DE102009036007B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Glasschmelzen mit einem Schmelzschacht - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Glasschmelzen mit einem Schmelzschacht Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Glasschmelzen in einem Schmelzschacht (1), unter dem ein Auffangbecken (11) für die Schmelze angeordnet ist, mit einem Konditionierteil (15), das über einen ersten Durchlass (14) mit dem Auffangbecken (11) verbunden ist, und mit einem zweiten Durchlass (19), der mit einem Strömungskanal (34) für die Abgabe der Schmelze verbunden ist. Zur Lösung der Aufgabe, bei bedarfsabhängiger Regelung des Durchsatzes möglichst kleine Veränderungen der Lagen der Schmelzenspiegel (20, 21, 33) zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass a) mindestens einem der Durchlässe (14, 19) ein Regelkörper (28) zugeordnet ist, mit dem der Durchsatz des Glases veränderbar ist, b) dass im Strömungskanal (34) ein Sensor (32) zur Erfassung des Schmelzenspiegels (33) angeordnet ist, und dass c) der Sensor (32) dem jeweiligen Regelkörper (28) aufgeschaltet ist. Dabei kann der Regelkörper (28) entweder in dem Durchlass (14) zwischen dem Auffangbecken (11) und dem Konditionierteil (15) oder in dem Durchlass (19) zwischen dem Konditionierteil (15) und dem Strömungskanal (34) angeordnet sein.

Description

  • Die Erfindung betriff eine Vorrichtung zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut mit einem Schmelzschacht, in dem das Beschickungsgut gasdurchlässig auf einem Rost stapelbar ist, unter dem sich Brenner für die Zufuhr von Schmelzwärme zum Beschickungsgut befinden und unter dem ein Auffangbecken für die Schmelze angeordnet ist, mit einem Konditionierteil, das über einen ersten Durchlass mit dem Auffangbecken des Schmelzschachtes verbunden ist, und mit einem zweiten Durchlass, der mit einem Strömungskanal für die Abgabe der Schmelze an eine Vorrichtung für die Verarbeitung der Schmelze zu Glasprodukten verbunden ist.
  • Die Technologie der Glasherstellung ist sehr komplexer Natur. Sie unterliegt Grundsätzen der Physik, der Chemie, der Thermodynamik, der Thermokinetik, der Statik und der Geometrie der Schmelzenbehälter und – nicht zuletzt – gesetzlichen Veordnungen über den Schutz der Menschen und der Umwelt gegen Schadstoffe, für die Energieeinsparung und der Preisgestaltung. Die Herstellverfahren beruhen in der Regel auf einer Überschreitung einer Temperatur von 1.500°C, und das entspricht der Weissglut. Wichtig ist dabei, dass die Komponenten und Parameter in komplexen Wechselwirkungen zu einander zu bewerten sind und oft auch kontrovers aufeinander einwirken.
  • Weitere schwerwiegende Probleme treten auf bei Beschickungsgut aus Gemischen aus mehrereren Komponenten, sogenannten Vielkomponentensystemen, die auch in verpresstem bzw. brikettiertem Zustand eingesetzt werden können. Hierbei spielen die Schmelztemperaturen und Viskositäten aller Komponenten und die Verweilzeiten eine Rolle. Bei vielen Gläsern spielt die Verwendung von Quarzsand eine entscheidende Rolle.
  • Dies ist auch zu beachten aus der Sicht der Hersteller von Glasprodukten wie Haushaltsglas und Behälterglas wie Trinkgläser und Flaschen, Flachglas und auch aus der Sicht der Hersteller der Glasschmelzanlagen, die Teile komplizierter Fabriken mit einer grossen Anzahl von Peripheriegeräten und Gebäuden sind und nicht gerade einfache Wannen wie eine Badewanne. Die ist um so bedeutender, als es sich bei Glasschmelzanlagen um langlebige Investitionsgüter handelt, die auch gewartet und ggf. repariert werden müssen.
  • Eine besonders knifflige Rolle spielen hierbei Behältergläser wie Trinkgläser, Flaschen und andere Geschirrteile, insbesondere aber das grossflächige Flach- oder Floatglas, weil es sich hier um Produkte handelt, in denen Fehler wie Eintrübungen durch Minipartikel, Gasblasen, Schlieren, Verfärbungen und Farbabweichungen durch Verbrennungsprodukte sowie Dickenunterschiede auf Dauer in der Durchsicht sichtbar bleiben. Bei Flachglas für die Herstellung von Solarelementen ergeben sich noch weitere Probleme: Da das Flachglas hierfür als Substrat für die Beschichtung mit entsprechenden Solarschichten dient, muss der elektrische Widerstand des Glases kleinstmöglich sein, so dass eine weitgehende Freiheit von leitfähigen Komponenten wie z. B. Eisenverbindungen erforderlich ist.
  • Glasschmelzprozesse selbst sind durch weitere wesentliche Probleme belastet: in vielen Fälle muss der Schmelzanlage ein Gemisch aus einer Vielzahl von Komponenten – in der Regel mehr als drei – zugeführt werden, Diese Komponenten reagieren auf den Aufheizvorgang sehr unterschiedlich: Es gibt Komponenten mit sehr unterschiedlichen Schmelztemperaturen, Festkörperreaktionen zwischen den Komponenten und eutektische Schmelzen, und es gibt am Ende, vorzugsweise bei Gebrauchsglas, einen hohen Anteil einer schwer schmelzenden Komponente, dem Quarzsand. Solcher Sand, der vorher im Aufheizprozess nicht über Festkörperreaktionen und Eutektika frühzeitig in die Schmelze übergeführt werden konnte, muss durch Diffusionsvorgänge langsam in der Schmelzumgebung gelöst werden. Die Glasschmelze hat zudem eine um Grössenordnungen höhere Viskosität als z. B. eine Metallschmelze. Dies bedeutet, dass Auflösungsvorgänge, die auf Diffusion beruhen, noch langsamer ablaufen. Daher muss in der konventionellen Schmelztechnik ein grosses Schmelzvolumen vorgehalten werden, in dem die Auflösungs- und Homogenisierungsvorgänge stattfinden können. Das Aufschmelzverhalten und die hohe Viskosität der Schmelze – auch bei hohen Temperaturen – kennzeichnen den Prozess und zwingen dazu, die Schmelzanlagen mit niedriger spezifischer Belastung zu betreiben. Mit der zumindest weitgehenden Ausschaltung solcher Probleme befasst sich die vorliegende Erfindung.
  • Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zur Verbesserung der Wärmeübertragung und der Wärmebilanz beim Schmelzen von Glas, sogenannte Kupolöfen zu verwenden, die ursprünglich zum Schmelzen von Metallen entwickelt wurden. Solche Kupolöfen mit einem Schacht sind beispielhaft in der US 4 877 449 A offenbart. Hierbei wird das zunächst feste Beschickungsgut in Form einer Materialsäule auf einem gekühlten Rost gelagert und im Gegenstrom durch Brenngase aufgeheizt und aufgeschmolzen, die durch Brenner unterhalb des Rostes erzeugt werden. Die Schmelze wird unterhalb des Rostes in einer Wanne mit konstruktiv festgelegtem Füllstand aufgefangen.
  • Bei einem der Ausführungsbeispiele der US 4 877 449 A (2) ist der Schmelzschacht über einem Auffangbecken angeordnet, das seitlich über den Schachtquerschnitt übersteht, durch Trennwände mit Kanälen in Schmelzenkammern untrerteilt ist, und in dem auch Nachbehandlungen wie Konditionierungen, Läuterungen etc. durchgeführt werden können. Regeleinrichtungen zur Regelung der Füllstände in den einzelnen Kammern sind jedoch nicht offenbart. Die Praxis verlangt aber maximale Höhenschwankungen von weniger als 1 mm.
  • Ferner führt die Abfuhr grosser Gasmengen durch die gesamte Materialsäule im Schmelzschacht unterhalb des Rostes zu einem Druckstau, der bedeutend über dem Umgebungsdruck liegt. Dieser Druck ist aber wiederum verantwortlich für die Löslichkeit der Gase in der Schmelze und für deren Entgasungsverhalten. Die Freiheit der Schmelze von Gasen ist aber eine zwingende Forderung für die meisten Anwendungen. Dies wird auch in der US 4 877 449 A ausdrücklich eingeräumt.
  • Durch die GB 987 106 A ist es bekannt, Schmelzenspiegel von Glas in einem Schmelzofen und einer Nachbehandlungswanne wahlweise durch Bauprinzipien auf gleiche oder unterschiedliche Pegelstände einzustellen. Soweit es sich um unterschiedliche Pegelstände handelt, geschieht dies durch ein höhenverstellbares Wehr 22, dessen Abstand von der Wannendecke durch schwimmfähige, in Nuten geführte Einstellblöcke 27 einstellbar ist. Diese Einstellmöglichkeit ist jedoch weder von aussen, noch während des Schmelzbetriebes und damit kurzzeitig möglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, durch die beim Erschmelzen von Gläsern aus Beschickungsgut mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung bei guter Energiebilanz und hoher Betriebssicherheit sowie bei möglichst kleinen Veränderungen der Schmelzenspiegel auf dem Gesamtlaufweg der Schmelze durch die Vorrichtung trotz bedarfsabhängiger Regelung des Durchsatzes pro Zeiteinheit zumindest weitgehend saubere, blasen- und schlierenfreie und homogene Glasschmelzen für unterschiedliche Endprodukte erhalten werden können.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs angegebenen Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch, dass
    • a) mindestens einem der Durchlässe ein Regelkörper zugeordnet ist, mit dem der Durchsatz des Glases veränderbar ist,
    • b) dass im Strömungskanal ein Sensor zur Erfassung des Schmelzenspiegels angeordnet ist, und dass
    • c) der Sensor dem jeweiligen Regelkörper aufgeschaltetet ist.
  • Hierdurch werden folgende Vorteile erzielt:
    Beim Erschmelzen von Gläsern aus Beschickungsgut mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, beispielsweise in Form von Vielkomponentensystemen, werden in einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung bei guter Energiebilanz und hoher Betriebssicherheit sowie bei bedarfsabhängiger Regelung des Durchsatzes pro Zeiteinheit möglichst kleine Veränderungen der Lagen der Schmelzenspiegel auf dem Gesamtlaufweg der Schmelze und zumindest weitgehend saubere blasen- und schlierenfreie und homogene Glasschmelzen für die Weiterverarbeitung zu unterschiedlichen Endprodukten erhalten. Dazu gehören Behälterglas, Floatglas, Faserglas und Borosilikatglas, einschliesslich solcher Gläser, bei denen schwer schmelzender Quarzsand die Hauptkomponente des Beschickungsguts darstellt.
  • Es ist im Zuge der weiteren Augestaltung der Vorrichtung besonders vorteilhaft, wenn – entweder einzeln oder in Kombination –:
    • • die Schmelzenspiegel im Auffangbecken des Schmelzschachtes, im Konditionierteil und im Strömungskanal durch den Regelkörper auf die gleiche Höhenlage einstellbar sind,
    • • der Regelkörper in dem Durchlass zwischen dem Auffangbecken des Schmelzschachtes und dem Konditionierteil angeordnet ist,
    • • der Regelkörper in dem Durchlass zwischen dem Konditionierteil und dem Strömungskanal angeordnet ist,
    • • das Ende des jeweiligen Durchlasses nach oben geführt und mit einer Kegelfläche versehen ist, mit der der Regelkörper zusammenwirkt, der eine zur Kegelfläche des Durchlasses komplementäre Regelfläche aufweist,
    • • der Regelkörper einen Kern besitzt, der von einer Schicht aus einem Edelmetall umgeben ist,
    • • der obere Rand der Kegelfläche des jeweiligen Durchlasses in einer waagrechten Bodenfläche des zugehörigen Schmelzenbehälters angeordnet ist,
    • • der Regelkörper koaxial an einer Kolbenstange befestigt ist, die mit einer Stelleinrichtung verbunden ist, der der Sensor aufgeschaltet ist,
    • • die Achsen von Kolbenstange und Regelkörper senkrecht zum Schmelzenspiegel ausgerichtet sind,
    • • der Konditionierteil in einer Seitenwand mit einem Auslass versehen ist, dessen Unterkante im Bereich des Schmelzenspiegels angeordnet ist,
    • • der Strömungskanal in einer Seitenwand mit einem Auslass versehen ist, dessen Unterkante im Bereich des Schmelzenspiegels angeordnet ist, und/oder, wenn
    • • die Heizleistung der Brenner im Schmelzschacht durch den Sensor regelbar ist.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut mittels eines Schmelzschachtes, in dem das Beschickungsgut gasdurchlässig auf einem Rost gestapelt und von unten durch Brenner beheizt wird, wobei die Schmelze unter dem Rost in einem Auffangbecken aufgefangen und anschliessend mittels eines ersten Durchlasses einem Konditionierteil und danach über einen zweiten Durchlass einem Strömungskanal zugeführt wird, von dem aus die Schmelze an eine Vorrichtung für die Verarbeitung zu Glasprodukten abgegeben wird.
  • Die Lösung der gleichen Aufgabe und die Erzielung der gleichen Vorteile erfolgt bei dem vorstehend angegeben Verfahren erfindungsgemäss dadurch, dass der Füllstand der Schmelze im Strömungskanal durch einen Sensor für die Erfassung des Schmelzenspiegels bestimmt wird, und dass dieser Sensor einen Regelkörper betätigt, mit dem der Durchsatz der Schmelze vom Auffangbecken zum Konditionierteil und von dort zum Strömungskanal in Abhängigkeit vom Füllstand verändert wird.
  • Es ist im Zuge der weiteren Augestaltung des Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn – entweder einzeln oder in Kombination –:
    • • die Schmelzenspiegel im Auffangbecken des Schmelzschachtes, im Konditionierteil und im Strömungskanal durch den Regelkörper auf die gleiche Höhenlage eingeregelt werden,
    • • die Mengenströmung der Schmelze durch den Abstand einer Kegelfläche, die am Ende des Durchlasses angeordnet ist, von einer hierzu komplementären Regelfläche geregelt wird,
    • • der Regelkörper koaxial durch eine Kolbenstange geführt und durch eine Stelleinrichtung verstellt wird, der die Signale des Sensors zugeführt werden,
    • • bei einer Unterbrechung der Glasentnahme aus dem Strömungskanal überschüssiges Glas im Konditionierteil durch einen Auslass in einer Seitenwand abgezogen wird, dessen Unterkante im Bereich des Schmelzenspiegels angeordnet ist,
    • • bei einer Unterbrechung der Glasentnahme aus dem Strömungskanal überschüssiges Glas im Strömungskanal durch einen Auslass in einer Seitenwand abgezogen wird, dessen Unterkante im Bereich des Schmelzenspiegels angeordnet ist, und/oder, wenn
    • • die Heizleistung der Brenner im Schmelzschacht durch den Sensor geregelt wird.
  • Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und deren Wirkungsweisen und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der schematischen Darstellungen in den 1 bis 5 näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen senkrechten Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anlage mit einem Schmelzschacht mit einem nachgeschalteten Konditionierteil und einem daran angeschlossenen Auslassbehälter, wobei die Regeleinrichtung zwischen dem Auffangbecken und dem Konditionierteil angeordnet ist,
  • 2 einen Ausschnitt aus 1 in vergrössertem Massstab,
  • 3 ein Regeldiagramm mit einer möglichen Bewegung des Regelkörpers im Übergangsbereich nach 2 und
  • 4 einen senkrechten Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel analog 1, wobei die Regeleinrichtung zwischen dem Konditionierteil und dem Strömungskanal angeordnet ist,
  • 5 einen senkrechten Querschnitt durch den Konditionierteil entlang der Ebene E-E in 4.
  • Gemäss 1 besitzt der senkrechte Schmelzschacht 1 ein Mantelteil 2, auf dem ein Übergangsstück 3 mit einer Beschickungsvorrichtung 4 angeordnet ist, zu der ein Trichter 5 und eine Schleuse 6 zur dosierbaren Einspeisung von Beschickungsgut 7 gehören. Das Übergangsstück 3 ist mit einer Abgasleitung 8 versehen, die die gesamten Abgase zur Atmosphäre leitet, ggf. über einen Saugzug und eine Reinigungseinrichtung, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Das Mantelteil 2 kann sowohl zylindrisch als auch polygonal ausgebildet sein.
  • In dem Mantelteil 2 befindet sich ein kühlbarer Rost 9, der das Beschickungsgut 7 gasdurchlässig abstützt. Unterhalb des Rostes 9 befinden sich Brenner 10, die über hier nicht gezeigte Leitungen an Quellen für fossile Brennstoffe und Oxidantien wie Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder technisch reinen Sauerstoff angeschlossen sind. Auf dem Umfang des Mantelteils 2 können auch mehr als zwei Brenner 10 angeordnet sein.
  • Durch die nach oben strömenden Brenngase der Brenner 10 wird die Säule von Beschickungsgut 7 derart aufgeheizt, dass die Temperatur nach unten hin bis zur Schmelztemperatur zunimmt und die Glasschmelze in ein Auffangbecken 11 abtropft, auf das der Schmelzschacht 1 aufgesetzt ist. Zwischen dem Mantelteil 2 und dem Auffangbecken 11 befindet sich eine Trennfuge 12, so dass das Mantelteil 2 mit allen An- und Einbauten zu Wartungs- und Reparaturzwecken abgenommen werden kann.
  • Von Bedeutung ist dabei die Charakteristik und Regelbarkeit der Brenner 10, die als Strahlungsbrenner ausgebildet sein sollen. Nach Möglichkeit soll dabei die gesamte Heizleistung oberhalb der Glasschmelze zu mindestens 75% aufgebracht werden, nach Möglichkeit vollständig, d. h. zu 100%. Hierbei ist zu beachten, dass sich die Strahlungsleitfähigkeiten von Glasschmelzen erheblich unterscheiden können. Einige Glaszusammensetzungen verhalten sich gegenüber der Strahlung der Verbrennungsgase hochtransparent, andere absorbieren bereits an der Oberfläche einen Grossteil der Strahlungsenergie. Für den ersten Fall kann eine vorsorglich eingebaute elektrische Heizquelle vorteilhaft sein, im zweiten Fall ist sie entbehrlich.
  • Das Auffangbecken 11 besitzt einen Boden 11a, durch den eine Gruppe von Heizelektroden 13 geführt ist, von denen mindestens die Oberflächen aus glasresistenten Werkstoffen wie Mo, Pt, Zn bestehen. Diese erzeugen im absinkenden Glas eine Gegenströmung, durch das ein etwaiges Absinken von Komponenten verzögert oder verhindert wird. Z. B. wird durch den Rost 9 fallendes festes Beschickungsgut durch Aufschmelzen in die Glasschmelze integriert. Die besagten Elektroden 13 können auch durch die Seitenwände des Auffangbeckens 11 geführt sein.
  • Über einen Durchlass 14 ist das Auffangbecken 11 mit einem Konditionierteil 15 verbunden, der eine Wanne 16 mit einem Boden 17, ein Oberteil 18 und einen weiteren Durchlass 19 besitzt. Der Boden 17 kann – wie dargestellt – eben ausgebildet sein oder eine Schwelle besitzen. In dem Auffangbecken 11 und in der Wanne 16 sind durch konstruktive Massnahmen zwei Schmelzenspiegel 20 und 21 festgelegt, die sich auf annähernd gleicher Höhe befinden und auch gehalten werden.
  • In dem Oberteil 18 befinden sich auf beiden Seiten oberhalb des Schmelzenspiegels 21 und in Querstromanordnung zwei Gruppen von Brennern 22, Diese dienen zur weiteren Beheizung und Konditionierung der Glasschmelze. Durch eine Trenneinrichtung 23, die aus Wandungsteilen von Schmelzschacht 1 und Konditionierteil 15 besteht, werden oberhalb der Schmelzenspiegel 20 und 21 zwei Gasräume 24 und 25 gebildet, die nur durch die Abgasleitung 8 verbunden sind.
  • Die 1 und 2 zeigen unter Verwendung und Fortschreibung der bisherigen Bezugszeichen, dass der Durchlass 14 in einen senkrecht nach oben gerichteten Kanal 26 übergeht, der in einer sich nach oben erweiternden Kegelfläche 27 endet. In diese ist ein Regelkörper 28 hinein bewegbar, der an seiner Unterseite, eine zur Kegelfläche 27 komplementäre Regelfläche 29 besitzt. Der Regelkörper 28 ist über eine Kolbenstange 30 mit einer Stelleinrichtung 31 verbunden, an die ein Sensor 32 für die Höhenlage eines weiteren Schmelzenspiegels 33 angeschlossen ist. Die Kegelfläche 27, der Regelkörper 28 und die Schmelze mit dem Schmelzenspiegel 21 befinden sich innerhalb des Konditionierteils 15. Der Sensor 32 hingeben befindet sich innerhalb eines Strömungskanals 34, dessen rechtes Ende zu einem hier nur angedeuteten Bodenauslass 34a führt, dem die Schmelze zur Weiterverarbeitung entnommen wird.
  • Hervorzuheben ist hierbei, dass zwischen der Kegelfläche 27 und der Regelfläche 29 eine Art Kegelspalt gebildet wird, durch die die Regelgenauigkeit wesentlich gesteigert wird. Ferner liegt der obere kreisförmige Rand der Kegelfläche 27 innerhalb der ebenen Bodenfläche des zugehörigen Schmelzenbehälters, wodurch die Strömung allmählich in die Waagrechte umgelenkt und vergleichmässigt wird, wodurch ausserdem eine Ausbildung von Wirbel, und Schlieren unterdrückt wird. Dies gilt natürlich auch für die Anordnung nach 4.
  • Die Regelcharakteristik wird anhand des Diagramms in der 3 näher erläutert. Auf deren Abszisse X ist ein Regelbereich 35 dargestellt, auf der Ordinate Y durch zwei gestrichelte Linien ein Regelbereich für die Vertikal bewegung des Regelkörpers 28 und durch die ausgezogene Linie die tatsächliche Bewegung bzw. der Hub des Regelkörper 28. Diese Bewegung zeigt zwei kritische Grenzwerte 36 und 37. Die Regelung des Schmelzenspiegels kann nun in zwei Stufen erfolgen: Geringe Schwankungen des Schmelzenspiegels 33 werden in kurzen Zeitintervallen mit dem Regelkörper 28 ausgeglichen. Dessen Stellung wird vorzugsweise innerhalb des schraffierten Regelbereichs 35 gehalten. Erreicht nun die Stellung des Regelkörpers 28 den unteren Grenzwert 36 oder den oberen Grenzwert 37, so wird die Heizleistung im Schmelzschacht 1 entweder erhöht oder gesenkt. Dies geschieht durch den gleichen Sensor 32, der über eine weitere Steuerleitung 38 hier nicht gezeigten Stellgliedern für die Beheizung des Schmelzschachtes durch die Brenner 10 und/oder die Elektroden 13 aufgeschaltet ist (1).
  • Die 4 zeigt unter Beibehaltung der bisherigen Bezugszeichen einen senkrechten Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel in Analogie zu 1, wobei das Strömungsprinzip auch hier der 2 entspricht. In diesem Fall ist die Regeleinrichtung zwischen dem Konditionierteil 15 und dem Strömungskanal 34 angeordnet. Die Kegelfläche 27, der Regelkörper 28, der Sensor 32 und die Schmelze mit dem Schmelzenspiegel 33 befinden sich innerhalb des Strömungskanals 34, dessen rechtes Ende zu einem hier nicht gezeigten Bodenauslass führt, dem die Schmelze zur Weiterverarbeitung entnommen wird.
  • Das Füllvolumen des Strömungskanals 34 für die Glasschmelze ist dabei so bemessen, dass portionsweises Glasentnehmen nicht zu störenden Lageänderungen des Schmelzenspiegel 33 führen. Der Regelkörper 28 kann einen Kern aus Molybdän besitzen, der teilweise oder vollständig mit einem Blech aus einem Edelmetall umgeben ist, er kann aber auch aus Keramik mit einer Beschichtung aus einem Edelmetall oder nur aus Keramik bestehen.
  • Die 5 zeigt einen Vertikalschnitt quer zur Hauptströmungsrichtung des Glases entlang der Ebene E-E in 1. Eine Seitenwand des Konditionierteils 15 ist mit einem Auslass 39 versehen, dessen Unterkante 40 im Bereich der Flüssigkeitsspiegel 21 und 33 liegt. Für den Fall dass es zu einer kurzfristigen Unterbrechung der Glasentnahme kommt, dient dieser zum Aus- oder Überlauf von Schmelze. Der Auslass 39 ist mit einer Heizquelle 41 versehen, die aus einem Brenner oder einer Elektrode bestehen kann. Ein solcher Auslass 39 kann wahlweise oder zusätzlich auch in einer Seitenwand des Strömungskanals 34 angeordnet sein.
  • 1
    Schmelzschacht
    2
    Mantelteil
    3
    Übergangsstück
    4
    Beschickungsvorrichtung
    5
    Trichter
    6
    Schleuse
    7
    Beschickungsgut
    8
    Abgasleitung
    9
    Rost
    10
    Brenner
    11
    Auffangbecken
    11a
    Boden
    12
    Trennfuge
    13
    Heizelektroden
    14
    Durchlass
    15
    Konditionierteil
    16
    Wanne
    17
    Boden
    18
    Oberteil
    19
    Durchlass
    20
    Schmelzenspiegel
    21
    Schmelzenspiegel
    22
    Brenner
    23
    Trenneinrichtung
    24
    Gasraum
    25
    Gasraum
    26
    Kanal
    27
    Kegelfläche
    28
    Regelkörper
    29
    Regelfläche
    30
    Kolbenstange
    31
    Stelleinrichtung
    32
    Sensor
    33
    Schmelzenspiegel
    34
    Strömungskanal
    34a
    Bodenauslass
    35
    Regelbereich
    36
    unterer Grenzwert
    37
    oberer Grenzwert
    38
    Steuerleitung
    39
    Auslass
    40
    Unterkante
    41
    Heizquelle
    E-E
    Schnittebene
    X
    Abszisse
    Y
    Ordinate

Claims (19)

  1. Vorrichtung zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut (7) mit einem Schmelzschacht (1), in dem das Beschickungsgut (7) gasdurchlässig auf einem Rost (9) stapelbar ist, unter dem sich Brenner (10) für die Zufuhr von Schmelzwärme zum Beschickungsgut (7) befinden und unter dem ein Auffangbecken (11) für die Schmelze angeordnet ist, mit einem Konditionierteil (15), das über einen ersten Durchlass (14) mit dem Auffangbecken (11) des Schmelzschachtes (1) verbunden ist, und mit einem zweiten Durchlass (19), der mit einem Strömungskanal (34) für die Abgabe der Schmelze an eine Vorrichtung für die Verarbeitung der Schmelze zu Glasprodukten verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) mindestens einem der Durchlässe (14, 19) ein Regelkörper (28) zugeordnet ist, mit dem der Durchsatz des Glases veränderbar ist, b) dass im Strömungskanal (34) ein Sensor (32) zur Erfassung des Schmelzenspiegels (33) angeordnet ist, und dass c) der Sensor (32) dem jeweiligen Regelkörper (28) über eine Stelleinrichtung (31) aufgeschaltet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzenspiegel (20, 21, 33) im Auffangbecken (11) des Schmelzschachtes (1), im Konditionierteil (15) und im Strömungskanal (34) durch den Regelkörper (28) auf die gleiche Höhenlage einstellbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (28) in dem Durchlass (14) zwischen dem Auffangbecken (11) des Schmelzschachtes (1) und dem Konditionierteil (15) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (28) in dem Durchlass (19) zwischen dem Konditionierteil (15) und dem Strömungskanal (34) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des jeweiligen Durchlasses (14, 19) nach oben geführt und mit einer Kegelfläche (27) versehen ist, mit der der Regelkörper (28) zusammenwirkt, der eine zur Kegelfläche (27) des Durchlasses (14, 19) komplementäre Regelfläche (29) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (28) einen Kern besitzt, der von einer Schicht aus einem Edelmetall umgeben ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Rand der Kegelfläche (27) des jeweiligen Durchlasses (14, 19) in einer waagrechten Bodenfläche des zugehörigen Schmelzenbehälters angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (28) koaxial an einer Kolbenstange (30) befestigt ist, die mit einer Stelleinrichtung (31) verbunden ist, der der Sensor (32) aufgeschaltet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen von Kolbenstange (30) und Regelkörper (28) senkrecht zum Schmelzenspiegel (33) ausgerichtet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Konditionierteil (15) in einer Seitenwand mit einem Auslass (39) versehen ist, dessen Unterkante (40) im Bereich des Schmelzenspie gels (21) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (34) in einer Seitenwand mit einem Auslass (39) versehen ist, dessen Unterkante (40) im Bereich des Schmelzenspiegels (33) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung der Brenner (10) im Schmelzschacht (1) durch den Sensor (32) regelbar ist.
  13. Verfahren zum Erzeugen von Glasschmelzen aus festem Beschickungsgut (7) mittels eines Schmelzschachtes (1), in dem das Beschickungsgut (7) gasdurchlässig auf einem Rost (9) gestapelt und von unten durch Brenner (10) beheizt wird, wobei die Schmelze unter dem Rost (9) in einem Auffangbecken (11) aufgefangen und anschliessend mittels eines ersten Durchlasses (14) einem Konditionierteil (15) und danach über einen zweiten Durchlass (19) einem Strömungskanal (34) zugeführt wird, von dem aus die Schmelze an eine Vorrichtung für die Verarbeitung zu Glasprodukten abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand der Schmelze im Strömungskanal (34) durch einen Sensor (32) für die Erfassung des Schmelzenspiegels (33) bestimmt wird, und dass dieser Sensor (32) einen Regelkörper (28) betätigt, mit dem der Durchsatz der Schmelze vom Auffangbecken (11) zum Konditionierteil (15) und von dort zum Strömungskanal (34) in Abhängigkeit vom Füllstand verändert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzenspiegel (20, 21, 33) im Auffangbecken (11) des Schmelzschachtes (1), im Konditionierteil (15) und im Strömungskanal (34) durch den Regelkörper (28) auf die gleiche Höhenlage eingeregelt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengenströmung der Schmelze durch den Abstand einer Kegelfläche (27), die am Ende des Durchlasses (19) angeordnet ist, von einer hierzu komplementären Regelfläche (29) geregelt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkörper (28) koaxial durch eine Kolbenstange (30) geführt und durch eine Stelleinrichtung (31) verstellt wird, der die Signale des Sensors (32) zugeführt werden.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unterbrechung der Glasentnahme aus dem Strömungskanal (34) überschüssiges Glas im Konditionierteil (15) durch einen Auslass (39) in einer Seitenwand abgezogen wird, dessen Unterkante (40) im Bereich des Schmelzenspiegels (21) angeordnet ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unterbrechung der Glasentnahme aus dem Strömungskanal (34) überschüssiges Glas im Strömungskanal (34) durch einen Auslass (39) in einer Seitenwand abgezogen wird, dessen Unterkante (40) im Bereich des Schmelzenspiegels (33) angeordnet ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung der Brenner (10) im Schmelzschacht (1) durch den Sensor (32) geregelt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB987106A (en) * 1960-11-28 1965-03-24 Glaverbel An improved process and furnace for melting and working products such as glass
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