DD227426A1

DD227426A1 - RESISTANT EXHAUST OR DISTRIBUTOR FOR SILICATED MELTS, ESPECIALLY FOR GLASS

Info

Publication number: DD227426A1
Application number: DD26867784A
Authority: DD
Inventors: Helmut Gneist; Wolfgang Hertel; Juergen Unbekannt
Original assignee: Glasindustrie Waermetech Inst
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1985-09-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen widerstandsbeheizten Auslass oder Verteiler fuer silikatische Schmelzen, insbesondere fuer Glas, bei dem das aus einem elektrisch leitfaehigen Material bestehende Widerstandsheizelement in Kontakt mit der Schmelze steht. Es ist das Ziel der Erfindung, die Errichtungs- und Betriebskosten zu senken und den Gebrauchswert zu erhoehen. Die Aufgabe besteht darin, ein kostenguenstiges, nach technologischen Erfordernissen angeordnetes Widerstandsheizelement ausschliesslich durch die Schmelze vor Oxydation zu schuetzen und den Waermeuebergang zu verbessern. Die Aufgabe wird geloest, indem ein Heizelement, z. B. aus Wolfram, das hohlzylindrisch ist und Leiterbahnen besitzt, in der Schmelze angeordnet ist. Sein Durchmesser betraegt das 0,5- bis 0,9fache der geringsten Schmelzenerstreckung zwischen den Waenden oder der Schmelzenoberflaeche und dem Boden. Das Heizelement liegt mit der Achse in Stroemungsrichtung symmetrisch zwischen den Waenden, dem Boden und der Decke bzw. der Schmelzenoberflaeche. Die Erfindung ist in der Glasindustrie anwendbar. Fig. 1The invention relates to a resistance-heated outlet or distributor for silicate melts, in particular for glass, in which the resistance heating element made of an electrically conductive material is in contact with the melt. It is the object of the invention to reduce the construction and operating costs and to increase the utility value. The object is to protect a cost-effective, arranged according to technological requirements resistance heating exclusively by the melt from oxidation and to improve the heat transfer. The task is solved by a heating element, for. B. tungsten, which is a hollow cylinder and has conductor tracks, is arranged in the melt. Its diameter is 0.5 to 0.9 times the minimum melt extent between the walls or the melt surface and the bottom. The heating element lies symmetrically with the axis in the flow direction between the walls, the floor and the ceiling or the Schmelzenoberflaeche. The invention is applicable in the glass industry. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen widerstandsbeheizten Auslaß oder Verteiler für silikatische Schmelzen/insbesondere für Glas, bei dem das aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehende Widerstandsheizeiement in Kontakt mit der Schmelze steht.The invention relates to a resistance-heated outlet or distributor for silicate melts / in particular for glass, in which the resistance heating element consisting of an electrically conductive material is in contact with the melt.

Characteristic of the known technical solutions

Silikatische Schmelzen werden zu ihrer Verarbeitung in vielfältiger Weise durch Auslässe und Verteiler, wie Durchlässe oder rinnenr, kanal- und rohrförmige Speiser geleitet. Diese Einrichtungen müssen zum Einstellen bestimmter Entnahmetemperaturen häufig beheizt werden.Silicate melts are fed through manifolds and manifolds such as culverts or channel, channel and tubular feeders for processing in a variety of ways. These devices often need to be heated to set certain discharge temperatures.

Es ist bekannt, die vorteilhafte elektrische Beheizung.hierfür einzusetzen, indem Elektroden Strom in die Schmelze eingeleitet und in Joulesche Wärme umgewandelt wird. Derart beheizte Speiser sind in „Glass 55 (1978) 9, S. 31,33" beschrieben, während DE-AS 1137177 die Beheizung der Schmelze am Auslaß eines Speisers zwischen von oben in den Speiserkopf eingeführten Elektroden und einem den Auslaß umgebenden Elektrodenring zeigt.It is known to use the advantageous electrical heating by introducing electrodes into the melt and converting them into Joule heat. Specially heated feeders are described in "Glass 55 (1978) 9, pp. 31, 33", while DE-AS 1137177 shows the heating of the melt at the outlet of a feeder between electrodes introduced from above into the feeder head and an electrode ring surrounding the outlet.

Der prinzipielle Nachteil dieser Beheizungsart besteht darin, daß der Stromfluß und damit die eingespeiste Heizleistung stark von der temperaturabhängigen elektrischen Leitfähigkeit der Schmelze beeinflußt wird. Beim Schmelzen mit sehr geringer Leitfähigkeit und bei erkalteten Auslässen und Verteilern ist diese Beheizungsart nicht anwendbar.The principal disadvantage of this type of heating is that the current flow and thus the fed heating power is strongly influenced by the temperature-dependent electrical conductivity of the melt. When melting with very low conductivity and with cooled outlets and distributors this type of heating is not applicable.

Es ist daher auch bekannt, mit der Schmelze in Kontakt stehende Widerstandsheizelemente zur Beheizung einzusetzen. So wird nach DE-AS 1056794 die Platinrohrleitung zwischen einem Wannenofen und einem Homogenisierungsbehälter mittels Stromdurchgang beheizt. Auch die Zwischenkammer des Auslasses nach DE-OS 3316795 ist mit Platin ausgekleidet, das als Heizelement dient.It is therefore also known to use with the melt in contact resistance heating elements for heating. Thus, according to DE-AS 1056794, the platinum pipeline between a furnace furnace and a homogenization vessel is heated by means of passage of current. The intermediate chamber of the outlet according to DE-OS 3316795 is lined with platinum, which serves as a heating element.

Derartige Lösungen, unter Verwendung von Edelmetallen, sind ökonomisch äußerst aufwendig und daher in vielen Fällen nicht anwendbar.Such solutions, using precious metals are economically extremely expensive and therefore in many cases not applicable.

Der Einsatz eines anderen hitze- und korrosionsbeständigen Werkstoffs als Widerstandsheizelement ist aus DE-AS 1133513 bekannt. Das stromdurchflossene Ablaßrohr besteht aus Graphit. Ein das Ablaßrohr umschließendes Schutzrohr verhindert den Zutritt der Luft zum erhitzten Ablaßrohr, um so dessen Oxydation zu vermeiden.The use of another heat and corrosion resistant material as a resistance heating element is known from DE-AS 1133513. The current-carrying drain pipe is made of graphite. A protective tube enclosing the drain tube prevents access of the air to the heated drain tube so as to avoid its oxidation.

Ein Schutzrohr vermag jedoch ohne aufwendige gasdichte Konstruktionen nicht den Luftzutritt zu den oxydationsempfindlichen Heizelementen sicher zu verhindern.However, a protective tube can not safely prevent air access to the oxidation-sensitive heating elements without expensive gas-tight structures.

In anderen Anwendungen macht sich daher eine Schutzgasatmosphäre oder Schutzgasspülung um das Widerstandsheizelement notwendig, die die Einrichtung verteuert und störanfällig macht.In other applications, therefore, a protective gas atmosphere or protective gas purging around the resistance heating element is necessary, which makes the device more expensive and prone to failure.

Die Einbeziehung des gesamten Auslaß- oder Speiserrohres als Widerstandsheizelement in den Heizstromkreis gestattet es regelmäßig nicht, die Wärmezufuhr nach technologischen Erfordernissen ausschließlich oder besonders in einem Teil des Rohres vorzunehmen.The inclusion of the entire outlet or feeder tube as a resistance heating in the heating circuit does not allow regularly to make the heat supply according to technological requirements exclusively or especially in a part of the tube.

Darüber hinaus sind die Aufheizzeiten für Auslässe oder Verteiler, deren die Schmelze aufnehmendes Rohr als Heizelement dient, relativ hoch. Erforderliche schnelle Änderungen des Durchsatzes oder rasches Erwärmen eines kalten Auslasses sind nur unzureichend möglich.In addition, the heating times for outlets or manifolds, the melt receiving pipe serves as a heating element, relatively high. Required rapid changes in throughput or rapid heating of a cold outlet are insufficient.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, die Errichtungs- und Betriebskosten für widerstandsbeheizte Auslässe und Verteiler für silikatische Schmelzen zu senken und deren Gebrauchswert durch eine homogenere Schmelztemperatur und das rasche Herstellen der Betriebsbereitschaft zu erhöhen.It is the object of the invention to reduce the construction and operating costs for resistance heated outlets and distributors for silicate melts and to increase their utility value by a more homogeneous melting temperature and the rapid establishment of operational readiness.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen widerstandsbeheizten Auslaß oder Verteiler für silikatische Schmelzen zu schaffen, bei dem das kostengünstige, nach technologischen Erfordernissen angeordnete Widerstandsheizelement ausschließlich durch die Schmelze vor Oxydation geschützt wird und die Wärmeübergangsflächen vom Widerstandsheizelement zur Schmelze vergrößert sind.The invention has for its object to provide a resistance-heated outlet or manifold for silicate melts, in which the cost-effective, arranged according to technological requirements resistance heating is protected exclusively by the melt from oxidation and the heat transfer surfaces are increased from the resistance to melt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Widerstandsheizelement aus einem hitze- und korrosionsbeständigen Material, z. B. Wolfram, in der Schmelze angeordnet ist, die Form eines Hohlzylinders mit geringer Wanddicke besitzt und mit an sich bekannten mäander- oder schraubenförmigen Leiterbahnen versehen ist. Der Durchmesser des Widerstandsheizelementes beträgt das 0,5 bis 0,9fache der geringsten Schmelzenerstreckung zwischen den Innenbegrenzungen des Auslasses oder Verteilers oder zwischen der Schmelzoberfläche und dem Boden. Das Widerstandsheizelement ist mit seiner Achse in Richtung der Haurjtströmuna der Schmelze aerichtet und vorzuasweise symmetrisch im Innenraum des Auslasses oder Verteilers bzw.The object is achieved in that the resistance heating element made of a heat and corrosion resistant material, for. B. tungsten, is arranged in the melt, has the shape of a hollow cylinder with a small wall thickness and is provided with known meandering or helical conductor tracks. The diameter of the resistance heating element is 0.5 to 0.9 times the minimum melt extension between the inside boundaries of the outlet or manifold or between the melt surface and the bottom. The resistance heating element is aerichtet with its axis in the direction of Haurjtströmuna the melt and vorzuasweise symmetrical in the interior of the outlet or distributor or

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In bekannter Weise sind Stromzuführungen durch die Wände und/oder den Boden bzw. die Decke am Widerstandsheizelement angeschlossen.In a known manner power supply lines through the walls and / or the floor or the ceiling are connected to the resistance heating element.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung werden Widerstandsheizelemente hintereinander und/oder nebeneinander angeordnet, wobei sich nebeneinander angeordnete vorzugsweise in gleichmäßigem Abstand untereinander und zur Innenbegrenzung des Auslasses oder Verteilers befinden. Derart angeordnete Widerstandsheizelemente werden zu Heizzonen zusammengeschlossen, die an einer gemeinsamen Spannungsversorgung liegen.According to further features of the invention, resistance heating elements are arranged one behind the other and / or next to each other, with juxtaposed preferably evenly spaced from each other and to the inner boundary of the outlet or distributor. Such arranged resistance heating elements are combined to form heating zones, which are located on a common power supply.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird an Hand der schematischen Darstellung eines Durchlasses und eines Auslasses beispielsweise erläutert.The invention will be explained with reference to the schematic representation of a passage and an outlet, for example.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: den Vertikalschnitt eines Durchlasses;Fig. 1: the vertical section of a passage;

Fig. 2: den Vertikalschnitt durch einen Bodenauslaß.Fig. 2: the vertical section through a bottom outlet.

Die Schmelze 1 wird am Boden eines Schmelzofens durch den Durchlaß 2 zur weiteren Verarbeitung geleitet (Fig. 1). Bei nur geringem Durchsatz und auf Grund ihres relativ langen Weges zur weiteren Verarbeitung sinkt die Temperatur der Schmelze 1 unzulässig ab und es besteht bei bestimmten Betriebszuständen sogar die Gefahr des Einfrierens des Durchlasses 2.The melt 1 is passed at the bottom of a melting furnace through the passage 2 for further processing (Fig. 1). With only a low throughput and due to their relatively long way for further processing, the temperature of the melt 1 decreases inadmissible and there is in certain operating conditions even the risk of freezing of the passage. 2

Vorzugsweise symmetrisch zwischen den Innenwänden des Durchlasses 2 ist das Widerstandsheizelement 3 mit der Achse in Durchlaßlängsrichtung und damit in der Hauptströmungsrichtung angeordnet. Es besteht beispielsweise aus Wolfram, hat die Form eines Hohlzylinders mit einer Wanddicke bis etwa 5mm und ist in geeignet dimensionierte, mäander- oder schraubenförmige Leiterbahnen unterteilt. Waagerecht angeordnete Widerstandsheizelemente 3 sind aus Stabilitätsgründen insbesondere schraubenförmig geschlitzt. Hoh*e Wirksamkeit des Widerstandsheizelementes 3 wird erzielt, indem der Außendurchmesser das 0,5 bis 0,9fache der geringsten Schmelzenerstreckung beträgt. Da im Ausführungsbeispiel die Höhe des rechteckigen Durchlasses 2 geringer ist als dessen Breite, beträgt der Durchmesser des Widerstandsheizelementes 3 beispielsweise 75% der Höhe. In offenen Speisern wird die Schmelzenhöhe gegenüber der Speiserbreite zumeist die geringste Schmelzenerstreckung darstellen. Auch dann ist das Widerstandsheizelement 3 in der Höhe vorzugsweise symmetrisch zwischen Schmelzenoberfläche und Boden angeordnet.Preferably, symmetrically between the inner walls of the passage 2, the resistance heating element 3 is arranged with the axis in the passage longitudinal direction and thus in the main flow direction. It consists for example of tungsten, has the shape of a hollow cylinder with a wall thickness of up to about 5mm and is divided into appropriately sized, meandering or helical tracks. Horizontally arranged resistance heating elements 3 are slotted in particular helically for reasons of stability. High efficiency of the resistance heating element 3 is achieved by the outer diameter is 0.5 to 0.9 times the smallest melt extension. In the embodiment, since the height of the rectangular passage 2 is smaller than the width thereof, the diameter of the resistance heating element 3 is, for example, 75% of the height. In open feeders, the melt height compared to the feeder width will usually represent the smallest melt extension. Even then, the resistance heating element 3 is preferably arranged symmetrically in height between the melt surface and the bottom.

Die Stromzuführungen 4 werden in bekannter Weise durch die Decke des Durchlasses geführt und beispielsweise mit dem Widerstandsheizelement 3 verschraubt. Es kann aus konstruktiven Gründen vorteilhaft sein, die Stromzuführungen 4 durch die Wände und/oder den Boden an das Widerstandsheizelement 3 zu führen. Die Durchführungen 5 verhindern den Schmelzenaustritt aus dem Durchlaß 2 und die Oxydation der Stromzuführungen 4, wozu sie beispielsweise wassergekühlt werden.The power supply lines 4 are guided in a known manner through the ceiling of the passage and bolted, for example, with the resistance heating element 3. It may be advantageous for structural reasons, to lead the power supply lines 4 through the walls and / or the bottom of the resistance heating element 3. The passages 5 prevent the melt outlet from the passage 2 and the oxidation of the power supply lines 4, to which they are, for example, water-cooled.

Die Stromzuführungen 4 sind gleichzeitig die Halterung des Widerstandsheizelementes 3.The power supply lines 4 are at the same time the holder of the resistance heating element 3.

In langen und/oder breiten Durchlässen 2 kann es erforderlich sein, mehrere Widerstandsheizelemente 3 hinter- und/oder nebeneinander anzuordnen. Nebeneinander angeordnete Widerstandsheizelemente 3 haben vorzugsweise gleichmäßigen Abstand voneinander und zu den Wänden des Durchlasses 2. Vorteilhaft werden derart angeordnete Widerstandsheizelemente 3 zu Heizzonen zusammengeschlossen und von jeweils einer Spannungsversorgung gespeist.In long and / or wide passages 2, it may be necessary to arrange a plurality of resistance heating elements 3 behind and / or next to one another. Adjacent resistance heating elements 3 preferably have a uniform distance from each other and to the walls of the passage 2. Advantageously, such arranged resistance heating elements 3 are combined to form heating zones and fed by a respective power supply.

Erfindungsgemäß widerstandsbeheizte Auslässe oder Verteiler bestehen zumeist aus Feuerfestmaterial. Sie besitzen somit nicht nur einen hohen Wirkungsgrad, da die Elektroenergie innerhalb der Schmelze 1 in Wärme umgewandelt und großflächig an diese übertragen wird, sondern sind auch wesentlich billiger als solche, die aus Edelmetall bestehen oder damit ausgekleidet sind bzw. eine kostenaufwendige Schutzgasatmosphäre zum Schutz des Widerstandsheizelementes 3 erfordern.Resistance-heated outlets or distributors according to the invention are usually made of refractory material. They thus not only have a high efficiency, since the electric energy is converted into heat within the melt 1 and transferred to a large area to this, but are also much cheaper than those made of precious metal or lined with it or a costly protective gas atmosphere to protect the Resistance heating element 3 require.

Die Anordnung des Widerstandsheizelementes 3 in der erfindungsgemäßen Weise führt zu einer temperatürhomogeneren Schmelze 1 im Durchlaß 2, mit den sich daraus ergebenden Qualitätsvorteilen.The arrangement of the resistance heating element 3 in the manner according to the invention leads to a temperaturhomogeneren melt 1 in the passage 2, with the resulting quality advantages.

Der Auslaß gemäß Fig. 2 ist im Ofenboden 6einestiegelförmigen Schmelzofens angebracht. Innerhalb der keramischen, zylindrischen Auslaßdüse 7 ist zentrisch das Widerstandsheizelement 3 in der nicht dargestellten Schmelze 1 angeordnet. Bei senkrechter Lage wird es vorteilhaft mit mäanderförmigen Leiterbahnen ausgestattet. Mittel der Stromzuführungen 4 wird das Widerstandsheizelement 3 gehaltert und an die Spannungsversorgung angeschlossen.The outlet according to FIG. 2 is mounted in the bottom of the kiln 6 Einestiegelförmigen furnace. Within the ceramic, cylindrical outlet nozzle 7, the resistance heating element 3 is arranged centrally in the melt 1, not shown. In a vertical position, it is advantageously equipped with meander-shaped conductor tracks. Means of the power supply lines 4, the resistance heating element 3 is supported and connected to the power supply.

Mit dem in der Schmelze 1 angeordneten Widerstandsheizelement 3 ist es möglich, einen kalten Auslaß rasch zu erwärmen bzw. notwendige schnelle Temperaturänderungen zur Dosierung des Schmelzenausflusses vorzunehmen.With the arranged in the melt 1 resistance heating element 3, it is possible to rapidly heat a cold outlet or make necessary rapid changes in temperature for metering the Schmelzenausflusses.

Das ist besonders vorteilhaft bei stark gefärbten Schmelzen 1, in denen die Wärmeübertragung durch Strahlung gering ist.This is particularly advantageous for strongly colored melts 1, in which the heat transfer by radiation is low.

Zur Dosierung des Ausflusses bzw. zum Einfrieren des Auslasses ist ein solcher Auslaß mit einem um die Auslaßdüse 7 liegenden Kühlorgan 8 ausgerüstet.For metering the outflow or for freezing the outlet, such an outlet is equipped with a cooling element 8 located around the outlet nozzle 7.

Besonders vorteilhaft wirkt sich der nach technologischen Erfordernissen vornehmbare Einbau des Widerstandsheizelementes 3 auf die Temperaturhomogenität der auslaufenden Schmelze 1 aus.The installation of the resistance heating element 3, which can be carried out according to technological requirements, has a particularly advantageous effect on the temperature homogeneity of the outflowing melt 1.

Über die dargestellten Beispiele hinaus kann die Erfindung bei allen Arten von Verteilern für silikatische Schmelzen 1, so rinnen-, kanal- und rohrförmige Speiser oder Vorherde, die bis zu einer bestimmten Höhe oder vollständig mit Schmelze 1 gefüllt sind, vorteilhaft angewendet werden.Beyond the illustrated examples, the invention can be applied to all types of distributors for silicate melts 1, such as gutters, canals and tubular feeders or forehearths, which are filled up to a certain height or completely filled with melt 1.

Claims

Invention claims:

1. Resistance heated outlet or distributor for silicate melts, in particular for glass, in which the consisting of an electrically conductive material resistance heating element is in contact with the melt, characterized in that the resistance heating element (3) made of a heat and corrosion resistant material, eg. As tungsten, in the melt (1) is arranged, has the shape of a hollow cylinder with a small wall thickness and provided with known meandering or helical conductor tracks, the diameter of the resistance heating element (3) 0.5 to 0.9 times the least resistance to melting between the inner boundaries of the outlet or distributor or between the surface of the melt and the bottom, the resistance heating element (3) is directed with its axis in the direction of the main flow of the melt (1) and preferably symmetrically in the interior of the outlet or distributor or symmetrically between Melt surface and bottom is arranged and that in a known manner power supply lines (4) through the walls and / or the floor or the ceiling on the resistance heating element (3) are connected.

2. Resistance heated outlet or manifold according to claim 1, characterized in that resistance heating elements (3) are arranged one behind the other and / or preferably at a uniform distance from each other and to the inner boundary of the outlet or manifold side by side.

3. Resistance heated outlet or manifold according to claim 1 and 2, characterized in that behind and / or juxtaposed resistance heating elements (3) are combined to form heating zones at a common voltage supply.

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