-
Die
Erfindung betrifft eine Schmelzwanne für eine Glasschmelze
zur Herstellung von Glas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie
einen damit ausgestatteten Schmelzofen nach dem Oberbegriff des
nebengeordneten Anspruchs.
-
Zur
Herstellung von Glas werden Schmelzaggregate z. B. in Form von sogenannten
Wannenöfen verwendet, die für einen kontinuierlichen Schmelzbetrieb
und für große Glasmengen ausgelegt sind. Eine
andere Form sind die sogenannten Hafenöfen, die eher für
den periodischen Schmelzbetrieb und kleine Glasmengen ausgelegt
sind. Insbesondere bei Wannenöfen, d. h. Schmelzöfen
mit einer für den kontinuierlichen Schmelzbetrieb ausgelegten
Schmelzwanne, ist es üblich, auf die Strömung der
Glasschmelze einzuwirken, um gewünschte Effekte zu erzielen.
Beispielsweise werden an bestimmten Bereichen der Glasschmelze Blasdüsen vorgesehen,
die Gas bzw. Luft in die Glasschmelze einblasen und somit Quellpunkte
für eine gewünschte Konvektion ausbilden. Auch
ist es bekannt, zusätzliche Heizelemente bzw. Elektroheizungen
vorzusehen, bei denen Elektroden in bestimmten Bereichen der Glasschmelze
angeordnet werden, um dort gezielt eine zusätzliche Beheizung
der Glasschmelze zu bewirken. Insgesamt sollen diese Maßnahmen der
Erhöhung der Schmelzkapazität sowie der Minimierung
von Glasfehlern dienen.
-
Aus
der Patentschrift
DD 234 262 ist
beispielsweise ein Schmelzofen der eingangs genannten Art bekannt,
der eine Schmelzwanne aufweist, in welcher mehrere Blasdüsen
in Form einer Blasdüsen-Reihe angeordnet sind und somit
ein Quellpunktgebiet in der Schmelze ausbilden. Durch die aufsteigenden
Blasen wird jedoch das am Boden der Schmelzwanne befindliche relativ
kalte Glas an die Oberfläche der Schmelze transportiert,
was die Läuterung negativ beeinflussen kann.
-
In
der Offenlegungsschrift
DE
1 933 722 wird zur Herstellung von Glas vorgeschlagen,
bestimmte Bereiche der Glasschmelze mittels einer unterhalb der
Schmelzwanne vorgesehenen Kühlanlage zu kühlen,
um den Quellpunkt zu optimieren. Die dort vorgeschlagene Kühlanlage
erzeugt einen kalten Luftstrom, der unterhalb des Wannenbodens geführt wird.
Die Anlage ist recht aufwendig gestaltet und kann lediglich eine
großflächige Kühlung des Wannenbodens
bewirken.
-
Aus
der
DE 40 39 601 A1 ist
eine Schmelzwanne bekannt, bei der Wandelemente in Gestalt von Palisaden
bzw. Palisadensteinen von hinten mit Kühlluft bespült
werden, um einer Korrosion der Palisaden entgegenzuwirken. Diese
Konstruktion erfordert das Vorsehen von Ausnehmungen in den Palisaden
und ist deshalb aufwendig.
-
In
der
DD 239 781 A1 wird
vorgeschlagen unter Verzicht einer Kühlung die Korrosion
zu reduzieren, indem die Palisadensteine mit einem abgestuften Kopfteil
versehen werden und mit verschiedenen korrosionsbeständigen
Schichten versiegelt werden. Auch diese Lösung ist recht
aufwendig zu realisieren.
-
Daher
ist es wünschenswert bei einer Schmelzwanne der eingangs
genannten Art eine effizient wirkende und kostengünstig
zu realisierende Kühlung zu Beeinflussung der Strömung
der Glasschmelze vorzusehen. Die Kühlung soll auch geeignet
sein, korrosionsanfällige Einbauten bzw. Einbauelemente,
wie z. B. Palisaden, vor Korrosion zu schützen.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Schmelzwanne bzw.
einen Schmelzofen der eingangs genannten Art weiter zu verbessern,
so dass die oben genannten Nachteile in vorteilhafter Weise überwunden
werden. Dabei soll die Strömung der Glasschmelze beeinflusst
werden können, um insbesondere der Korrosion von korrosionsanfälligen Elementen
entgegenzuwirken.
-
Gelöst
wird die Aufgabe durch eine Schmelzwanne mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch einen Schmelzofen, der
eine erfindungsgemäße Schmelzwanne aufweist.
-
Demnach
wird vorgeschlagen, dass in der Schmelzwanne mindestens ein die
Strömung der Glasschmelze beeinflussendes Kühlelement
vorgesehen ist.
-
Beispielsweise
kann das Kühlelement als ein Kühlstab ausgebildet
sein, der im Umgebungsbereich eines Wandelementes, wie z. B. einer
Palisade, angeordnet ist. Auch kann das Kühlelement so
ausgestaltet sein, dass im Umgebungsbereich eines Einbauelements,
wie z. B. eines Walls, angeordnet ist.
-
Es
wird also der Einsatz eines diskret und innerhalb der Schmelzwanne
montierbaren Kühlelements vorgeschlagen, mit dem die Strömung
sehr gezielt beeinflusst werden kann. Dies kann bereits durch die
Positionierung eines oder mehrerer Kühlelemente erzielt
werden. Auch kann die Korrosion von Wandelementen, wie z. B. Palisaden,
verringert werden, indem ein oder mehrere Kühlelemente
in die Nähe der Wandelemente positioniert werden. Das jeweilige
Kühlelement ist beispielsweise stabförmig ausgebildet,
insbesondere als ein Kühlstab ausgebildet. Das Kühlelement
bzw. der Kühlstab kann einen Zulauf und einen Ablauf für
ein Kühlmittel aufweisen, welches das Innere des Kühlelementes
durchfließt. Durch Einstellung der Durchflussgeschwindigkeit und/oder
der Kühltemperatur des Kühlmittels (z. B. Wasser)
kann die Beeinflussung auf die Strömung der Glasschmelze
noch genauer durchgeführt werden.
-
Diese
und weitere Vorteile ergeben sich auch aus den Unteransprüchen.
-
Für
den Fall, dass in der Schmelzwanne mindestens ein Einbauelement,
wie z. B. ein Wall, vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn das
mindestens eine Kühlelement in einem Abstand von etwa 1–2 Metern
zum Einbauelement angeordnet ist.
-
Für
den Fall, dass das korrosionsanfällige Element einem Wandelement,
wie z. B. einer Palisade oder dergleichen entspricht, ist es vorteilhaft, wenn
das jeweilige Kühlelement bzw. der Kühlstab in einem
Abstand von vorzugsweise 150–500 mm zu der Palisade angeordnet
ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Kühlstab eine Baulänge
von vorzugsweise 800–1200 mm aufweist, mit der der Kühlstab
in die Glasschmelze hineinragt. Vorzugsweise ist die vorgebbare
Baulänge des Kühlstabs abhängig von einer Füllstandshöhe
der Glasschmelze in der Schmelzwanne und von einem vorgebbaren Mindestabstand zwischen
der Oberfläche der Glasschmelze und dem oberen Ende des
Kühlstabs.
-
In
der Schmelzwanne können mehrere Kühlelemente,
insbesondere Kühlstäbe, vorgesehen sein, die in
einem Abstand von vorzugsweise 300–400 mm zueinander angeordnet
sind.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung näher im Detail anhand von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
wobei:
-
1 in
einer Querschnittansicht eine Schmelzwanne gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem Kühlstäbe
in der Nähe von den Palisaden der Schmelzwanne angeordnet
sind;
-
2 in
einer Draufsicht (Teilansicht) die Schmelzwanne nach 1 darstellt;
-
3 in
einer Draufsicht (Vollansicht) die Schmelzwanne nach 1 darstellt;
-
4 in
einer Teilansicht die Strömungsverhältnisse an
einer Palisade veranschaulicht;
-
5 in
einer Detailansicht den Aufbau eines Kühlstabes darstellt;
-
6 in
einer Querschnittansicht eine Schmelzwanne gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem Kühlstäbe
in einem Einbauelement (Wall) integriert sind.
-
Die 1 zeigt
eine Schmelzwanne SW für einen hier nicht dargestellten
Schmelzofen, wobei die Schmelzwanne SW von einer Glasschmelze GS
in Flußrichtung (s. auch 2 und 3)
F durchströmt wird.
-
An
den seitlichen Wandungen der Schmelzwanne SW sind Wandelemente in
Form von Palisaden PS vorgesehen. Üblicherweise bestehen
Palisaden aus einem Feuerfestmaterial, dessen mineralogische und
physikalische Eigenschaften auch die Korrosionsanfälligkeit
der Palisaden bestimmen. Es wurde festgestellt, dass die größte
Korrosion an denjenigen Stellen auftritt, welche die höchsten
Temperaturen und die höchsten Glasströmungen aufweisen.
Dies ist bei oberflächenbeheizten Wannendeckeln der Bereich
der sogenannten Glaslinie GL, das heißt der Bereich, der
an den Seitenwandungen die Oberfläche OF der Glasschmelze
GS markiert. Erfindungsgemäß wird nun zur Beeinflussung
der Strömung der Glasschmelze GS sowie zur Vermeidung von
Korrosion der Palisaden PS mindestens ein Kühlelement KE
in die Glasschmelze GS eingesetzt. In dem hier dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel nach 1, 2 und 3 werden
als Kühlelemente KE mehrere Kühlstäbe
Im Umgebungsbereich UGP der Palisaden PS angeordnet. Der vorgebbare Abstand
a zwischen Palisade PS und Kühlstäbe KE beträgt
beispielsweise 150 bis 500 mm, bevorzugt 350 mm. Der jeweilige Kühlstab
KE erzeugt eine Abwärtsströmung des Glases im
Nahbereich der Palisade PS und vermindert somit die Relativgeschwindigkeit an
den Palisaden PS mit dem Effekt, dass nur eine geringe Korrosion
auftritt. Innerhalb der Schmelzwanne SW werden, wie in 2 und 3 dargestellt,
mehrere Kühlstäbe KE in äquidistanten
Abständen b angeordnet. Dieser Abstand kann beispielsweise
300 bis 400 mm betragen. Des Weiteren wird die Baulänge
c des Kühlstabes KE vorgegeben, welche wiederum die Eindringtiefe
des Kühlstabes KE in die Glasschmelze GS bestimmt (siehe 1). Beispielsweise
beträgt die Baulänge c 950 mm bei einer Füllstandshöhe
e von 1000 mm, sodass sich zwischen der Oberfläche OF der
Glasschmelze GS und dem oberen Ende des Kühlstabes KE ein
Abstand d von 50 mm ergibt.
-
Die 2 zeigt
in einer Draufsicht einen Teil der Glasschmelze SW, nämlich
eine Hälfte der Glasschmelze GS, wobei die untere gestrichelte
Linie die Mittelachse der Schmelzwanne SW darstellt.
-
Die 3 zeigt
in einer Draufsicht die Schmelzwanne SW in einer Gesamtansicht,
wobei im Endbereich der Schmelzwanne SW noch ein Einbauelement in
Form eines Walls WL vorgesehen ist. Am Ende der Schmelzwanne SW
befindet sich eine Durchführung, aus der die Glasschmelze
GS austritt.
-
Wie
anhand der 1 bis 3 dargestellt wird,
sind bei dem ersten Ausführungsbeispiel innerhalb der Schmelzwanne
SW mehrere Kühlstäbe KE angeordnet, um in der
Nähe der Palisaden PS einen Abkühlungseffekt zu
erreichen. Insbesondere bildet sich zwischen der jeweiligen Palisade
PS und dem Kühlstab KE ein Bereich mit einem beruhigten
Strömungsgebiet RS aus (siehe 1). Der
Einsatz der Kühlstäbe KE schützt nicht
nur die Palisaden PS vor Korrosion, sondern nimmt auch direkten
Einfluss auf das Strömungsverhalten der Glasschmelze (GS)
innerhalb der Schmelzwanne SW. Beide Effekte werden sowohl von der
Position der jeweiligen Kühlstäbe KE bestimmt,
wie auch von der jeweils eingestellten Kühlleistung.
-
Anhand
der 4 ist das Strömungsverhalten der Glasschmelze
GS im oberen Bereich der Palisade PS, das heißt unterhalb
der Glaslinie GL, dargestellt.
-
Die 5 zeigt
im Näheren den Aufbau eines Kühlstabes KE. Dieser
wird von einem Kühlmittel, wie z. B. Wasser, durchflossen,
wobei jeder Kühlstab KE einen Zulauf ZL und einen Ablauf
AL aufweist. Zudem weist der Kühlstab KE eine Haltung auf,
mit der sie in der Schmelzwanne SW sicher montiert werden kann.
-
Die 6 veranschaulicht
ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem
innerhalb einer Schmelzwanne SW' mehrere Blasdüsen BD angeordnet
sind sowie ein Einbauelement in Form eines Walles (nicht näher
dargestellt), der sich z. B. im Endbereich der Schmelzwanne befindet
(vergleiche 3). Erfindungsgemäß ist
nun im Umgebungsbereich des Walls mindestens ein Kühlelement
KE' angeordnet. Dies kann durch einen oder mehrere Kühlstäbe
erreicht werden, die vorzugsweise ca. 1,5 Meter von der Mitte des
Walls entfernt angeordnet sind. In dem somit gekühlten
Umgebungsbereich des Walls bildet sich mindestens eine Abwärtsströmung ST'
des Glases aus. Das mindestens eine Kühlelement KE' an
dem Wall oder auch darin integriert angeordnet sein, um eine Kühlung
des Umgebungsbereichs und damit einhergehende Abwärtsströmungen zu
bewirkten. Beim Einsatz von Blasdüsen BD wird hingegen
eine Aufwärtsströmung des Glases zur Glasoberfläche
hin bewirkt, was dazu führt, dass relativ kaltes Glas an
die Glasoberfläche strömt und dadurch die Läuterung
von Gasen negativ beeinflusst wird. Durch Einsatz von Kühlstäben
KE, die in der Nähe des Walls angeordnet sind, wird eine
Abwärtsströmung ST' erzeugt, so dass relativ heißes
Gas von der Glasoberfläche zum Wannenboden hinströmt und
die Temperatur am Wannenboden somit erhöht wird. Der Einsatz
von Kühlstäben KE kann zusätzlich zu
dem von Blasdüsen BD oder auch alternativ zum Einsatz von
Blasdüsen BD erfolgen.
-
Die
Erfindung kann als ein Schmelzofen ausgestaltet sein, der die neben
der oben beschriebenen Schmelzwanne mit zusätzlicher Elektroden-Heizung auch
weitere Elemente aufweist, wie z. B. ein Rühraggregat und/oder
eine Läutereinheit etc., In diesem Sinne wird als Schmelzofen
eine Vorrichtung verstanden die alle wesentlichen Einheiten bis
zur Heißformgebung umfassen.
-
Bezugszeichenliste
-
-
- SW, SW'
- Schmelzwanne für
Glasschmelze
- GS
- Glasschmelze (Glasbad)
- OF
- Oberfläche
der Glasschmelze
- GL
- Glaslinie
- ST, ST'
- Strömung
der Glasschmelze
- RS
- beruhigter Strömungsbereich
- DE
- Durchführung
am Ende der Schmelzwanne
- PS
- Wandelemente in Gestalt
von Palisaden
- WL, WL'
- Einbauelement in Gestalt
eines Walls
- UBP; UWP
- Umgebungsbereich des
jeweiligen Elementes
- KE
- Kühlelemente,
hier in Gestalt von Kühlstäben
- ZL; AL
- Zulauf bzw. Ablauf
für Kühlmittel (z. B. Wasser)
- H
- Halterung
- KE'
- Kühlelement
im Umgebungsbereich eines Walls angeordnet
- BD
- Blasdüsen
- a, b, d
- vorgebbare Abstände
- c
- vorgebbare Baulänge
der Kühlstäbe
- e
- Füllhöhe
(Glasstandshöhe) der Glasschmelze in der Schmelzwanne
-
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
-
- - DD 234262 [0003]
- - DE 1933722 A [0004]
- - DE 4039601 A1 [0005]
- - DD 239781 A1 [0006]
