_e bei Molybdän oberhalb 600° C zur raschen Zerstörung des Rührers führt«

Es ist aus US-PS 3 498 778 und der WP-Anmeldung C 03. B/ 238 553 Ö bekannt, den Rührer und.die mit ihm verbundene Rührerwelle aus Stahl durch eine'Wasserkühlung vor unzulässig hohen Temperaturen zu schützen« Nachteilig sind hierbei die Probleme der Materialauswahl der Kühl- und KoppeIgUe₁ der sowie der hohe Wärmeverlust bei hohen Glastemperaturen. '

Es, ist auch bekannt, die Rührerwelle ebenfalls, z'_eB«. aus Molybdän herzustellen und ihre Oxydation oberhalb der Schmelze durch ein weitgehend sauerstofffreies Schutzgas zu verhindern. So erhält die Rührerwelle nach DE-OS 2 500 793 einen unten offenen, in die Schmelze eintauchenden und oben mit einer Gasdichtung verschlossenen Platinmantel, in den das Schutzgas eingeleitet wirdο leben der begrenzten Festigkeit bei Temperaturen oberhalb 1500° C besteht der gravierende Nachteil dieser Lösung in den hohen Kosten des Platinmantels« Bei der Lösung nach DD-WP.153 546 wird die Rührerwelle von einer feuerfesten keramischen Hülse umgeben, die von einer . Stützscheibe unterhalb des Glasspiegels bis zur Ankopplung an die Stahlwelle außerhalb der Ofendecke reicht und dort abgedichtet ist· Der Zwischenraum zwischen Hülse und Welle ist ebenfalls mit Schutzgas gefüllt« , Die relativ dünnwandige, sieh mit dem Rührer bewegende Hülse ist an der Eintauchlinie in die Schmelze und

beim gleichzeitigen Auftreten hoher Temperaturen und aggressiver Dämpfe besonderes korrosionsgefcährdet» Ihre Undichtheit oder Zerötorung erfordert das Auswechseln des Rührers, die Lebensdauer ist unzureichend.

Ziel der Erfindung . . : .

Es ist das Ziel der Erfindung, einen leistungsfähigen, in der Herstellung und beim Betreiben kostengünstigen Homogenisator für Glas- oder ähnliche Schmelzen zu schaffen, der über den bisher möglichen Rühreranwendung^-

. ' ' .

temperaturen einsetzbar ist und dessen Lebensdauer der des Sohmelzaggregates weitgehend entspricht·

Darlegung des Wesens der Erfindung .'.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit dem Rührdrgan verbundene, beispielsweise aus Molybdän bestehende Rührerwelle des Homogenisators im Bereich oberhalb der Schmelze, innerhalb einer stabilen, für Temperaturen bis 165O⁰C geeigneten Umhüllung, durch ein Schutzgas Vor Oxydation zu schützen.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Umhüllung von einer Schutzgaszelle aus dichtem, feuerfestem Baustoff, die Teil der Ofendecke und gegebenenfalls der Ofenwände oder ,die durch die Ofendecke eingelassen ist und einem mit der >Schutzgaszelle gasdicht verbundenen Aufsatz, vorzugsweise aus hitze- und zunderbeständigem Stahl, gebildet wird» Die Schutzgaszelle taucht in clie Schmelze -ein und die Durchführung im Aufsatz für die Antriebswelle wird durch eine Wellendichtung oben verschlossen.. Am oder nahe dem oberen Ende des Aufsatzes befindet sich eine Gaseinfüllöffnüng. Die Rührerwelle trägt Strahlungsscheiben und im Inneren des Aufsatzes sind Strahlungsbleche angebracht«.

,Der in die Schmelze eintauchende Teil der Schutzgaszelle ist bei aggrecsiven Schmelzen, insbesondere außen, mit geeignetem Platinmetall oder einer Platinmetall-.legierung verkleidet. \ .

Die Yi/and der Schutzgaszelle durchdringt in bestimmten Anwendungsfällen oberhalb der Schmelze mindestens eine Kapillare. Innerhalb der Umhüllung befindet sich das technisch sauerstoff freie Gas, dessen Druck und Durch-· . flußmenge durch, an der Einfullöffnung angeschlossene Mittel beeinflußt .wird. Der Gasdruck in'der Umhüllung ist kleiner als der hydrostatische Druck der Glasschmelze von der Eintauchtiefe der Schutzgaszelle.

An der Antriebswelle ist nach einem Merkmal der Erfindung äußerhalb der Umhüllung ein mit dem Rührorgan elektrisch verbundener Schleifring befestigt. ...

AuBführungsbeispiel ·

I .

¹ '' , '

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Es zeigen: ...

Fige 1 einen Vertikalschnitt entlang der Längsachse eines kanalförmigen Gfens mit Homogehisator;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A des kanalförmigen Ofens mit Homogenisator* . .

Der am Stahlbau des Ofens befestigte Antrieb 1 treibt eine Antriebswelle 2 aus Stahl an, Mittels einer Muffe ist die Antriebswelle 2 verbunden mit der RührerwelIe 4» die aus Molybdän besteht» Diese taucht in die Schmelze und bewegt in dieser das mit ihr verbundene Rührorgan Das Rührorgan 8 besteht ebenfalls aus Molybdän und hat eine für das Homogenisieren der Schmelze 6 günstige Form, y/ie Propellerform, Schneckenform oder dergleichen*

Der die Schmelze 6 enthaltende Ofen besteht im wesentlichen aus dem Boden 9» den Ofenwänden IO und der Ofentdecke 11, die in bekannter Weise zur Verminderung der Wärmeverluste mehrschichtig ausgeführt sind· Weiterhin enthält der Ofen Beheizungseinrichtungen, z#B_e seitliche Brenner 12 zur Aufrechterhaltung der gewünschten Schmelzentemperatur·

Großformatige, schmelzgegossene, feuerfeste Stein-. platten'1-3 .und mit einer Öffnung 22 versehene Deckenformsteine 21 bilden eine Schutzgaszelle 20· Die Steinplatten 13 tauchen bis zu einer Eintauchtiefe 14 von wenigen Zentimetern in die Schmelze ein· Im kanalförmigen Ofen reichen die seitlichen Steinplatten 13 bis zum Boden 9> da sie Teil der Ofenwand 10 sind· Die Steinfugen und Auflageflächen der Schutzgaszelle 20 sind plangeschliffen und werden mit feinem Mörtel unter Zusatz von Glaspulver zusammengefügt und verfugt· Vor Beginn des Temperns des Ofens wird über eine Verankerung 1.6 mittels Gewindebolzen 17 und Federelemente 18 ein ausreichend großer Druck über die Isoliersteinlage 19 auf die Steinfugen ausgeübt, um deren Dichtheit zu gewährleisten· Durch die Öffnung 22 wird das Rührorgan 8 eingeführt. Der über der Öffnung 22 befindliche Aufsatz 23 aus hitze- und zunderbeständigem Stahlblech ist an Bolzen 24 des Abdeckbleches 25, das ebenfalls hitze- und zunderbeständig ist, verschraubt und abgedichtet· Das Abdeckblech 25 ist an der Unterseite mit Verstärkungen 15» ζ·Β. Rippen versehen und am äußeren Rand abgekantet· Es wird mit Feuerkitt auf den Deckenformstein 21 und den Rand der Steinplatten 13 aufgekittet. Der Aufsatz 23 besitzt im Inneren konzentrisch durchbohrte Strahlungsbleche 26 zur Abschirmung der Strahlung des Ofenraums· Ebenso sind im Bereich des Deckenformsteins 21 an der Rührerwelle 4 Strahlungsscheiben 27 aus Molybdän angebracht, die ebenfalls Wärmestrahlung und auch den Transport dämpfehaltiger Ofengase in den Bereich des Aufsatzes 23 unterbinden.

-D-

Eine Antriebswellendichtung 5, die bei Temperaturen von etwa 300 C noch gebrauchsfähig ist, dichtet den gesamten Innenraum von Schutzgaszelle 20 und Aufsatz 23 ab* Am oberen Ende des Aufsatzes 23 befindet sich eine Gaseinfüllöffnung 7, über die ein Schutzgas, beispielsweise Wasserstoff, Stickstoff, Argon, eingespeist wird.» , Mit dem Druckmesser 28 wird kontrolliert, daß der Innendruck in der Umhüllung die Abdichtung durch das Eintauchen der Steinplatten 13 in die Schmelze nicht beeinträchtigt, der hydrostatische Druck also nicht überschritten wird, während der Durchflußmesser 29 Aufschluß über die' Dichtheit der Umhüllung gibt, gegebenenfalls aber auch die Kontrolle über das Hindurchströmen des Schutzgases durch die Umhüllung ermöglicht. Um Verdampfungsprodukte bestimmter Schmelzen 6 zu hindern ίω. oberen, kalten Teil des Aufsatzes 23 zu kondensieren, sind gegebenenfalls , . . ; nahe der Schmelzenoberfläche, oberhalb dieser, Kapillaren in die Steinplatten 13 eingebracht,· beispielsweise feuerfeste, keramische Kapillarrohre in Bohrungen der Steinplatten 13. Gegenüber einem statischen Schutzgasdruck im Inneren der Umhüllung verbessert ein mit zweckmäßiger Geschwindigkeit abwärts strömendes Schützgas die Schutz-. wirkung. ,·" .' ,

Es hat sich bei bestimmten aggressiven Schmelzen als vorteilhaft erwiesen, den eingetauchten Teil der Steinplatten 13 mit einem geeigneten Platinmetall oder einer Platinmetallegierung zu verkleiden, insbesondere an den Außenseiten der eintauchenden Steinplatten 13» Hierzu sind aufgekittete oder in Nuten eingebördelte Platinblechmäntel oder anderweitig aufgebrachte Platinverkleidungen geeignet»

Die Schutzgaszelle 20 kann auch eine andere Form aufweisen. So entspricht eine, aus einem oder mehreren Formteilen aus schraelzgegosseneia, feuerfestem Material gefertigte Schutzgaszelle 20 auch einer anderen Form,

- ί

beispielsweise auch ein beiderseits offenes Bundrohr, dem Erfindungsgedanken ebenso. Die Form und die Befestigung des Aufsatzes 23 ist dann der Schutzgaszelle angepaßt« Auch eine andere Einbeziehung und Befestigung der Schutzgaszelle 20 in die Ofendecke 11 und/ oder die Ofenwand .10 entspricht dem Erfindungsgedanken in gleicher, Weise. So kann die Schutzgaszelle 20 auch in den Ofen eingehängt und somit auswechselbar sein, wenn sie aus einem Formstück besteht. .· .'.

Es ist vorteilhaft, das Rührorgan 8, die Rührerwelle 4 und mindestens einen Teil der Antriebswelle 2 elektrisch leitend miteixiander zu verbinden. Über einen Schleifring 31 an der Antriebswelle 2 außerhalb des Aufsatzes kann Elektroenergie zum Beheizen des Ofens oder auch zum Passivieren des Homogenisatörs eingespeist werden.

Der Homogenisator ist außer für Glasschmelzen für jede Art silikatischer oder mineralischer Schmelzen einsetzbar.

-8 -

Claims

Erfindungsanspruch

1« Homogenisator für Glasschmelzen, der ein Rührorgan und eine das Rührorgan mit einem Antrieb über eine Antriebswelle verbindende Rührerwelle aufweist, .wobei Rührorgan und Rührerwelie aus einem oxydationsempfindlichen Hochtemperaturwerkstoff, z„B« Molybdän, bestehen und bei dem die Rührerwelle von einer unten offenen, in die Glasschmelze eintauchenden und am oberen Ende mit einer Antriebsweilendichtung verschlossenen Umhüllung umgeben ist, in der sieh am oder beim oberen Ende eine Gaseinfüllöffnung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung von einer Schutzgaszelle (20) aus dichtem, feuerfestem Baustoff, die Teil der Ofendecke (11) und gegebenenfalls der Ofenwände (10) oder die durch die Ofendecke (11) eingelassen ict und einem mit der Schutzgaszelle (20) gasdicht verbundenen Aufsatz (23), der aus vorzugsweise hitze- und zunderbeständigem Stahl besteht, gebildet wird und daß an der Rührerwelle (4) Strahlungsscheiben (27) und im Inneren des Aufsatzes (23) Strahlungsbleche (26) angebracht sind»

2, Homogenisator'nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Schmelze (6) eintauchende Teil der Schutzgaszelle (20), insbesondere außen, mit einem geeigneten Platinmetall oder einer Platinmetallegierung verkleidet ist·

3· Homogenisator nach Punkt 1 und 2, dadurch gekenhzeichnet, daß sich in der Schutzgaszelle (20) oberhalb der Schmelze mindestens, eine, die Wand der Schutzgas-' zelle (20) durchdringende Kapillare (30) befindet»

4· Homogenisator nach Punkt 1 bis 3, dadurch ge kenn-- . zeichnet, daß sich innerhalb der Umhüllung ein technisch sauerstofffreies Gas befindet«,

-5· Homögenisator nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gaseinfüllöffnung (7) Mittel (28; 2'9) angeschlossen sind zur Aufrechterhaltung eines , vorgegebenen Gasdrucks und/oder Gasdurchflusses im oder durch den Innenraum der Umhüllung und daß der Gasdruck in der Umhüllung kleiner ist als der hydrostatische Druck ,der Schmelze (6) von der Eintauchtiefe (14) der Schutzgaszelle (20). >'.- · .

6. Homogenisator nach Punkt 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Antriebswelle (2)'außer-¹ halb der Umhüllung ein mit dem Rührorgan (8) elektrisch verbundener Schleifring (31) befindet«

: Hierzu 2 Seiten Zeichnung