DE1147720B - Elektrische Schmelzeinrichtung zur Herstellung von Faeden und Fasern fuer silikatische Matten, insbesondere Glas - Google Patents

Description

Es sind elektrisch beheizte Vorrichtungen zum Aufschmelzen von Glas oddgl. bekannt, die gewöhnlich die Form eines geschlossenen Troges haben. Er ist an seiner Unterseite mit Spinndüsen oder Auslauföffnungen versehen, von denen die Schmelzstrahlen z. B. mechanisch zu Fasern abgezogen werden. Die Beheizung derartiger Vorrichtungen erfolgt durch Widerstände, die durch die metallische Wandung des Troges selbst dargestellt werden. Der Deckel des Troges kann auch aus Edelmetall hergestellt und vom Strom durchflossen sein. Durch diesen Deckel hindurch wird das zu schmelzende Glas eingebracht. In der Regel verwendet man dazu Glaskugeln, und nur dann erzielt man einwandfreie Ergebnisse. Glaskugeln sind jedoch sehr teuer. Auf Grund der verhältnismäßig großen Masse der Schmelze im Ofen ist die Temperaturregelung ziemlich träge. Bei dieser Einrichtung ist es äußerst schwierig, an den einzelnen Ausflußöffnungen die chemische Zusammensetzung der Schmelze und ihre Temperatur völlig gleichmäßig zu gestalten. Man hat daher schon vorgeschlagen, diesen Glasofen mit einer mechanischen Rührvorrichtung für die Schmelze zu versehen.

Es sind auch elektrisch beheizte Edelmetallrohre bekannt, die der Fortleitung von Glasschmelze von einem Ofenteil in einen anderen dienen, wobei keine genaue Temperaturregelung erfolgt, sondern die Heizung dazu dient, beim Durchfluß keine Abkühlung der Schmelze eintreten zu lassen.

Weiter sind Schmelzofen bekannt, bei denen der Strom durch die flüssige Schmelze geht und durch einen Engpaß in der Schmelze eine örtliche Erwärmung erzeugt, die zu einer stärkeren Verflüssigung des Schmelzgutes unmittelbar über den Spinndüsen führt.

Alle diese Verfahren, bei denen eine Glasschmelze zur Fortleitung des elektrischen Stromes zwischen Metallelektroden dient, sind insofern nachteilig, als selbst bei Verwendung von Wechselstrom merkliche Verluste an dem Elektrodenwerkstoff, selbst bei Platin, auftreten, was unter anderem auch zu einer Verschmutzung der Schmelze führt.

Diese vorgenannten Nachteile vermeidet der Ofen nach der Erfindung, indem lediglich durch Auslegung der Materialquerschnitte eine beschränkte Zone des Ofens, die durch ihren Ohmschen Widerstand die nötige Wärmeenergie entwickelt, die Schmelztemperatur erreicht.

Und zwar besteht der Ofen aus vertikal angeordneten, im allgemeinen rotationssymmetrischen, konzentrischen Rohren, die an den oberen Enden mit einer Stromquelle verbunden sind, sich am unteren Elektrische Schmelzeinrichtung

zur Herstellung von Fäden und Fasern

für silikatische Matten, insbesondere Glas

Anmelder:
Grünzweig + Hartmann A. G.,

Ludwigshafen/Rhein,
Bürgermeister-Grünzweig-Str. 1-47

Ende leitend berühren, in dem zwischen ihnen befindlichen Ringraum das Schmelzgut aufnehmen und im Querschnitt des stromleitenden Materials derart bemessen sind, daß die Schmelztemperatur des Gutes nur in einem kleinen Bereich in der unmittelbaren Nähe der Ausflußöffnung erreicht oder überschritten wird.

Dabei erweitert sich der mit Schmelzgut beschickte Ringraum zwischen den Rohren bis zu einer Länge von etwa vier Fünfteln der Rohrabmessung ein wenig und verengt sich dann im letzten Fünftel der Länge stark. In diesem untersten, engsten Teil befinden sich Durchtrittsöffnungen in den inneren Hohlraum des Ofens, wobei dieser Hohlraum mit einer Ausflußöffnung für die Schmelze versehen ist. An der engsten Stelle dieses Hohlraumes, an der der Schmelzprozeß stattfindet, ist ein Thermoelement eingebaut, das mit einer die Temperatur selbsttätig regelnden Einrichtung verbunden ist.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder, wobei der Gedanke der Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt ist, und zwar zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Ofen und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Abflußöffnungen.
Zwei rotationssymmetrische Rohre 1 und 2 sind mit zwei Stromanschlüssen 3 und 4 verbunden. Das Rohr 2 verläuft bis zu vier Fünftel seiner Länge zylindrisch, um dann in einen nach unten kegelförmigen Ansatz auszulaufen, an den sich abermals ein zylinderförmiges Stück anschließt. In diesem unteren

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Claims (10)

1. 3 4

   parallelen Stück weist das Rohr zwei Abflußöffnun- von den beheizten Rohren auf das Schmelzgut ver-

   gen auf, die eine Verbindung zwischen dem Innen- antwortlich ist.

   raum und dem Außenraum des Rohres 2 herstellen. Sie bewirkt, daß sich die Temperatur des Schmelz-Da der Durchmesser des Rohres 2 an dieser Stelle gutes in unmittelbarrer Nähe der Ausflußöffnungen sehr gering ist, wird man die Abflußöffnungen 6 nicht 5 mit nur sehr geringer Trägheit regeln läßt. Die Ankreisförmig sondern schlitzförmig, also etwa recht- Sprechdauer, mit anderen Worten die Zeitkonstante, eckig oder oval wählen, wie in Fig. 2 dargestellt. Im des Ofens hat die Größenordnung von Sekunden. Ein Innenraum des Rohres 2 befindet sich ein Thermo- weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Anordnung element, das in die Schmelze eintaucht und an eine besteht darin, daß nur das Material der Schmelzzone Regeleinrichtung angeschlossen ist. Die Regelung der io aus Edelmetall, meist Platin oder eine Platinlegierung, Ofenspannung erfolgt z. B. unter Zuhilfenahme von also etwa ein Fünftel der gesamten Ofenlänge zu be-Magnetverstärkern, sogenannten Transduktoren, auf stehen braucht, während die übrigen vier Fünftel an sich bekannte Weise. durch einen hochhitzebeständigen Werkstoff ersetzt

   Das äußere Rohr 1 erweitert sich zunächst nach werden kann. Schließlich ist zu erwähnen, daß eine unten etwas nach Art eines Schachtofens, läuft dann 15 Vielzahl solcher Öfen in Parallelschaltung zusammengenau wie Rohr 2 stark trichterförmig nach unten, arbeiten können, wobei jedes Element für sich geso daß sich der Ringraum zwischen den Rohren 1 regelt werden kann.

   und 2 zunächst erweitert und dann stark verengt und Der Ofen eignet sich besonders gut in Verbindung

   diesen engsten Querschnitt bis zum unteren Ende des mit einem an sich bekannten ringförmigen Zerfase-

   Ofens beibehält. Dort sind die beiden Rohre 1 und 2 20 rungsgebläse, das den mit genau geregelter Tempe-

   gut leitend z. B. durch Verschweißen verbunden. ratur aus dem Ofen tretenden Glasstrahl durch Ein-

   Über der Oberkante des Rohres 1 ist ein Trichter 8 wirkung eines schnell strömenden Blasmittels, wie

   angeordnet, der das zu schmelzende Gut 9 enthält Wasserdampf und/oder Preßluft, zu feinen Fasern

   und in den Ringraum einführt. Der Schmelzofen auszieht.

   kann erforderlichenfalls, mit einer nicht gezeichneten 25 Selbstverständlich ist der Schmelzofen an seiner automatischen Rüttelvorrichtung versehen sein, die Außenseite mit einer thermischen Isolierung bekanneine gute Füllung des Ringraumes gewährleistet. ter Art versehen, die aus einem keramischen Isolier-

   Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schacht- stoff und/oder Strahlungsreflektierenden Folien u. dgl. ofens ist die folgende: Durch den Trichter 8 wird der bestehen kann. Man wird auch die Dicke der Isolier-Ofen kontinuierlich mit Gemenge beschickt, das in 3° schicht verändern, so daß ihre Wirkung an den den zwischen beiden Rohren 1 und 2 befindlichen heißesten Teilen des Ofens am größten ist. Da die Ringraum infolge seiner Erweiterung und der Rüttel- eigentliche Schmelzzone nur einen kleinen Teil der vorrichtung, ohne Brücken zu bilden, bequem nach Ofenlänge ausmacht, sind die Wärmeverluste gering, unten rutscht und nunmehr in die sich verengende Darüber hinaus wird ein Teil der Wärme durch direkte Zone fällt, in der der Schmelzprozeß vor sich geht. 35 Wärmeleitung der Ofenwandungen zum Vorwärmen Und zwar kann durch geeignete Ausbildung der des zu schmelzenden Gutes Verwendung finden, noch Rohrquerschnitte eine vorgebene Temperaturkurve obendrein dürfte sich im Ofen selbst eine Konvektionseingehalten werden. Der Temperaturanstieg, über strömung ausbilden. Dadurch wird ebenfalls ein Teil der Ofenlänge aufgetragen, beginnt also ganz all- der unvermeidlichen Wärmeverluste des Schmelzteils mählich und steigt von der trichterförmigen Zone an 40 zur Vorwärmung des darüber befindlichen Schmelzsteil an, hat also etwa den Charakter einer Hyperbel. gutes ausgenutzt. Eine derartige Ausnutzung der Die Schmelze tritt durch die Abflußöffnungen in Wärme ist als besonderer Vorteil der langgestreckten Rohr 2 hindurch und passiert dabei ein vertikales Bauart des Ofens anzusehen, kurzes Stück des Ofens, in dem eine weitere Erwär- Ein Beispiel für die Auslegung eines Ofens nach mung der Schmelze eintritt und verläßt in Form eines 45 der Erfindung soll angefügt werden. Die Rohre 1 Schmelzestrahls den Ofen. Man kann den Schmelze- und 2 haben etwa eine lunge von 250 mm, der strahl anschließend in einer bekannten Vorrichtung äußere Durchmesser an der breitesten Stelle beträgt weiterverarbeiten, z. B. zu Fasern ausziehen. etwa 25 mm. Die eigentliche Schmelzzone hat eine

   Die an den oberen Enden der Anordnung befind- Höhe von 50 mm. Die Schmelzleistung beträgt etwa

   liehen Stromanschlüsse 3 und 4 können so dimen- 5° 60 g/Min. Die Leistungsaufnahme eines solchen

   sioniert werden, daß infolge Ohmschen Spannungs- Ofens liegt bei etwa 3 kW einschließlich der Ver-

   abfalls an dieser Stelle keine nennenswerte Tem- luste, was etwa einem Wärmebedarf von ungefähr

   peraturerhöhung eintritt. 1 kWh/kg Glas entspricht. Durch Zusammenfassen

   Außerdem findet von der Beschickungszone her mehrerer solcher Öfen zu einer Baugruppe ver-

   kein Wärmeaustausch mit den Elektroden statt, da 55 ringern sich die Abstrahlungsverluste und man kann

   dieser Teil des Ofens verhältnismäßig geringe Tem- den spezifischen Wärmebedarf noch weiter verringern,

   peratur aufweist. während er sich bei üblichen Glasofen etwa bei

   Weiter kann man die Beschickung des Schmelz- 2 kWh/kg bewegt, ofens so einrichten, daß ein außermittig parallel zur

   Ofenachse angebrachtes Rohr, das durch einen Vor- So PATENTANSPRÜCHE· ratsbehälter gefüllt wird, das körnige Gut dem Ofenraum selbsttätig zuführt, sobald der Spiegel des 1. Schmelzeinrichtung zur Herstellung von Gutes im Raum unter einen vorgegebenen Wert sinkt. Fäden und Fasern mit direkter elektrischer

   Neben den erläuterten weist die Anordnung noch Widerstandsheizung für vorzugsweise hocheine Anzahl weiterer Vorteile auf. 65 schmelzbare Stoffe wie Schlacke, Gestein und

   So ist die große Oberfläche des Schmelzgutes in Glas, gekennzeichnet durch lotrecht angeordnete,

   der Schmelzzone in bezug auf seine Masse hervor- vorzugsweise rotationssymmetrische Rohre, die

   zuheben, die für eine äußerst wirksame Wärmeleitung jeweils an den oberen Enden mit einer Strom-

   quelle verbunden sind, sich am unteren Ende leitend berühren, in dem zwischen ihnen befindlichen Ringraum das Schmelzgut aufnehmen und im Querschnitt des stromleitenden Werkstoffes derart bemessen sind, daß die Schmelztemperatur des Gutes nur in einem kleinen Bereich in unmittelbarer Nähe der Ausflußöffhung erreicht oder überschritten wird.
2. 2. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schmelzgut beschickte Raum zwischen den Rohren (1 und 2) sich bis zu einer Länge von vier Fünftel der Gesamtofenlänge nach unten etwas erweitert und dann im letzten Fünftel stark verengt.
3. 3. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der engsten Stelle des Ofenquerschnitts Durchlaßöffnungen in den inneren Hohlraum des Ofens befinden und dieser Hohlraum mit einer Ausflußöffnung für die Schmelze versehen ist.
4. 4. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenraum des Rohres (2) an der engsten Stelle ein Thermoelement (7) eingebaut ist.
5. 5. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement an eine selbsttätige Temperaturregeleinrichtung angeschlossen ist.
6. 6. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickungsraum zwischen den Rohren (1 und 2) mit einer Rüttelvorrichtung versehen ist, die die Verkrustung des zu schmelzenden Gutes vor dem Eintritt in die Schmelzzone verhindern soll.
7. 7. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Öfen in Parallelschaltung zusammenarbeiten, wobei jeder einzelne in der Temperatur für sich geregelt werden kann.
8. 8. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohre (1 und 2) aus Platin oder Platinlegierungen bestehen.
9. 9. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohre (1 und 2) nur in der Schmelzzone aus Platin bestehen und die übrige Länge aus einem anderen hochhitzebeständigen Werkstoff hergestellt ist.
10. 10. Schmelzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein außermittig, parallel zur Ofenachse angebrachtes Rohr, daß mit einem Vorratsgefäß für das Schmelzgut verbunden ist, die Beschickung des Ofenraumes selbsttätig vornimmt, sobald der Spiegel des körnigen Gutes im Raum unter einen vorgegebenen Wert sinkt.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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