DE102008053704A1

DE102008053704A1 - Vorrichtung zum teilweisen Einführen in eine Schmelze

Info

Publication number: DE102008053704A1
Application number: DE102008053704A
Authority: DE
Inventors: Carsten Schumacher; Joachim Oehler; Gregor Rösel; Horst Blei; Wolfgang Schmidbauer; Andreas Richter; Frank Jürgen Druschke
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung (TEB) zum teilweisen Einführen in eine Schmelze (SM), wobei die Vorrichtung (TEB) mindestens eine Thermoelementen-Einheit (TE) aufweist, deren Spitze (S) in die Schmelze (SM) hineinragt, und eine die Thermoelementen-Einheit (TE) aufnehmende und an dem Schmelzofen befestigbare Halterung (H) aufweist, wobei die Halterung (H) zur Durchleitung eines gasförmigen Mediums (G) beschaffen ist, um in die Schmelze (SM) eingeblasen zu werden. Dadurch wird eine baueinheitliche Kombination von Thermoelementen-Funktion und Gasdüsen-Funktion geschaffen, die insbesondere den Vorteil bietet, dass an der Schmelzwanne nur eine einzige Durchführung zur Installation der Vorrichtung (TEB) erforderlich ist. Dabei kann die eine Funktion (z.B. die Temperaturmessung) zumindest temporär deaktiviert werden, ohne dass die andere Funktion (also das Gaseinblasen) davon beeinflusst wird. Außerdem ist der Wechsel von einer Funktion auf die andere bei laufendem Betrieb des Schmelzofens möglich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum teilweisen Einführen in eine Schmelze, die sich in einem Schmelzofen befindet. Außerdem betrifft die Erfindung einen mit einer solchen Vorrichtung ausgestatteten Schmelzofen sowie die Verwendung einer solchen Vorrichtung.
Es ist bekannt bei Schmelzöfen, wie z. B. bei Schmelzöfen für Glas, Vorrichtungen verschiedenster Art teilweise in die Schmelze einzuführen. Zu nennen sind hier u. a. Vorrichtungen in Gestalt von sogenannten Gasdüsen, die in die Schmelze hinein ragen, um insbesondere im unteren Bereich der Schmelze ein gasförmiges Medium einzuleiten, so dass sich nach oben aufsteigende Gas-, Wasserdampf- oder Luftblasen ausbilden, die eine Verbesserung der Glashomogenität bewirken.
Die DE 199 33 673 C2 beschreibt einen Schmelzofen, der mit solchen Vorrichtungen bzw. Gasdüsen ausgestattet ist, welche dort als „Bubbler” bezeichneten werden.
Die DE 43 13 217 C1 beschreibt ebenfalls einen Schmelzofen, der verschiedene dort als „Bubblingzellen” bezeichnete Bereiche aufweist, die jeweils mit mehreren dort als „Bubblingdüsen” bezeichneten Gasdüsen ausgestattet sind.
Es ist außerdem bekannt, Schmelzöfen mit weiteren Vorrichtungen auszustatten, die teilweise in die Schmelze hineinragen. So werden insbesondere mit Thermoelementen ausgestattete Vorrichtungen in die Schmelze eingeführt, um die in der Schmelze herrschende Temperatur zu messen bzw. die Heizung des Schmelzofens zu steuern.
Da die Schmelzöfen eine feuerfeste Schmelzwanne aufweisen, gestaltet sich die Installation und insbesondere das Durchführen mehrerer solcher Vorrichtung durch die Wandung der Schmelzwanne hindurch als recht aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Schmelzofen eine Lösung zu finden, die die oben genannten Nachteile in vorteilhafter Weise überwindet. Insbesondere soll der Installationsaufwand verringert werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Demnach wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die mindestens eine Thermoelementen-Einheit mit einer in die Schmelze hineinragenden Spitze aufweist, und die eine die Thermoelementen-Einheit aufnehmende und an dem Schmelzofen befestigbare Halterung aufweist, wobei die Halterung zur Durchleitung eines gasförmiges Mediums beschaffen ist, um in die Schmelze eingeblasen zu werden.
Dadurch wird eine baueinheitliche Kombination von Thermoelementen-Funktion und Gasdüsen-Funktion geschaffen, die insbesondere den Vorteil bietet, dass an der Schmelzwanne nur eine einzige Durchführung zur Installation der Vorrichtung erforderlich ist.
Vorgeschlagen wird auch ein Schmelzofen, der mit einer solchen Vorrichtung ausgestattet ist sowie eine Verwendung der Vorrichtung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass gerade die beiden durch eine Thermoelementen-Einheit und durch eine Gasdüse erbrachten Funktionen sehr vorteilhaft in einer baueinheitlichen Vorrichtung integriert werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also gleichzeitig als Blasdüse zum Einblasen des gasförmigen Mediums in die Schmelze wie auch zum Messen der Temperatur in der Schmelze verwendet werden.
Beispielsweise kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Funktion (z. B. Temperaturmessung) zumindest temporär deaktiviert werden, ohne dass die andere Funktion (also Gaseinblasen) davon beeinflusst wird. Außerdem ist der Wechsel von einer Funktion auf die andere bei laufendem Betrieb des Schmelzofens möglich. Zudem wird die Schmelzwanne durch die nur einmal benötigte Durchführung bzw. Bohrung weniger geschwächt und weist weniger Störstellen auf.
Weitere Vorteile ergeben sich auch aus den Unteransprüchen:
Demnach ist es vorteilhaft, wenn die Thermoelementen-Einheit eine stabförmige Gestalt aufweist und wenn die Halterung eine rohrförmige Gestalt hat, die die Thermoelementen-Einheit aufnimmt, wobei zwischen der Außenfläche des Thermoelementen-Einheit und die Innenfläche der rohrförmigen Halterung ein Spalt verbleibt, durch den das gasförmiges Mediums in die Schmelze einblasbar ist. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die rohrförmige Halterung einen runden ersten Querschnitt aufweist und wenn die stabförmige Thermoelementen-Einheit einen runden zweiten Querschnitt aufweist, der um ein vorgebbares Maß kleiner als der erste Querschnitt ist. Dadurch kann die Zufuhr des gasfömigen Mediums kontrolliert in die Schmelz eingeblasen werden.
Vorzugsweise ragt die Thermoelementen-Einheit mit seiner Spitze um ein vorgebares Maß aus der Halterung heraus. Dadurch kann vermieden werden, dass die Blasenerzeugung die für die Temperaturmessung wesentliche Spitze der Thermoelementen-Einheit ganz umschließt und thermisch abschirmt bzw. isoliert.
Es können auch mehrere Thermoelementen-Einheit vorgesehen sein, um insbesondere die Messsicherheit gegenüber Ausfall einzelner Thermoelementen-Einheit zu erhöhen. Diese können gestaffelt angeordnet sein. Auch können mehrere Thermoelementen-Einheit vorgesehen sein, die mit unterschiedlichen Eintauchtiefen in die Schmelze hineinragen.
Bevorzugt weist die Halterung einen Anschluss auf, um das gasförmige Medium zur Durchleitung in die Halterung einzuleiten. Somit ergibt sich eine effektive Konstruktion, bei der das gasförmige Medium direkt durch die Halterung in die Schmelze geleitet wird. Die Halterung bildet zusammen mit der von ihr umschlossenen Thermoelementen-Einheit eine Leitung und Düse für das gasförmige Medium aus. Alternativ kann die Halterung auch mit mindestens einer separaten Leitung für das gasförmige Medium versehen werden.
Von Vorteil ist auch, wenn die Halterung mindestens ein Befestigungsmittel aufweist, um die Thermoelementen-Einheit an der Halterung zu befestigen. In diesem Zusammenhang kann in vorteilhafter Weise die Halterung mindestens ein Dichtungsmittel aufweisen, um den Anschluss gegenüber dem Befestigungsmittel abzudichten.
Bevorzugt weist die Halterung ein Kühlungsmittel, insbesondere Kühlleitungen oder Bohrungen zum Durchleiten von Kühlflüssigkeit, auf.
Auch ist es von Vorteil, wenn die Halterung mehrere Öffnungen, insbesondere segmentierte Öffnungen, zum Einblasen des gasförmigen Mediums in die Schmelze aufweist.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung TEB, die einen Halter bzw. eine Halterung H zur Aufnahme eines Thermoelemeneten-Einheit TE aufweist. Die Thermoelementen-Einheit TE umfasst im wesentlichen ein Thermoelement, das in einem rohrförmigen Gehäuse bzw. einer Hülse mit einem Querschnitt von z. B. 2 cm untergebracht ist, wobei die Thermoelementen-Einheit TE eine Spitze S aufweist, die um einen vorgebbaren Abstand von einigen Zentimetern aus der Halterung H heraus und in die Schmelze SM hinein ragt. Die Vorrichtung TEB ist vorzugsweise im Bodenbereich einer Schmelzwanne installiert, in der sich die Schmelze SM befindet und deren Wandung hier schematisch angedeutet ist.
Die vorzugsweise senkrecht installierte Halterung H ist ebenfalls rohrförmig ausgebildet, wobei der innere Querschnitt um ein vorgebbares Maß größer als der Querschnitt der Thermoelementen-Einheit TE ist. Somit bildet sich ein ringförmiger Spalt SP aus, durch den ein gasförmiges Medium G entlang der Innenwandung der Halterung H hin zum Austrittsbereich am oberen Ende der Halterung H geleitet werden kann, um dort gezielt in die Schmelze SM eingeblasen zu werden. Die Halterung H dient somit auch als Gasdüse. Durch die Konstruktion von Thermoelementen-Einheit TE und Halterung H kann der Spalt SP gezielt dimensioniert werden.
Am unteren Ende der Halterung H ist ein Anschluss AS für eine Zuleitung vorgesehen, durch die das gasförmige Medium G zugeführt werden kann. Auch ist dort mindestens ein Befestigungsmittel F vorgesehen, mit dem die Thermoelementen-Einheit TE an der Halterung H befestigt wird. Eine Dichtung D dichtet den Anschluss AS und den Spalt für die Durchleitung des gasförmigen Mediums gegen die Befestigungsmittel F ab.
Die Halterung H besteht beispielsweise aus einem Metallrohr, das z. B. 0,5–1 m lang ist und einen Außendurchmesser von etwa 10 cm hat. In der Halterung bzw. in der Wandung des Metallrohres können auch Kühlungsmittel, z. B. in Gestalt von Kühlleitungen oder Bohrungen zum Durchleiten von Kühlflüssigkeit, vorgesehen sein (nicht dargestellt).
Mit der hier vorgeschlagenen Vorrichtung TEB, die die beschriebene Halterung H aufweist, ist sowohl eine Temperaturmessung bzw. -regelung wie auch die Eindüsung des gasförmigen Mediums in die Schmelze realisierbar. Somit ergibt sich eine vorteilhafte Kombination beider Funktion in einer baueinheitlichen Anordnung bzw. Einheit. Diese Kombination ist insbesondere für Ein- und Umschmelzprozesse bei der Glasherstellung einsetzbar, wenn kurzzeitig eine erhöhte Blasdüsenfunktion bzw. -leistung gefordert wird. Ein Wechsel zur reinen Blasdüsenfunktion oder zur reinen Thermoelementen-Funktion ist jederzeit, insbesondere auch bei laufendem Betrieb des Schmelzofens möglich. Vorteilhaft ist auch, dass zur Installation mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen nur eine verringerte Anzahl an Bohrungen im Schmelzbereich benötigt wird. Dadurch reduziert sich die Anzahl an Durchführungen im feuerfesten Material der Schmelzofen-Wandung erheblich und wird eine häufigere Materialschwächung der Schmelzwanne vermieden. Zudem reduziert sich der Wärmeentzug an den installierten Halterungen.
Die Erfindung ist besonders zur gleichzeitigen baueinheitlichen Verwendung als Blasdüse für das Einblasen von einem gasförmigen Medium in die Schmelze wie auch zum Messen der Temperatur in der Schmelze geeignet. Einige der vielen Anwendungsgebiete sind die Herstellung von Flachglas oder von flow glass.

TEB: Vorrichtung in Gestalt einer Thermoelementen-Blasdüsen-Kombination
SM: Schmelze in der Schmelzwanne eines Schmelzofens
TE: Thermoelementen-Einheit
S: Spitze der Thermoelementen-Einheit, die in die Schmelze SM hinein ragt
G: gasförmiges Medium zum Einblasen in die Schmelze
H: Halterung für die Thermoelementen-Einheit TE
AS: Anschluss für die Zuleitung des gasförmigen Mediums G
SP: Spalt (ringförmig) zur Durchleitung und zum Einblasen des gasförmigen Mediums G
F: Befestigungsmittel für die Thermoelementen-Einheit TE
D: Dichtungsmittel zur Abdichtung des Anschlusses AS und der Durchführung gegen die Befestigungsmittel F

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19933673 C2 [0003]
- DE 4313217 C1 [0004]

Claims

Vorrichtung (TEB) zum teilweisen Einführen in eine Schmelze (SM), die sich in einem Schmelzofen befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (TEB) mindestens eine Thermoelementen-Einheit (TE) mit einer in die Schmelze (SM) hineinragenden Spitze (S) aufweist, und eine die Thermoelementen-Einheit (TE) aufnehmende und an dem Schmelzofen befestigbare Halterung (H) aufweist, wobei die Halterung (H) zur Durchleitung eines gasförmiges Mediums (G) beschaffen ist, um in die Schmelze (SM) eingeblasen zu werden.
Vorrichtung (TEB) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelementen-Einheit (TE) eine stabförmige Gestalt aufweist und dass die Halterung (H) eine rohrförmige Gestalt hat, die die Thermoelementen-Einheit (TE) aufnimmt, wobei zwischen der Außenfläche des Thermoelementen-Einheit (TE) und die Innenfläche der rohrförmigen Halterung (H) ein Spalt (SP) verbleibt, durch den das gasförmiges Medium (G) in die Schmelze (SM) einblasbar ist.
Vorrichtung (TEB) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass rohrförmigen Halterung (H) einen runden ersten Querschnitt aufweist, und dass die stabförmige Thermoelementen-Einheit (TE) eine runden zweiten Querschnitt aufweist, der um ein vorgebbares Maß kleiner als der erste Querschnitt ist.
Vorrichtung (TEB) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoelementen-Einheit (TE) mit seiner Spitze (S) um ein vorgebares Maß aus der Halterung (H) herausragt.
Vorrichtung (TEB) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (H) einen Anschluss (AS) aufweist, um das gasförmige Medium (G) zur Durchleitung in die Halterung (H) einzuleiten.
Vorrichtung (TEB) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (H) mindestens ein Befestigungsmittel (F) aufweist, um die Thermoelementen-Einheit (TE) an der Halterung (H) zu befestigen.
Vorrichtung (TEB) nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (H) mindestens ein Dichtungsmittel (D) aufweist, um den Anschluss (AS) gegenüber dem Befestigungsmittel (F) abzudichten.
Vorrichtung (TEB) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (H) Kühlungsmittel, insbesondere Kühlleitungen oder Bohrungen zum Durchleiten von Kühlflüssigkeit, aufweist.
Vorrichtung (TEB) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (H) mehrere Öffnungen, insbesondere segmentierte Öffnungen, zum Einblasen des gasförmigen Mediums (G) in die Schmelze (SM) aufweist.
Vorrichtung (TEE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet die Vorrichtung zwei oder mehr Thermoelementen-Einheiten aufweist, insbesondere gestaffelt angeordnete Thermoelementen-Einheiten aufweist.
Vorrichtung (TEE) nach Anspruch 10, wobei die Spitzen der Thermoelementen-Einheiten um verschieden große Maße aus der entsprechenden Halterung herausragen, um mit verschiedene Eintauchtiefen in der Schmelze hinienzuragen.
Schmelzofen mit einer Vorrichtung (TEE) zum teilweisen Einführen in eine Schmelze (SM), die sich in dem Schmelzofen befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (TEB) mindestens eine Thermoelementen-Einheit (TE) mit einer in die Schmelze (SM) hineinragenden Spitze (S) aufweist, und eine die Thermoelementen-Einheit (TE) aufnehmende und an dem Schmelzofen befestigbare Halterung (H) aufweist, wobei die Halterung (H) zur Durchleitung eines gasförmiges Mediums (G) beschaffen ist, um in die Schmelze (SM) eingeblasen zu werden.
Verwendung einer Vorrichtung (TEB) nach Anspruch 1 als Glasdüse zum Einblasen des gasförmigen Mediums in die Schmelze (SM) und zum Messen der Temperatur in der Schmelze (SM).