DE1038721B - Verfahren zur Unterstuetzung der Entgasung von Glasschmelzfluessen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Unterstützung der Entgasung von Glasschmelzflüssen In der Glasherstellung kennt man verschiedene Hilfsmittel, um das im Schmelzfluß befindliche Glas von gelösten Gasen teilweise oder ganz zu entbinden. Die ältesten Verfahren, welche auch heute noch in Verwendung sind, benutzen zur Entgasung der Schmelze die natürliche Läuterung unter Zugabe von Läutermitteln, wie Arsentrioxyd, Antimontrioxyd, Natriumsulfat, Natriumnitrat u. a. Diepraktische Wirkung dieser Läutermittel ist jedoch häufig begrenzt und umstritten. Beispielsweise enthalten Gläser, die mit den obengenannten Läutermitteln erschmolzen sind, stets noch größere Mengen an Gasen, die in der Glasschrnelze gelöst geblieben sind. Nach diesen älteren Läuterverfahren überläßt man das Glas nach dem Einschmelzen bei hohen Temperaturen sich selbst, damit die entstehenden Gasblasen gegen die Wirkung der Zähigkeit sich vergrößern und langsam aufsteigen können. Dabei ist die Aufstiegsgeschwindigkeit einer Gasblase abhängig von dem Gasvolumen, dem spezifischen Gewicht des Schmelzflusses und der Zähigkeit. Dieses hier angeführte Verfahren ist auch heute noch zum Erschmelzen von Gläsern für optische Verwendungszwecke weit verbreitet.
• Ein gleichfalls althergebrachtes Verfahren besteht darin, während des oben beschriebenen Läutervorganges durch Einwerfen von Stücken-Arsenik, von nassen Ammoniumnitratpackungen oder einer nassen Kartoffel bzw. durch Rühren mit einem nassen Holzklotz die Entgasung zu unterstützen. Auch bei dieser Arbeitsweise scheidet ein erheblicher Anteil des erschmolzenen Endproduktes infolge seiner blasigen Beschaffenheit für die Weiterverarbeitung aus und dies, obgleich heute etwa -101/o der gesamten Schmelzkosten für die eigentliche Läuterung aufgewendet werden.
• Es ist weiter auch bereits vorgeschlagen, zur Entgasung von Glasschmelzen intermittierend Gasblasen in das flüssige Glas einzublasen. Dabei sollen verhältnismäßig große Gasblasen eingeführt werden, die unmittelbar nach Ankunft an der Oberfläche der Schmelze platzen. Derartige unter Normalbedingungen eingespritzte Gasblasen von beispielsweise 0,2 cm3 Rauminhalt dehnen sich in einer Schmelze von 1-100° C auf etwa das Sechsfache ihres ursprünglichen Volumens aus, wodurch nur eine dem üblichen Bülwern vergleichbare Beeinflussung der Schmelze erfolgt. Auch durch das weiter vorgeschlagene Einspritzen eines kontinuierlichen Wasserstrahles mittels einer wassergelciihlten Düse läßt sich eine ausreichende Entgasung der Glasschmelze nicht immer erzielen.
• Es sind im Verlaufe der Zeit zahlreiche Arbeiten über das Verhalten der bisher bekannten, oben angeführten Läutermittel und Läuterverfahren veröffentlicht worden. Alle bisher erzielten Gläser genügen jedoch den derzeitigen Anforderungen hinsichtlich der Blasenfreiheit, insbesondere bei optischen Gläsern, bei weitem nicht.
• Außer diesen hier geschilderten Läutermitteln und Verfahren sind seit etwa 1938 vielfach Versuche unternommen worden, bei der technischen Herstellung von Gläsern, insbesondere von optischen Gläsern, als Hilfsmittel der Läuterung die Beschallung mit Ultraschall anzuwenden. Es hat sich bei diesen Versuchen gezeigt, daß man in der Lage ist, durch Beschallung mit Ultraschall Glasschmelzen schnell und ausreichend zu entgasen. Leider ist dieses Verfahren der Beschallung mit Ultraschall mit großen .technischen Schwierigkeiten verbunden. Es ist auch heute noch nicht möglich, einen geeigneten Schallgeber für Ultraschallfrequenzen direkt in die Schmelze bei etwa 1-100°C einzuführen, um diese zur Entgasung zu zwingen. Zwar sind Metalle bekannt, welche Glasschmelzen gegenüber hinreichend indifferent sind und sich nur wenig oder gar nicht auflösen. Jedoch war es bislang aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht möglich, diesen Weg in der Großschmelze erfolgreich zu beschreiten.
• Ausgehend von den hier angeführten Schwierigkeiten bei der Entgasung von Glasschmelzen wurde nunmehr nach einem Erfindungsvorgang gesucht, bei welchem ein geeigneter Schwingungsvorgang in der Schmelze die :lasse des Glasflusses zur Gasabgabe und technisch ausreichenden Entgasung zwingt. Da, wie oben angeführt, es technisch noch nicht möglich ist, einen festen direkten Schallgeber in die Schmelze einzuführen, wurden Versuche angestellt, um auf andere Art und Weise die erforderlichen Schwingungsvorgänge, verbunden mit denEntgasungserscheinungen, in dem Glasfluß hervorzurufen. Es ist bekannt, daß bei Explosionsvorgängen Knallwellen bzw. Stoßwellen von der Entstehungsstelle ausgestrahlt werden, welche in ihrem Schwingungsspektrum auch Frequenzen von Ultraschallgeschwindigkeiten enthalten. Es wurden daher Versuche zur Erzeugung von Explosions- bzw. explosionsähnlichen Vorgängen im Glasfluß angestellt. Dabei wurde gefunden, daß eine überraschend günstige Entgasung von Glasschmelzen erreicht wird, wenn ntan intermittierend leicht verdampfbare oder leicht zersetzbare Flüssigkeiten mit einer Frequenz von 2 bis 50 Hz in Dosierungen von 0,2 bis 2 cm; in die im Schmelzfluß befindliche Glasmasse einspritzt. Es zeigte sich. (laß lief einer Einspritzfrequenz von 2 sec-' bis 50 sec-' und bei einem Flüssigkeits-Injektionsvolumen pro Einzelimpuls in Höhe von 0.2 bis 2 cm3 eine spontane Entgasung der Glasschmelze eintrat, wobei die Gasblasen nach einem anfänglich größeren Volumen größtenteils einen mittleren Durchniess;r aufwiesen, welcher auf ungefähr 1 mm geschätzt wurde. Als Injektionsflüssigkeit hallen sich sowohl \Vasser und wäßrige Lösungen als auch Siliciumtetrachlorid und organische Flüssigkeiten bewährt. hie injizierten Flüssigkeiten können z. B. mittels einer Einspritzpumpe und einem wassergelciihlten Zuführungsrohr durch eine feine 1Ietalldüse mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm direkt in die auf 1400° C gehaltene Glasschmelze eingespritzt werden.
• Durch (las erfindungsgemäße Verfahren werden in der Schmelze fortlaufend explosionsartige Erschütterungen erzielt, die diese in Schwingungen versetzen. mit deren Hilfe die Gasreste beschleunigt zum Aufsteigen gebracht werden. Die explosionsartigen Erschütterungen werden dadurch erzielt, daß z. B. 0.2 cm-" flüssiges Wasser lief seinem Einspritzen in die auf 1400 C erhitzte Glasschmelze schlagartig ein Gesamtvolumen von 1526 cm; einnehmen, was nahezu einer Ausdehnung um das 8000fache entspricht. Die intermittierenden Stöße weisen dabei auch iin Ultraschallgebiet wesentliche Schwingungskomponenten auf. Infolge der durch das Zusammentreffen der Schwingungsspektren der einzelnen Stöße entstehenden Interferenzen bilden sich innerhalb des Glasflusses örtlich wechselnde Verdichtungen und Verdünnungen, die eine spontane Entgasung bewirken.
• Die Wirkung ist bei intermittierender Einführung der leicht verdampfenden oder zersetzlichen Flüssigkeiten besser als bei einer gleichmäßigen kontinuierlichen Zuführung der gleichen Flüssigkeiten in den Schmelzfluß. Die Entgasung ist auch ganz wesentlich besser als dem eingangs erwähnten Bülwern durch Einführung von Preßluft, einer Kartoffel oder von Arsenik, weil auf diese vorbekannte U'eise nicht die erforderliche stoßartige Erschütterung erzielt wird.

Claims (1)

1. PATLN I A NS _>t;t-Cii: Verfahren zur Unterstützung der Entgasung von Glasschmelzflüssen durch nächst dem Boden des Schmelzgefäßes mittels einer Düse eingeführter Flüssigkeit, insbesondere Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schmelzfluß eingeführte Flüssigkeit intermittierend mit einer Frequenz von 2 bis 50 Hz in Dosierungen von 0,2 bis 2 cm; eingespritzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift \7r. 801846; USA.-Patentschrift 1 r. 2 387 222.