DE1208045B - Ofen zum Verarbeiten von Glas oder aehnlichen Produkten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

CO3b

Deutsche Kl.: 32 a-S/16

Nummer: 1 208 045

Aktenzeichen: S 77964 VI b/32 a

Anmeldetag: 9. Februar 1962

Auslegetag: 30. Dezember 1965

Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Verarbeiten von Glas oder ähnlichen Produkten mit einer mit Brennern beheizten Schmelzwanne, einer von der Schmelzwanne sich vertikal nach oben erstreckenden Vorwärmkolonne, in der das verglasbare Gemisch frei durch die im Gegenstrom zu ihm von der Schmelze nach oben abziehenden heißen Rauchgase nach unten fällt und hierbei vorgewärmt wird, und mit einer Einrichtung zur Rückgewinnung wenigstens eines Teiles der bei der Vorwärmung des Gemisches in der Vorwärmkolonne unausgenutzten Wärme.

Bei einem aus der deutschen Patentschrift 729 098 bekannten Ofen dieser Art wird das verglasbare Gemisch während seines freien Herabfallens durch die Vorwärmkolonne einerseits durch die direkte Berührung mit den im Gegenstrom zum fallenden Gemisch aus der Schmelze nach oben abziehenden Rauchgasen und teilweise auch mit den heißen Wänden der Vorwärmkolonne und andererseits durch die von der Schmelze und. von der heißen Wand der Vorwärmkolonne abgestrahlte Hitze vorgewärmt. Bei dieser an sich relativ raschen, sehr gleichmäßigen und stetigen Vorwärmung kann aber, wie leicht verständlich ist, durch das frei herabfallende Gemisch den Rauchgasen nicht ihr ganzer Wärmeinhalt, sondern nur ein in Abhängigkeit von den jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen mehr oder weniger beschränkter Teil dieses Wärmeinhaltes entzogen werden, weil nämlich bei einer angemessenen Höhe der Vorwärmkolonne weder die Falldauer der Gemischteilchen noch die Verweildauer der Rauchgase in der Vorwärmkolonne beliebig verlängert werden kann. Außerdem geben die heißen Rauchgase nicht nur an das herabfallende Gemisch, sondern auch an die Wände der Vorwärmkolonne eine beachtliche Wärmemenge ab und diese Wände werden noch außerdem durch von der Schmelze abgestrahlte Wärme, insbesondere in dem an die Schmelzwanne unmittelbar anschließenden Abschnitt, stark erhitzt. Die heißen Wände strahlen natürlich nicht nur an die Vorwärmkammer hinein Wärme ab, vielmehr gelangt durch Wärmeleitung unvermeidbar ein ziemlich großer Teil dieser Wärme an die Außenseite der Wand, wo die Wärme nach außen an die umgebende Luft abgegeben wird.

Bei dem aus der obenerwähnten deutschen Patentschrift 729 098 bekannten Schmelzofen kann ein Teil der in den aus der Vorwärmkolonne abziehenden Gasen noch enthaltenen Restwärme wiedergewonnen werden, indem die Rauchgase, nachdem sie einen Teil ihres Wärmeinhaltes an das durch die Vorwärmkolonne fallende Gemisch abgegeben haben,

Ofen zum Verarbeiten von Glas oder ähnlichen Produkten

Anmelder:

S. A. Glaverbel, Brüssel

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dr.-Ing. Th. Meyer

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,

Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:
Georges Henry, Jumet (Belgien)

Beanspruchte Priorität:

Belgien vom 17. Februar 1961 (477 663)

am oberen Ende der Kolonne abgezogen und durch Wärmeaustauscher geführt werden, die durch Rohrleitungen untereinander und mit der Rauchgasabzugsöffnung der Vorwärmkolonne des Ofens und einem Schornstein verbunden sind. In den Wärmeaustauschern wird die Verbrennungsluft für den Ofen vorgewärmt, wofür aber nur ein Teil der verfügbaren Wärme verwendet wird, weil auch die Antriebsenergie für die Förderung der Verbrennungsluft und des Brennstoffes zu den Brennern des Ofens durch die in den abziehenden Rauchgasen noch enthaltene Wärme erzeugt werden muß.

Bei diesem bekannten Schmelzofen geht daher noch ein ziemlich großer Teil der aus den abziehenden Rauchgasen zurückgewonnenen Wärme durch Abstrahlung an den relativ langen Leitungen und durch die Umsetzungsverluste in den Wärmeaustauschern und Maschinen wieder verloren. Die an der Außenfläche der heißen Wand der Vorwärmkolonne dauernd an die umgebende Luft abgegebene Wärme geht auf jeden Fall unwiederbringlich verloren.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Ofen der einleitend angegebenen Art so auszubilden, daß einerseits der größtmögliche Anteil des Gesamtwärmeinhaltes der aus dem Schmelzbad nach oben abströmenden Rauchgase und der vom Schmelzbad selbst nach oben abgestrahlten Wärme direkt auf die durch die Vorwärmkolonne frei nach unten fallenden

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Ausgangsmaterialien praktisch verlustfrei übertragen werden kann und daß andererseits die relativ kleine, zur direkten Vorwärmung der Ausgangsmaterialien nicht ausnutzbare Wärmemenge ebenfalls auf möglichst direktem Wege zurückgewonnen und zweckmäßig verwertet werden kann.

Gemäß der Erfindung kann dieses Ziel im wesentlichen schon dadurch erreicht werden, daß bei einem Ofen der eingangs erläuterten Art an der Wand der Vorwärmkolonne des Ofens Kühlelemente aus Metall angeordnet sind, die von einem zur Aufnahme der in der Vorwärmkolonne unausgenutzten Wärmemenge dienenden Kühlmedium durchströmt sind.

Hierbei könnte nun zur direkten Verwertung der Restwärme als Kühlmittel beispielsweise Wasser verwendet werden, das Warmwasserverbrauchsstellen zugeführt wird. Da aber erfahrungsgemäß in Betrieben, in denen gemäß der Erfindung ausgebildete Öfen zum Verarbeiten von Glas oder ähnlichen Produkten verwendet werden, überhaupt kein Bedarf oder nur eine sehr beschränkte Verwendungsmöglichkeit für Heißwasser vorliegt, das dauernd in relativ großer Menge aus einer Kühleinrichtung abströmt, wird im Rahmen der Erfindung eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Möglichkeit zur unmittelbaren und vollständigen Zurückführung der zurückgewonnenen Restwärme in den Ofenbetrieb ohne Verwendung von komplizierten, mit Verlust behafteten Hilfseinrichtungen in Betracht gezogen, indem auch nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als Kühlmittel eines der den Brennern zugeführten Medien, vorzugsweise die Verbrennungsluft, vorgesehen ist, wobei zweckmäßig die Kühlelemente der Vorwärmkolonne in eine zu den Brennern des Ofens führende Zuleitung für dieses Medium eingeschaltet sind.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Glasschmelzofens wird die Wärmeausnutzung des Ofens in mehrfacher Hinsicht gegenüber dem bekannten Ofen sehr beträchtlich verbessert. Durch die an der Wand der Vorwärmkolonne angeordneten Kühlelemente wird dieser Wand und damit auch den Rauchgasen so viel aus dem Kühlmedium wieder rückgewinnbare Wärme entzogen, daß die Menge der nach außen abgestrahlten Wärme, aber auch die Menge der in den Rauchgasen bei ihrem Austritt aus der Vorwärmkolonne noch enthaltenen Restwärme nicht mehr übermäßig groß ist. Wenn nach einem besonderen Merkmal der Erfindung als Kühlelemente Metallgehäuse vorgesehen sind, welche die Vorwärmkolonne außen umschließen, so wird eine Abstrahlung von Wärme nach außen praktisch vollkommen verhindert, wobei durch die Anordnung der Metallgehäuse am heißesten Abschnitt der Vorwärmkolonne indirekt auch eine nachträgliche Überhitzung der aufsteigenden Rauchgase verhindert und dadurch die Abfuhr von größeren ungenutzten Wärmemengen am Rauchgasabzug vermieden wird.

Die Metallgehäuse werden hierbei so angebracht, daß sie gegen die Außenseite der Kolonne dicht anliegen. Zu diesem Zweck wird die Außenseite der feuerfesten Steine, gegen welche die Metallgehäuse zur Anlage gebracht werden, sorgfältig bearbeitet, um eine innige Berührung zwischen der Wand der Kolonne und den Kühlelementen zu gewährleisten. Vorteilhaft werden die Elemente aneinanderstoßend angeordnet, so daß sie einen Ring oder eine mehr oder weniger fortlaufende Schicht bilden. Durch diese Anordnung wird die Wand der Kolonne auf einer genügend niedrigen Temperatur gehalten und gleichzeitig wird die Wärme wiedergewonnen, die bei Fehlen dieser Vorrichtung in die Außenluft zerstreut würde.

Jedes Metallelement ist mit einer Zuführungsleitung für das frische Medium und mit einer Sammelleitung für das erhitzte Medium verbunden.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt einen Ofen gemäß der Erfindung;

F i g. 2 und 3 sind waagerechte Schnitte nach den Linien H-II und IH-III der Fig. 1;

is F i g. 4 zeigt schaubildlich ein metallisches Kühlgehäuse.

Der Ofen besteht aus einem Mantel 1 aus feuerfestem Material, der am unteren Ende die Schmelzwanne 2 zur Aufnahme des geschmolzenen Glases 3 und oberhalb derselben die Austauschkolonne 4 bildet. Am oberen Ende der Kolonne befindet sich die Öffnung 5 zum Beschicken des Ofens, die durch eine Klappe 6 verschlossen ist. Etwas unterhalb der Öffnung 5 liegt die Öffnung 7, durch welche die aus dem Ofen austretenden Rauchgase in den Schornstein 8 abgeführt werden. Die Ausgangsmaterialien, welche das verglasbare Gemisch bilden, werden in den Ofen durch die Beschickungsöffnung 5 eingeführt und fallen durch die Kolonne 4 in die Schmelzwanne 2, in welcher sie eine Masse des geschmolzenen Glases 3 bilden, das durch den Kanal 9 abgeführt wird.

Durch die Brenner 10 werden Verbrennungsgase in die Masse des geschmolzenen Glases eingeblasen und erhitzen dasselbe. Die Gase steigen dann in der Kolonne 4 nach oben und erhitzen die fallenden Körner des Gemischs. Die Gase ziehen schließlich durch die Öffnung 7 in den Schornstein 8 ab.

Wie die F i g. 1 und 3 zeigen, wird gemäß der Erfindung außen rund um die Austauschkolonne 4 eine Umhüllung angeordnet, die durch übereinanderliegende Ringe gebildet wird, welche aus hohlen und aneinanderstoßenden Metallelementen 11 besteht, deren mit der Wand der Kolonne 4 in Berührung befindliche Seite die Form derselben aufweist.

F i g. 4 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines Elements 11, das mit einer Einlaßleitung 12 und einer Auslaßleitung 13 versehen ist.

Jedes Metallelement 11 ist von zwei kreisförmigen Rohren 14 und 15 umgeben, mit denen die Leitungen 12 und 13 verbunden sind. Die Rohre 14 sind von tinem Hauptrohr 16 abgezweigt, das die frische Luft des Ventilators 17 zuführt, während die Rohre 15 mit einem Sammelrohr 18 verbunden sind, das die erhitzte Luft den Brennern 10 zuführt.

Bei der dargestellten Ausführungsform bedeckt ein Element 11 ein Viertel des Umf anges der Kolonne. Es kann jedoch rund um die Kolonne auch eine größere Zahl kürzerer Elemente angeordnet werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Wirkung dieser Elemente auf die Kolonne 4 zu erzielen. Diese Anordnung ermöglicht außerdem eine bessere Berührung zwischen der feuerfesten Wand und den Metallelementen. Es ist auch vorteilhaft, die Außenseite der feuerfesten Steine der Kolonne 4 zu bearbeiten, um eine innigere Berührung und demgemäß einen besseren Wärmeaustausch zu gewährleisten, dessen Kühlwirkung auf die feuerfeste Wand den Wider-

stand derselben nur vergrößern kann. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht die Kolonne 4 aus feuerfesten Steinen, welche die gleiche Dicke aufweisen, wie die für die Schmelzwanne 2 verwendeten Steine. Infolge der Kühlwirkung der Elemente 11 könnte aber die Dicke der Wand der Kolonne verringert werden, wodurch das Ausmaß der Wiedergewinnung der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme gesteigert werden könnte.

Wenn die austretenden Verbrennungsgase in den oberen Teil der Kolonne gelangen, weisen sie noch eine verhältnismäßig hohe Temperatur auf. Es ist daher vorteilhaft, den Verbrennungsgasen an dieser Stelle rasch und möglichst viel von der Wärme, die sie enthalten, zu entziehen, bevor sie durch den Schornstein 8 abgeführt werden.

Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, ist zu diesem Zweck ein Bündel von senkrechten Rohren 19 angeordnet, die im oberen Teil der Kolonne 4 gegen die Innenseite derselben anliegen. Diese Rohre 19, deren rechtwinklig abgebogene Enden 20 durch die Wand der Kolonne 4 hindurchgehen, sind einerseits mit dem kreisförmigen Rohr 21 und andererseits mit dem kreisförmigen Rohr 22 verbunden, die beide rund um die Kolonne angeordnet sind.

Das Rohr 21 ist vom Hauptrohr 16 abgezweigt, das die Luft des Ventilators 17 zuführt, und das Rohr 22 ist mit dem Sammelrohr 18 verbunden, das die erhitzte Luft den Brennern 10 zuführt.

Claims (5)

Patentansprüche: 30

1. Ofen zum Verarbeiten von Glas oder ähnlichen Produkten mit einer mit Brennern beheizten Schmelzwanne, einer von der Schmelzwanne sich vertikal nach oben erstreckenden Vorwärmkolonne, in der das verglasbare Gemisch frei durch die im Gegenstrom zu ihm von der Schmelze nach oben abziehenden heißen Rauchgase nach unten fällt und hierbei vorgewärmt wird, und mit einer Einrichtung zur Rückgewinnung wenigstens eines Teiles der bei der Vorwärmung des Gemischs in der Vorwärmkolonne unausgenutzten Wärme, dadurchgekennzeichnet, daß an der Wand der Vorwärmkolonne (4) des Ofens Kühlelemente (11, 19) aus Metall angeordnet sind, die von einem zur Aufnahme der in der Vorwärmkolonne (4) unausgenutzten Wärmemenge dienenden Kühlmedium durchströmt sind, wobei als Kühlmedium eines der den Brennern des Ofens zugeführten Medien, vorzugsweise die Verbrennungsluft, vorgesehen ist und die Kühlelemente der Vorwärmkolonne (4) in eine zu den Brennern (10) des Ofens führende Zuleitung (16,16', 18) für dieses Medium eingeschaltet sind.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlelemente mehrere die Vorwännkolonne (4) mindestens an dem an die Schmelzwanne (2) anschließenden heißesten Abschnitt ihrer Wand außen umschließende, vom Kühlmedium durchströmte Metallgehäuse (11) vorgesehen sind, die an der Wand der Vorwärmkolonne direkt anliegend übereinander angeordnet sind.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlelemente mehrere vom Kühlmedium durchströmte Metallrohre (19) vorgesehen sind, die im wesentlichen senkrecht an der Innenseite des am wenigsten heißen Abschnitts der Wand am oberen Endteil der Vorwärmkolonne (4) angeordnet sind.

4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kühlelemente (11,19) der Vorwärmkolonne (4) im Nebenschluß an eine gemeinsame Zuleitung (16,16') und an eine gemeinsame Ableitung (18) angeschlossen sind.

5. Ofen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes die Vorwärmkammer außen umschließende Metallgehäuse (11) in Umfangsrichtung in mehrere Kammern unterteilt ist, die im Nebenschluß vom Kühlmedium durchströmt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 729 098, 1069 346.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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