DE10066126C2

DE10066126C2 - Verwendung von Kieselglas

Info

Publication number: DE10066126C2
Application number: DE10066126A
Authority: DE
Inventors: Erhard Dick; Erich Fischer; Roland Fuchs
Original assignee: Schott Ruhrglas GmbH
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1999-07-10
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2020-07-08

Abstract

Es wird ein Glasschmelze führendes Rohr (1) beschrieben, das eine hohe Temperaturhomogenität aufweist, bei dem die Sekundärblasenbildung weitgehend vermieden wird und das sich durch hohe Standzeiten auszeichnet. Als Material wird für die Herstellung der nahtlosen Glasschmelze führenden Rohre (1) Kieselglas verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Kieselglas.

Aufbau und Beheizung von Glasschmelze führenden Kanälen sind unterschiedlich und richten sich im wesentlichen danach, ob es sich um eine direkte oder indirekte Beheizung handelt.

Der Glasschmelze führende Kanal ist mit einem kreisförmigen Querschnitt, wie beispielsweise die Speiserrinne und der Speiserkopf, ausgebildet und weist ein mit der Glasschmelze in Kontakt stehendes Rohr, eine Heizeinrichtung und einen außenliegenden Isoliermantel auf.

Eine direkte Beheizung ist beispielsweise aus der DE 34 18 292 A1 bekannt, in der eine Elektrodenanordnung beschrieben wird, die in der Glasschmelze angeordnet ist. Bei einer solchen direkten Beheizung durch Eintauchen von Elektroden in die Glasschmelze bilden sich im unteren Bereich der Rinne Schlieren, so daß dieses Glas verworfen werden muß. Es sind daher in regelmäßigen Abständen Bodenabläufe vorgesehen, um dieses schlierenhaltige Glas ablaufen zu lassen, das dann dem Glaskreislauf wieder zugeführt werden muß. Hierbei ist ein nochmaliges Aufschmelzen des Glases erforderlich, was den Energieeinsatz erheblich erhöht.

Aus der EP 0 167 402 A1 ist eine Speiserrinne bekannt, bei der der Innenmantel aus Mullit besteht. Die Beheizung erfolgt mittels Elektroden, die sich oberhalb der Schmelze über die Speiserrinne erstrecken, so daß die Schmelze von oben erwärmt wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Wirkungsgrad gering ist und daß keine befriedigende Temperaturhomogenität erzielt werden kann.

Aus der DE 35 28 332 A1 ist eine Speiserrinne bekannt, mit der eine homogene Temperaturverteilung im Glasstrom angestrebt wird. Das Rinnenelement besteht aus Zirkon-Mullit oder Sillimanit, das außenseitig von elektrisch leitfähigen, wärmefesten keramischen Heizplatten umgeben ist. Die keramischen Heizplatten bestehen aus Siliciumcarbid und Aluminiumoxid. Für die Stromanschlüsse werden flache plattenförmige Elektroden aus einer Nickel-Chrom-Molybdän- Legierung verwendet. Als besondere Ausführung wird ein Rohrspeiser beschrieben, bei dem Heizplatten allseitig um ein Rinnenelement angeordnet sein können. Der Innenmantel wird aus zwei rechteckigen Rohrelementen gebildet, so daß zwei Fugen vorhanden sind, die für die Glasschmelze korrosionsanfällig sind. Aufgrund der rechteckigen Form der Rohrelemente werden ebene Heizplatten verwendet, die allerdings den Nachteil haben, daß aufgrund der unterschiedlichen Abstände zur Glasschmelze Temperaturinhomogenitäten auftreten können.

Aus der DE-PS 24 61 700 sind Speiserkanäle bekannt, die mit einem feuerfesten Material ausgekleidet sind. Gegen die Außenwand des feuerfesten Materials werden Elektroden angelegt, die beispielsweise aus Nickel-, Chrom- oder Molybdän-Stählen bestehen. Nach außen erfolgt eine Abdichtung mittels einer Isolationsschicht. Bei hohen Temperaturen wird das feuerfeste Material elektrisch leitend, so daß es möglich ist, Strom durch das feuerfeste Material hindurchzuschicken und dieses aufzuheizen. Zur gleichmäßigen Beheizung werden die Elektroden entsprechend der Form des Speisers angeordnet. Diese Beheizung weist allerdings den Nachteil auf, daß infolge einer nie auszuschließenden Rißbildung im feuerfesten Material der einzelne Stromweg durch das Eindringen von Glas in den Riß beeinflußt wird. Es erfolgt dadurch eine Energiekonzentration im Riß und damit eine weitere Ausspülung und Vergrößerung des Risses. Als Folge davon treten Inhomogenitäten in der Glastemperatur auf. In einer besonderen Ausführungsform wird eine Speiserrinne mit kreisförmigem Querschnitt beschrieben, wobei jedoch der Innenmantel ebenfalls aus zwei Halbschalen gebildet wird, so daß dementsprechend auch zwei Fugen vorhanden sind, welche einen Glasaustritt bei hohen Anwendungstemperaturen nicht ausschließen.

Der durch die Fugen gebildete Spalt wird außerdem durch Korrosionseffekte vergrößert. Man spricht hier auch vom sogenannten Spreitungsdruck, den die Glasschmelze ausübt.

Ferner entstehen durch die Beheizung des feuerfesten Materials vagabundierende Ströme, die wiederum das feuerfeste Material angreifen können. Die Zersetzung des Materials wird dadurch begünstigt, was die Standzeit der Rinne beeinträchtigt. Außerdem führen direkte Stromeinleitungen in das feuerfeste Material zu sogenannter Sekundärblasenbildung in Gläsern ohne polyvalente Ionen. Es handelt sich hierbei um Sauerstoffblasen, die die Glasqualität beeinträchtigen.

Das Auftreten von vagabundierenden Strömen kann unterdrückt werden, indem die Speiserrinne mittels um den Innenmantel angeordneten Heizwendeln beheizt wird, wie man der US 3 078 695 sowie für kleine Glasdurchsätze der US 3 466 160 und der JP H 06-345443 A entnehmen kann.

Mit den bisher bekannten Speiserrinnen ist es außerdem nicht möglich, Glasschmelzen zu führen, deren Schmelzpunkt über 1500°C liegt, weil die herkömmlichen Materialien für den Innenmantel nicht die erforderliche Beständigkeit aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rohr zu schaffen, das eine hohe Temperaturhomogenität aufweist, bei dem die Sekundärblasenbildung weitgehend vermieden wird und das sich durch hohe Standzeiten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird mit einem eine Glasschmelze führenden Rohr gelöst, bei dem für das in Umfangsrichtung nahtlose Rohr Kieselglas verwendet wird.

Kieselglas besitzt hervorragende Eigenschaften bezüglich der Beständigkeit gegenüber der Glasschmelze, wenn der Alkalianteil der Glasschmelze unter 5% liegt. Die Temperaturbeständigkeit reicht bis in den Temperaturbereich über 1500°C. Kieselglas läßt sich durch Gießverfahren zu Rohren verarbeiten.

Die Verwendung von nahtlosen Rohren bietet den Vorteil, daß ein Glasaustritt verhindert und die Korrosionsgefahr verringert wird. Dieses Rohr wird nicht vom Heizstrom durchflossen, so daß bei einer eventuellen Rißbildung keine hohen Energiekonzentrationen auftreten können, die zu einer Verstärkung der Rißbildung führen kann. Die Standzeit des Kanals wird dadurch erheblich vergrößert und die Temperaturhomogenität wird ebenfalls verbessert.

Hierzu trägt auch bei, daß die Heizeinrichtung das Rohr umschließt, so daß der Wärmeeintrag überall gleich groß ist. Denn die Wanddicke des Rohres ist in Umfangsrichtung konstant.

Mehrere erfindungsgemäße Kanäle können hintereinander angeordnet werden und mit feuerfestem Mörtel oder feuerfestem Klebstoff miteinander verbunden werden, so daß beliebig lange Speiserrinnen oder andere Glasführungseinrichtungen gebaut werden können. Außerdem lassen sich mit den erfindungsgemäßen Rohren Speiserrinnen oder andere Glasführungseinrichtungen bauen, die einen Glasdurchsatz von bis zu 40 Tonnen/Tag erlauben.

Vorteilhafterweise weist die Heizeinrichtung Heizstäbe aus Molybdändisilicid auf, die parallel zur Rohrachse beabstandet um das Rohr angeordnet sind. Ein Kontakt mit dem nahtlosen Rohr findet bei dieser Ausführungsform nicht statt. Die Erwärmung erfolgt durch Strahlungsheizung.

Die Heizstäbe sind vorzugsweise in keramischen Distanzringen gelagert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Heizeinrichtung und der Isoliermantel in Strahlungsmodulen integriert, die Heizwendeln aus Molybdändisilicid aufweisen.

Vorzugsweise besteht der Isoliermantel bei diesen Strahlungsmodulen aus vakuumgeformtem Keramikfasermaterial.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Heizeinrichtung eine Heizmanschette aus Platin oder Platinlegierung sein, die das Rohr umschließt.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kanals,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Kanal gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In der Fig. 1 ist ein Kanal perspektivisch dargestellt, der im Zentrum ein nahtloses Rohr 1 mit in Umfangsrichtung konstanter Wanddicken aus Kieselglas aufweist. Um das Rohr 1 sind insgesamt sechs Heizstäbe 3 angeordnet, deren Ausrichtung parallel zur Längsachse des Rohres 1 verläuft. Die Heizstäbe bestehen aus Molybdändisilicid und sind über eine elektrische Anschlußvorrichtung 5, die nach außen herausgeführt wird, an eine Spannungsquelle 6 angeschlossen.

Da es sich bei dieser Anordnung um eine Strahlungsheizung handelt, sind die Heizstäbe in Distanzringen 2 aus Keramikmaterial beabstandet zur Außenfläche des Rohres 1 angeordnet. Diese Distanzringe 2 stellen auch einen Abstand zum außenliegenden Isoliermantel 4 her, der aus herkömmlichen Isoliermaterialien bestehen kann.

Die durch die Länge der Heizstäbe 3 definierten Heizabschnitte können der Länge des Rohres 1 entsprechen, sie sind jedoch in der Regel kürzer als das Innenrohr 1, um die Temperaturen längs des Rohres individuell einstellen zu können. Vorteilhafterweise wird man das nahtlose Rohr 1 möglichst lang ausführen, um bei einer vorgegebenen Gesamtlänge möglichst wenige Übergänge zu haben. Eine Verbindung von Rohren, beispielsweise zum Ziehkopf (Speiserkopf), oder zu Rohren untereinander, kann über plangeschliffene Flansche (nicht dargestellt) erfolgen, die unter Druckspannung stehen und somit ein Austreten von Glas verhindern.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der das nahtlose Rohr 1 aus Kieselglas besteht. Das nahtlose Rohr 1 wird von einer Heizmanschette 13 umschlossen, die aus Platin oder einer Platinlegierung wie Platinrhodium bestehen kann. Die Heizmanschette ist ebenfalls an eine Spannungsversorgung 6 angeschlossen.

Die Ausführungsformen können mit Rohrdurchmessern ausgebildet sein, die einen Glasdurchsatz bis zu 40 Tonnen/Tag erlauben. Außerdem können mehrere Exemplare hintereinander angeordnet werden und die Rohre 1 mit feuerfestem Mörtel oder feuerfestem Klebstoff miteinander verbunden werden, um beliebig lange Speiserrinnen aufzubauen.

Bezugszeichen

1

Rohr

2

Keramikdistanzringe

3

Heizstab

4

Isoliermantel

5

elektrisches Anschlußelement

6

Spannungsversorgung

13

Heizmanschette

Claims

1. Verwendung von Kieselglas für nahtlose, Glasschmelze führende Rohre (1).

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Rohre (1) von einer Heizeinrichtung und einem Isoliermantel (4) umschlossen sind.

3. Verwendung gemäß Anspruch 2, wobei die Heizeinrichtung Heizstäbe (3) aus Molybdändisilicid aufweist, die parallel zur Rohrachse beabstandet um das Rohr (1) angeordnet sind.

4. Verwendung gemäß Anspruch 3, wobei die Heizstäbe (3) in keramischen Distanzringen (2) gelagert sind.

5. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Isoliermantel (4) aus vakuumgeformtem Keramikfasermaterial besteht.

6. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Heizeinrichtung und der Isoliermantel (4) in Strahlungsmodulen integriert sind, die Heizwendeln aus Molybdändisilicid aufweisen.

7. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Heizeinrichtung eine Heizmanschette (13) aus Platin oder Platinlegierung aufweist, die das Rohr (1) umschließt.