DD272641A1 - Einrichtung zum zufuehren einer silikatischen schmelze, insbesondere glasschmelze, zu einem verarbeitungsaggregat - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zufuehren einer silikatischen Schmelze, insbesondere einer Glasschmelze, mit zwei senkrechten, gleichachsig ineinander angeordneten, vorzugsweise zylindrischen Koerpern, wovon der Innenkoerper drehbar und sein Durchmesser nicht kleiner als der halbe Aussenkoerperdurchmesser ist, mit einer zentrischen Auslassoeffnung, mit Mitteln zur thermischen Konditionierung der Schmelze sowie zur Regulierung des Schmelzenausflusses und mit einer Schmelzenzufuehrung. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Aussen- und/oder des Innenkoerpers von einem Kuehlmittel durchstroemte Kuehlorgane angeordnet sind mit Kuehlmittelzu- und abfuehrungen und dass der untere Bereich des Aussen- und Innenkoerpers aus stark waermedaemmendem Material besteht und/oder davon umgeben ist. Die Schmelze wird abgekuehlt und homogenisiert. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zuführen einer silikatischen Schmelze, insbesondere Glasschmelze, zu einem Verarbeitungsaggregat, bei tier die Schmelze über eine relativ kurze Zuführung einem durch die konzentrische Ineincnderanordnung von zwei rotationssymmetrischen Körpern gebildeten Ringhohlraum zugeführt wird und bei der Außenkörper mit einer zentralen Auslauföffnung versehen und der Innenkörper drehbar und senkrecht bewegbar angeordnet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Um eine silikatische Schmelze, beispielsweise eine Glasschmelze, mit einer vorgegebenen Temperatur einer gleichmäßigen Temperaturverteilung und chemisch homogen der Verarbeitung zuzuführen, wird sie zumeist von dem Schmelzofen oder der daran angeschlossenen Arbeitswanne durch einen Speiser geleitet. In der Kühlzone der Speiserrinne wird die Temperatur der Schmelze auf ein niedrigeres Niveau abgesenkt, und in der sich ariachließenden Aosgleichszone werden Temperaturdifferenzen in der Schmelze weitgehend ausgeglichen, meist unter Einsatz von mindestens in diesem Speiserrinnenabschnitt angeordneten Beheizungseinrichtungen.

(W.Giegerick „Glasmaschinen" Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1964.) tin solches Temperaturregime erfordert zusätzliche Heizenergie. Die Wahl breiter und relativ langer Speiserririnen bei geringer Schmelzentiefe begünstigt dabei zwar den Wärmeübergang, verschlechtert jedoch die Gleichmäßigkeit der Temperatur und erfordert zusätzlichen konstruktiven und regelungstechnischen Aufwand. Zur Homogenisierung werden gegebenenfalls Rührer in der Speiserrinne eingesetzt, die kostenaufwendig sind und deren vom Durchsatz abhängige Wirkung mitunter umstritten ist. Zur Speisung von Glasformmaschinen werden durch die koordinierte Bewegung von im Speiserkopf angeordnetem Plunger und Drehzylinder und die unterhalb des Auslasses angebrachte Schere Glasposten gebildet. Aus DE-AS 2017095 ist es auch bekannt, die Postenbildung durch Luftdruckänderungen über dem Schmelzenspiegel innerhalb des Drehrohres zu unterstützen.

Die Verteilung schlierenfreien Glases aus einem mit dem Schmelzgefäß durch ein beheiztes Speisorrohr verbundenen senkrechten Behälter ist aus DE-AS 1069345 bekannt. In dem zylindrischen oder konischen Behälter ist ein allseitig geschlossener Rotationskörper angeordnet; beide Wände bilden einen in Achsrichtung gleichbleibend breiten Spait, durch den das Glas zum zentrisch angebrachten Auslaß auf spiralförmiger Bahn hindurchfließt. Die Spaltbreite ist durcli axiale·; Verstellen des Rotationskörpers einstellbar; das Verhältnis von Außendurchmesser des Rotationskörpers zürn Innendurchmesser des Behälters wird mit größer 0,5:1 angegeben.

Zur Beeinflussung der Temperatur der Schmelze sind um den Behälter und den Auslaß Heizwicklungen vorgesehen.

Eine Vorrichtung dieser Art mit am ionenzylinder angebrachten senkrechten Rippen ist aus DD-AP 71843 als Durr.hflußhomogenisator iür Glasmassen bekannt. Beide Zylinder verlaufen zum Auslaß hin kegelförmig. Durch die Verschiebung des Innenzylinders in vertikaler Richtung wird die Regulierung des Glasmasseausflusses bei gleicher Zähigkeit ermöglicht.

Derartige Verteiler und Homogenisatoren lassen sich lediglich bei Verfahren einsetzen, bei denen die Schmelze einem speziellen Temperaturregima unterworfen i«t, z. B. zur Sonderschmelze optischer Gläser, oder es wird diesen Vorrichtungen bei Massengläsern ein entsprechend kostenaufwendiger Speiser mit baulich großer Grundfläche zur Temperatureinstellung dei Schmelze vorgeschaltet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die Anlagenkoften, den Grundflächenbedarf und den Energiebedarf tür die Verteilung einer silikatischen Schmölze, insbesondere einer Glasschmelze, von einem Schmelzofen oder seiner Arbeitswanne zu einer Verarbeitungssteile — vorzugsweise in Form von Glasproben — zu verringern, bei Sicherung dor Einstellung einer vorgegebenen Temperatur, einer gleichmäßigen Temperaturverteilung und einer ausgezeichnoten Homogenität der Schmelze.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Zuführen einer silikatischen Schmelze zu einem Verarbeitungsaggregat ze schaffen, die auf relativ engem Raum eine Verringerung der Dicke bei gleichzeitiger Verbreitung der Schmelzcnschicht und damit einen schnellen Wärmeübergang gewährleistet und die die thermischen Bedingungen an der oberen und unteren Grenzfläche der Schmelzenschicht gleichmäßig gestaltet.

Erfindungsgemäß wird die'Aufgabe gelöst, wenn im oder am Außen- und/oder Innenkörper ein Kühlorgan und nach den Kühlorganen Mittel zur Wärmedämmung um den Innenmantel des Innenkörpers und den Außenmantel des Außenkörpers angeordnet sind und wenn dieser Teil kegelförmig oder als eine nach der Schmelze zu offene mit einer Druckleitung versehene Kammer abgeschlossen ist. Zweckmäßig ist es, wenn die Kühlorgane aus feuerfestem Material bestehen und sich zwischen jedem Kühlorgan und der Schmelze eine wärmeleitende, feuerfeste Schicht befindet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anordnung von Einstellorganen zur Regulierung der Durchflußmenge dos Kühlmittels.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kühlorgane bestehi in der Ausbildung als Kühlregister mit Zu- und Abführstutzen für das Kühlmittel und der Unterteilung des Kühlregisters in Sektionen.

Im Zusammenhang mit der Anordnung von Temperaturfühlern vor und/oder hinter jedem Kühlregister ist es möglich, das Temperaturrogime entsprechend den jeweiligen Erfordernissen einzustellen.

Selbstverständlich ist «,s auch möglich, jedes Kühlorgan als spiralförmigen Kühlkanal auszubilden.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Schmelze in einer ersten, nach dem Einlauf in don Ringhohlraum liegenden Zone an beiden Grenzflächen gekühlt wird, bis sie die zur Verarbeitung erforderliche Temperatur erreicht hat. In der abschließenden Zone wird für ein quasi adiabatisches Umfeld gesorgt, wodurch sich die in der ersten Zone gebildeten Temperaturgradienten zwischen Schmelzenmitte und den Grenzflächen der Schmelze wieder ausgleichen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer VertikalschnittdarstellLngen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise erläutert

Es zeigen:

Fig. 1: die Vorrichtung mit zyklisch vertikal bewegtem Innenki rper;

Fig. 2: einen Teil der Vorrichtung mit zentrischer, nach unten offener Kammer.

Aus dem Abstehteil eines Schmelzofens fließt die Schmelze 4 über eine kurze unbeheizte Schmelzenzuführung 1, die aus einer Rinne 2 mit einer Überdeckung 3 besteht, in einen Ringhohlraum 5. Der Ringhohlraum 5 wird durch einen feststehenden Außenkörper 6 und einen langsam um seine vertikale Achse rotierenden Innenkörper 7 gebildet; abhängig vom Massendurchsatz und der Schmelzenzähigkeit wird er möglichst eng gewählt. Die Länge der Schmelzenzuführung 1 übersteigt nicht das 5fache des Innendurchmessers des Außenkörpers 6. Eine derart kurzs Bauform stellt einen besonderen Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Neben der unbeheizten Betriebsweise der thermisch gut isolierten Schmelzenzuführung 1 ist vorgesehen, die Schmelzenzuführung 1 konstant zu beheizen.

Diese Beheizung ist dann in Betrieb zu setzen, wenn durch Störungen oder Veränderungen des technologischen Regimes eine Starke Verminderung des Schmelzendurchsatzes erfolgt.

Die dazu notwendige Heizenergie ist gering im Verhältnis zum Wiederaufheizen der abgekühlten Schmelze 4 in üblichen Speisern. Die einfache Bauart der Schmelzenzuführung 1 gestattet eine allseitige gute Wärmeisolierung.

Der Außenkörpor 6 besteht in seinem oberen, mit der Schmelze ausgefüllton Bereich aus einem Kühlorgan 8, z. B. Kühlregister, aus hitze- und zunderbeständigem Stahlblech, das über die Kühlmittelzuführung 9 mit Kaltluft beaufschlagt wird. Die Luft durchströmt das Kühlorgan 8 schraubenlinienförmig durch die entsprechend angeordneten Kühlkanäle und tritt an der Kühlmittelabführung 10 aus. Die Innensaite des Kühlorgans 8 steht mit der Schmelze Ί im Ringhohlraum 5 unmittelbar im Kontakt; eine gute Wärmeableitung von der Schmelze 4 ist so gewährleistet. Das ICunlorgan 8 ist in einer vorteilhaften Variante, bei aggressiven Schmelzen 4, durch eine gut wärmeleitende, verschleißmindernde Schicht 11 von der Schmelze 4 getrennt, die durch Vorblenden dünner Formteile oder durch Flammspritzen erzeugt wird.

Im unteren Bureich einschließlich des ansetzenden Konus 13 besteht der Außenkörper 6 aus dichtem, verschleißfestem Feuerfestmaterial, z.B. Zirkonkorund. Außenkörper 6 und Konus 13 besitzen außen eine gute Wärmedämmung 14, die z. B. aus Aluminiumsilikatfaserplatten besteht.

Der Aufbau des Innenkörpers 7 en .spricht in seiner Gliederung dem Außenkörper 6. Über einem Zylinder 15 aus hitze- und zund "-rbeständigem Stahlblech ist zunächst eine Verschleißschicht 16 ange >rdnet. In Höhe des Kühlorgans 8 geht der Zylinder 15 in din inneres Kühlorgan 8' über, das seine Kaltluft über die Zuleitung 9' durch die Hohlwelle 19 erhält. Nach Durchströmen des Kühlregisters 8' verläßt die aufgewärmte Luft durch die Kühlmittelabführung 10' den Innenraum 21 des Innenkörpers 7 und die Öffnung 22 der oberen Stabilisierung 23 dio Vorrichtung. Das Kühlorgan 8' kann wiederum durch eine Schicht 11' von der Schmelze 4 getrennt sein.

Vorteilhaft werden die Kühlorgane 8; 8' zur gezielten Temperaturbeeinflussung der Schmelze 4 in Sektionen unterteilt, von denen jede eine Kühlluftzuführung 9; 9' und -abführung 10; 10' sowie Mittel, z. B. Drosselklappen, am Lufteintritt besitzt, zur Einstellung der Kühlluft-Durchflußmenge. Die Sektionen schließen in axialer Richtung dicht aneinander an. Der untere Teil des Innenkörpers 7 sowie der dem Konus 13 entsprechende Innenkonus 25 besteht aus dichtem, verschleißfestem Feuerfestmaterial. Der untere Dereich des Innenraumes 21 ist mit einer Wärmedämmung 14 versehen. Der untere Bereich mit dem Innenkonus 25 bzw. dem Konus 13 wird — falls es die Eigenschaften der Schmelze 4 gestatten — selbst aus stark wärmedämmendem, feuerfestem Material ausgeführt und gegebenenfalls von der Wärmedämmung 14 zusätzlich umgeben. Die Kühlorgane 8; 8' und die gute thermische Isolierung des unteren Bereiches des· Innen- und Außenkörpers 7; 6 bestimmen wesentlich die Funktion der Vorrichtung. Die in den Ringhohlraum 5 eingetretene Schmelze 4 fließt langsam auf spiraliger Bahn nach dem konischen Teil und der Auslaßöffnung 61.

Durch die Rotation des Innenkörpers 7 ergibt sich eine gleichmäßige Temperatur in jedem Hotizontalschnitt und gleichzeitig eine chemische Homogenisierung der Schmelze 4.

Während im oberen Bereich der Schmelze 4 Wärme bis zum Erreichen der Schmelzenverarbeitungstemperatur entzogen wird, sorgt die gute thermische Isolierung im sich anschließenden unteren Bereich für ein quasi adiabatisches Umfeld, so daß sich die im oberen Bereich der Schmelze 4 vorhandenen Temperaturgradienten wieder ausgleichen.

Zur Stabilisierung des Innenkörpers 7 hält die Hohlwelle 19 ein Wellenstück 28 mit einem Elektrodenteil 29 aus Molybdän. Die Hohlwelle 19 wird über das Innenrohr 30 vom Zapfen 31 bis zum Blindflansch 32 mit Luft gekühlt und besitzt Bohrungen 33 zum Austritt der Luft. Das Molybdän-Wellenstück 28 ist von einem feuerfesten Rohr 34 umgeben. Der Zwischenraum zwischen Wellenstück 28 i'nd feuerfestem Rohr 34 sowie der Oberfläche der Wärmedämmung 14 ist mit einer luftdichtenden Stampfmasse 35 versehen. Der verbleibende Raum ist mit Aluminiumsilikatfaser ausgestopft.

Der gesamte Innenkörper 7 wird im Lager 37 gelagert und durch einen nicht dargestellten Mechanismus so angetrieben, daß er langsam mit einigen Umdrehungen pro Minute rotiert; die Drehzahl des Antriebes ist einstell- bzw. steuerbar. Zur Einsteilung des Durchsatzes und der Tropfenform ist der Innenkörper 7 in seiner Höha verstellbar und führt zyklische Hub- und Senkbewegungen im Takt des erforderlichen Tropfenfalls aus. Die aus der Auslaßöffnung 61, die mit einem Tropfring 58 versehen ist, austretende Schmelze 4 wird mittels Schere 38 in Posten 39 zerschnitten, die in die Glasformmaschine gelangen. Der gesamte Außenkörper 6 ruht auf de·' Stützkonstruktion 40.

Zur Führung der Temperaturen bzw. der Kühlluftmengen der Kühlorgane 8; 8', die beide etwa die gleiche Kühlluftmenge erhalten, werden Temperaturen der Schmelze 4 am Eingang des Ringhohlraumes 5 mittels Pyrometer 41, am Ende der Kühlorgane 8; 8' mittels Thermoelement 42 und am Posten 39 mittels Pyrometer 41' gemessen. Zur Einregulierung der Postentemperatur wird die Kühlluftmenge durch die Kühlorgane 8; 8' im Verhältnis 1:1 so verändert, daß die mit dem Thermoelement 42 gemessene Schmelzentemperatur konstant ist.

Um die ständigen Hubbewegungen des rotierenden Innenkörpers 7 zu vermeiden, damit den Energieaufwand jnd den Verschleiß zu minimieren, ist die Vorrichtung in einer Variante mit einer pneumatischen Unterstützung der Postenbildung ausgerüstet (Fig.2). An die Stelle des Innenkonus 25 tritt hier eine Kammer 44, die aus einem zylindrischen Teil 45 und einor Kopfplatte 46 gebildet wird. Der untere Gereich des Innenkörpers 7 sowie der zylindrische Teil 45 und die Kopfplatte 46 werden durch ein zylinderförmiges Elektrodenteil 47 aus Molybdän gehalten, das sich in eine Verlängerung 48 des Kühlorgans 8' einhängt. Die Hohlwelle 19 ist als Dreifachhohlwelle ausgebildet. In der äußeren Führung 54 wird dem Kühlorgan 8' Kühlluft zugeführt. Durch die mittlere Führung J5 strömt Kühlluft, die über den Verteilerteller 49 der. Aussparungen 50 in der feuerfo&ten Deckplatte 51 zugeführt wird. Diese sind zur Abdichtung des Molybdän-Elektrodenteils 47 gegen Luftsauorstoffeinwirkung mit einem leicht schmelzenden Glaslot versiegelt. Der Raum zwischen Kopfplatte 46 und Deckplatte 51 ist mit einer Wärmedämmung 14 versehen. An die innere Führung 56 der Hohlwelle 19 schließt sich eine Druckleitung 53 aus Platin an, die bis in die Kammer 44 führt. Durch rhythmisch wechselnde Druckimpulse durch die innere Führung 56 wird der Glasstand 57 in der Kammer 44 derart verändert, daß am Tropfring 58 ein pulsierender Schmelzenstrang entsteht, der durch die Schere 38 in Posten 39 zertrennt wird. Die Inbetriebnahme der Vorrichtung erfolgt derart, daß der mit einem Aushebemechanismus angehobene Innenkörper 7 nur noch mit dem Elektrodenteil 29 bzw. 47 in der erstarrten Schmelze 4 oder in Glasscherben steht, die den gesamten Innenraum des Außenkörpers 6 ausfüllen. Durch Hilfsbrenner 59 wird die Oberfläche der erstarrten Scnmelze 4 oder der Scherben aufgeschmolzen und so elektrisch leitfähig gemacht. Durch Anlegen einer Heizspannung zwischen Hilfselektrode 60 und der Hohlwelle 19 fließt ein Heizstrom zwischen Hilfselektrode 60 und Elektrodenteil 29 bzw. 47. Durch langsames Drehen und stetiges

Absenken des Innenkörpers 7 wird der gesamte Innenraum des Außenkörpers 6 aufgeschmolzen und die Auslaßöffnung 61 aufgetaut, d. h. die Schmelze 4 beginnt durch die Vorrichtung zu fließen. Nach dem Erreichen des normalen Betriebes bzw. dem Einstellen der Betriebsparameter ist die Gas- und die elektrische Hilfsheizung nicht mehr erforderlich und wird abgeschaltet. Zur Realisierung der elektrischen Beheizung ist vorgesehen, daß die obere Stabilisierung 23 aus einem elektrisch isolierenden, hitzebeständigen Material, z. B. bearbeitbarer Glaskeramik, besteht. Gleiches gilt für das Zwischenrohr 62 für die Luftzuführung 9'.

Tropfenform und -frequenz sowie Schmelzandurchsatz werden durch geeignete Wahl des Tropfringes 58, der Höhe und des Hubes des Innenkörpers 7 bzw. der Druckimpulse in der Kammer 44 in bekannter Weise eingestellt.

Claims (10)

1. Einrichtung zum Zuführen einer silikatischen Schmelze, insbesondere Glasschmelze, zu einem Verarbeitungsaggregat, bei der die Schmelze über eine relativ kurze Zuführung einen durch die konzentrische Ineinanderanordnung von zwei rotationssymmetrischen Körpern gebildeten Ringhohlraum zugeführt wird und bei der der Außenkörper mit einer zentralen Auslaßöffnung versehen und der Innenkörper drehbar und vertikal bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am bzw. im Außen- und/oder Innenkörper (6; 7) ein Kühlorgan (8; 8') und nach den Kühlorganen (8; 8') Mittel (14) zur Wärmedämmung um den Innenmantel des Innenkörpers (7) und den Außenmantel des Außenkörpers (6) angeordnet sind und daß dieserTeil kegelförmig oder als eine nach der Schmelze (4) zu offene mit einer Druckleitung versehene Kammer (44) abgeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane (8; 8') aus feuerfestem Material bestehen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen jedem Kühlorgan (8; 8') und der Schmelze (4) eine wärmeleitende, feuerfeste Schicht (IT; 11') befindet.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühiorgane (8; 8') mit Einstellorganen, z. B. Drosselklappen, zur Regulierung der Durchflußmenge des Kühlmittels ausgerüstet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane (8; 8') als Kühlregister ausgebildet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlregister mit Stutzen (9; 9') für die Zu- und Abführung des Kühlmittels ausgerüstet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühlregister in Sektionen unterteilt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane (8; 8') als spiralförmige Kühlkanäle gestaltet sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach jedem Kühlorgan (8; 8') Temperaturfühler (41; 41'; 42) angeordnet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane (8; 8') vorzugsweise am Einlauf der Schmelze in den Ringhohlraum (5) am bzw. im Innen- und Außenkörper (6; 7) angeordnet sind.