DE1134801B - Schmelzvorrichtung fuer Glas zum Ausziehen von Faeden - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

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PATEKTAMiES

ANMELDETAG: 30.MÄRZ1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

16. A U G U S T 1962

Die Erfindung betrifft eine Schmelzvorrichtung für Glas zum Ausziehen zu Fäden. Es ist üblich, einen hitzebeständigen Behälter, in einer Heizkammer anzuordnen und das geschmolzene Glas aus Düsenöffnungen am Boden des hitzebeständigen Behälters in Form dünner Fäden abzuziehen. Die Heizkammer wird mit heißen Gasen beheizt, die an der Wand des hitzebeständigen Behälters entlangstreichen.

Beim Glasschmelzen im Tiegel ist man bestrebt, die Temperatur des schmelzflüssigen Glases keinen starken Differenzen zu unterwerfen. Es fällt jedoch schwer, diese Bedingungen an der Oberfläche der Glasschmelze aufrechtzuerhalten, zumal dort fortwährend frisches Glasrohmaterial, also kalte Körper zugeführt werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung steht ein topfförmiger, sich nach oben erweiternder, offener Tiegel in einem sehr viel höheren Heizraum, dem die Heizgase unten im Bereich des Tiegelbodens zugeführt werden. Die Glaskugeln fallen einzeln von oben in den Tiegel. Hierbei wird der Tiegel, zumindest soweit er geschmolzenes Glas enthält, von frischen Heizgasen beheizt. Die oben abströmenden Gase können dann noch die von oben zufallenden Glaskugeln erwärmen. Da die Fallzeit aber sehr kurz ist, erfolgt nur eine geringfügige Erwärmung der Kugeln. Außerdem steht die Oberfläche der Glasschmelze zu den Heizgasen hin offen, so daß die Gefahr der Wärmeabstrahlung und der Verschmutzung besteht.

Gemäß einem älteren Vorschlag wird das frische Heizgas der Tiegelaußenwand im Bereich der Schmelzoberfläche zugeführt. Die starke Wärmezufuhr vermag das Glasrohmaterial relativ schnell zu schmelzen, so daß eine annehmbare Temperatur auch an der Schmelzoberfläche herrscht. Allerdings wird dann der untere Teil des Tiegels nur noch von den Heizgasen kurz vor ihrem Austritt getroffen; da das Glas dort unbedingt auf Ziehtemperatur zu halten ist, müssen die Heizgase an dieser Stelle noch relativ heiß sein. Sie werden mit dieser hohen Temperatur abgeführt, so daß die Heizgase schlecht ausgenutzt werden. Um einen Austritt der Heizgase nach oben hin zu verhindern, besitzt der Tiegel einen sich verjüngenden Einlaßhals, wobei auf der Schulter dieses Halses die Heizkammerdecke abgedichtet aufliegt.

Auch die Erfindung geht von einer Schmelzvorrichtung für Glas zum Ausziehen von Fäden in einem hitzebeständigen Behälter aus, der sich oben zu einem Einlaßhals für Glaskugeln verjüngt und der an seinem Boden Düsenöffnungen zum Abziehen der Fäden aufweist. Die erstrebte Vergleichmäßigung der Temperatur wird jedoch dadurch erreicht, daß die Heiz-Schmelzvorrichtung für Glas
zum Ausziehen von Fäden

Anmelder:

Johns-Manville Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Seiler, Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1, und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. August 1959 (Nr. 835 652)

Dominick Labino, Grand Rapids, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

kammer über den Ansatz des Einlaßhalses hinaus verlängert ist.

Auf diese Weise wird eine Vorwärmung der Glasrohmaterialien erreicht, ohne daß die Glasschmelze durch Heizgase verunreinigt werden kann. Infolge der verringerten Querschnittsfläche des Einlaßhalses werden die dort befindlichen Glaskugeln auch dann erwärmt, wenn die Heizgase nur außen am Tiegelhals vorbeistreichen. Dies gilt insbesondere, wenn in dem Hals eine Säule aus Glasrohmaterial steht, weil dann jedes einzelne Glasteilchen sehr lange Zeit der Vorwärmung ausgesetzt ist und weil infolge der Wärmeleitung auch weiter innen liegende Glasteilchen davon profitieren. Auf diese Weise wird das Heizgas, soweit es nur geht, ausgenutzt, eine zufriedenstellende Vorwärmung des Glasrohmaterials erzielt und trotzdem eine Verschmutzung der Schmelzoberfläche verhindert. Außerdem strahlt die Decke der Heizkammer Wärme auf die Schulter des Einlaßhalses und verstärkt dadurch die Erwärmung in diesem Bereich.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der ein senkrechter Schnitt durch einen Schmelzbehälter gemäß der Erfindung mit der ihn umgebenden Heizkammer gezeigt ist.

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Der Schmelzbehälter oder Schmelztiegel 10 aus hitzebeständigem Material besitzt eine kreisförmige Grundplatte 11 und eine damit einstückig ausgebildete, hochstehende Seitenwand 12. Diese Seitenwand besitzt etwa über die Hälfte ihrer Höhe gleichen Durchmesser, wodurch ein unterer Seitenwandabschnitt, der die Schmelzzone bestimmt und sich leicht nach außen und oben von der Grundplatte aus aufweitet, gebildet wird. Die Seitenwand 12 geht dann in einen oberen Seitenwandabschnitt über, der eine Vorheizzone bestimmt und in einem scharfen Winkel von etwa 45° über ein Zehntel der Höhe nach innen verläuft. Dann endet er in einem im wesentlichen zylindrischen Einlaßhals 13, der etwa die oberen zwei Fünftel der Höhe einnimmt.

Der Einlaßhals 13 hat etwa den halben Durchmesser der Grundplatte 11 des Schmelzbehälters und eine etwa gleichmäßige zylindrische Wand 14 mit senkrechter Achse. Der Einlaßhals 13 endet oben in einer horizontalen Kreisöffnung 15, durch welche das Glasrohmaterial kontinuierlich in den Schmelzbehälter 10 eingeleitet werden kann. Das Glasrohmaterial kann beliebige Gestalt haben, sollte jedoch vorzugsweise in der Form von Kugeln zugeführt werden.

Die Grundplatte 11 des Schmelzbehälters 10 ist mit einer Anzahl von kleinen öffnungen 16 versehen, durch welche das geschmolzene Glas aus dem Schmelzbehälter in Form schmaler Schmelzströme 17 austreten kann.

Ein feuerfest ausgekleidetes Gehäuse 24 umgibt den Schmelzbehälter 10. Das Gehäuse 24 weist eine zylindrische Wand 25 und eine einstückig damit ausgebildete Bodenwand 26 auf. In der Bodenwand 26 befindet sich eine kreisförmige Öffnung 27. Eine Metallhülle 28 umschließt das feuerfeste Material 29 und gibt ihm auch Halt. Das Gehäuse 24 umfaßt ferner eine Decke 30, die den Durchmesser der zylindrischen Wand 25 überspannt. Eine kreisförmige Öffnung bildet einen Ringschlitz 31 und ist in der Mitte der Decke 30 angebracht. Die Decke 30 wird, wie der Rest des feuerfesten Gehäuses 24, von einem Metallhüllenelement 32 abgedeckt.

Eine Leitung 33 ist in die Seitenwand 25 des feuerfesten Gehäuses 24 und der Metallhülle 28 eingesetzt und führt gasförmigen Brennstoff in das Gehäuse 24 zwecks Verbrennung in der Kammer 34 ein. Es ist jedoch klar, daß die Verbrennung auch außerhalb des Gehäuses 24 stattfinden kann und dann die erhitzten Verbrennungsprodukte in die Kammer 34 eingeleitet werden.

Der Schmelztiegel 10 steht innerhalb des feuerfesten Gehäuses 24, wobei seine Grundplatte 11 mit der öffnung 27 der Bodenwand 26 des Gehäuses ausgerichtet ist. Die Grundplatte 11 des Schmelzbehälters 10 ist etwas größer als die öffnung 27 und stützt sich daher auf der Bodenwand 26 des Gehäuses derart ab, daß die Heizgase in der Kammer 34 von den öffnungen 16 isoliert sind. Das feuerfeste Gehäuse 24 hat einen größeren Durchmesser als der Schmelztiegel 10, so daß sich die Verbrennungs- oder Heizkammer 34 ergibt, in welcher Gase durch die Leitung 33 eingeführt und verbrannt werden können, um den Schmelztiegel 10 und das darin befindliche Glas zu erhitzen. Der Einlaßhals 13 des Schmelztiegels 10 erstreckt sich durch die Öffnung 31 in der Decke 30 des Gehäuses 24. Diese Öffnung muß etwas größer sein als der Einlaßhals, so daß die Abgase aus der Heizkammer 34 abziehen können. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist wenigstens ein Teil des Einlaßhalses 13 unterhalb der Unterseite der Decke 30 gelegen, so daß sich eine Anordnung ergibt, bei welcher die Unterseite der Decke 30 kontinuierlich eine Wärmequelle bildet, die Strahlungswärme auf den Einlaßhals richtet.

Die Zuordnung des begrenzten Einlaßhalsabschnittes zu der Verbrennungs- oder Heizkammer führt zu einer Anordnung, durch welche die Oberfläche der

ίο feuerfesten Decke vergrößert wird, wobei auf diese Fläche mehr von der verfügbaren Hitze von den Heizgasen übertragen werden kann, um dann wieder auf den Schmelzbehälter abgestrahlt zu werden, insbesondere auf den Bereich unmittelbar über der Schmelzig zone. Somit verlassen die Abgase die Heizkammer mit verminderter Temperatur und führen weniger verfügbare Wärme mit sich, die sonst beim Austritt aus der Heizkammer verloren wäre.
Oberhalb des Einlaßhalses 13 des Schmelzbehäl-

ao ters 10 ist ein Trichter 35 mit einer Seitenwand 36 und einer geneigten Grundfläche 37 angeordnet, welcher einen Vorrat von Glas, beispielsweise in der Form von Kugeln 38, enthält. Die Wand 36 besitzt eine öffnung 39 nahe der Grundfläche 37, die über eine Leitung 40 zu einem T-förmigen Zuführrohr 41 oberhalb des Einlasses 13 führt. Die Kugeln 38 gelangen durch Schwerkraft aus dem Trichter 35 durch die öffnung 39, die Leitung 40 und das T-förmige Einführrohr 41 zu der Einlaßöffnung 15 des Schmelzbehälters 10.

Im Betrieb wird der Schmelzbehälter 10 mit Kugeln 38 gefüllt, und der Heizkammer 34 wird Wärme in der Form heißer Verbrennungsprodukte zugeführt. Die Wärme der Verbrennungsprodukte wird durch die Wand 12 des Schmelzbehälters 10 übertragen und schmilzt die Kugeln 38, so daß sich eine Masse geschmolzenen Glases 42 in der Schmelzzone ergibt. Die Höhe des geschmolzenen Glases stabilisiert sich etwa am unteren Ende 43 des Einlaßhalses 13 und der Vorheizzone. Die Kugeln 38 in verschiedenen Schmelzzuständen werden schwimmend auf der Oberseite des geschmolzenen Glases 42 gehalten und vorzugsweise in Form einer Säule, durch welche Gase aus dem Behälter aufsteigen und dabei das Vorwärmen der Kugehl unterstützen können. Wenn geschmolzenes Glas von dem Schmelzbehälter abgezogen wird, treten zusätzliche Kugeln aus dem Trichter automatisch in den Schmelzbehälter. Auf diese Weise führt vorliegende Konstruktion zu einer automatischen und selbständigen Kugelzuführung und Zündvorrichtung, welche aber keine beweglichen Teile besitzt.

Das geschmolzene Glas 42 tritt durch die Öffnungen 16 in der Grundplatte 11 des Schmelzbehälters 10 in Form von vielen dünnen Strömen 17 aus, die in Fasern 44 ausgezogen werden.

Schmelzbehälter der vorliegenden Erfindung können aus vielen feuerfesten Materialien hergestellt sein. Haupterfordernis des Materials, aus dem die Schmelzbehälter hergestellt werden, ist es, daß es einen sehr geringen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Dies verhindert Spannungen und Brüche im Schmelzbehälter während des Betriebs. Der Schmelzbehälter wird vorzugsweise als Schlemmguß hergestellt, wie er für Tonvasen unter Anwendung einer geteilten Form typisch ist.

Gewöhnlich ist der Durchmesser des Einlaßhalses 13 etwa fünfmal so groß wie der Durchmesser einer Kugel. Da Kugeln vorzugsweise mit einem Durch-

messer von 1,9 cm hergestellt werden, bedeutet dies, daß der Innendurchmesser des Einlaßhalses etwa 9,5 cm beträgt. Bei diesem spezifischen Durchmesser kann eine Kugelreihe an der Innenseite des Einlaßhalses anschmelzen, und es bleibt doch ein Durchlaß zum Mittelpunkt frei. Schmelzbehälter gemäß vorliegender Erfindung können deshalb einen Grundplattendurchmesser von 9,5 cm bis etwa 50 cm bei einem Einlaßhalsdurchmesser von etwa 9,5 cm bis 10,2 cm besitzen. Das Verhältnis der Durchmesser von Einlaßhals zu Durchmesser der Grundplatte kann zwischen 1:1 und 1:5 variieren. Die Wand des Schmelzbehälters kann sich nach oben und außen konzentrisch erstrecken und dann nach innen zu dem verengten Einlaß sich verjüngen oder aber allmählich von der Grundplatte zum Einlaßhals sich verjüngen. Es ist zu bemerken, daß ein Schmelzbehälter mit der vorbeschriebenen Gestalt, wenn er mit einem äußeren Gehäuse kombiniert wird, eine Heizkammer bildet, in welcher die heißesten Verbrennungsprodukte direkt auf die zu beheizende Masse gerichtet werden und daß danach die etwas abgekühlten Verbrennungsprodukte nahe an dem Bereich des Schmelzbehälters verminderten Querschnitts entlanggeleitet werden, wodurch eine längliche Vorheizzone geschaffen wird, in welcher geringere Wärme benötigt wird. Der begrenzte Einlaßhals führt außerdem dazu, irgendwelche heißen Gase innerhalb der Schmelzkammer auf die Schmelzzone oder den Schmelzbereich zu beschränken. Eine solche Anordnung macht einen äußerst wirtschaftliehen Gebrauch von der verfügbaren Wärme der heißen Verbrennungsprodukte.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schmelzvorrichtung für Glas zum Ausziehen zu Fäden in einem hitzebeständigen Behälter, der sich oben zu einem Einlaßhals für Glaskugeln verjüngt und der an seinem Boden Düsenöffnungen zum Abziehen der Fäden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkammer (34) über den Ansatz des Einlaßhalses (13) hinaus verlängert ist.

2. Schmelzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (30) der Heizkammer (34) ein Abgasringschlitz (31) um den Einlaßhals (13) vorgesehen ist, durch den die Heizgase aus der Kammer (34) nahe dem Einlaßhals (13) entlanggeführt werden, bevor oder während sie durch den Schlitz (31) austreten.

3. Schmelzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßhals (13) mit seinem oberen Ende aus der Heizkammer (34) herausragt.

4. Schmelzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzbehälter eine kreisförmige Grundplatte (11) mit einem Durchmesser im Bereich von 9,5 und 50 cm und eine einstückig damit ausgebildete, hochstehende Seitenwand (12) besitzt, die etwa gleichmäßigen Durchmesser für etwa die Hälfte ihrer Höhe besitzt, dabei leicht nach außen und oben von der Grundplatte her sich ausweitet, dann nach innen in einem Winkel von etwa 45° über etwa ein Zehntel ihrer Höhe zusammenläuft und in einem etwa zylindrischen Einlaßhals (13) endet, der etwa die oberen zwei Fünftel der Höhe einnimmt und einen Durchmesser von etwa der Hälfte der Grundplatte (11) besitzt.

5. Schmelzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine oberhalb des Einlaßhalses angeordnete Quelle für das Glasrohmaterial, die den Einlaßhals dauernd mit Glasrohmaterial gefüllt hält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 082 381.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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