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Glasschmelzofen Die Erfindung betrifft einen Glasschmelzofen mit einer
Kammer zum Läutern des geschmolzenen Glases, die mit einer Kammer zum thermischen
Konditionieren des Glases verbunden ist, deren Boden wesentlich tiefer liegt als
der Boden der Läuterkammer.
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Die öfen zum kontinuierlichen Schmelzen von Glas weisen im allgemeinen
eine Läuterkammer auf, die zwischen der Schmelzkammer und einer Kammer zum thermischen
Konditionieren des Glases liegt und in welcher sich das Glas von den in ihm enthaltenen
Gasblasen befreit. In der Läuterkammer ist die Dicke des Glasschmelzbades beträchtlich
und im allgemeinen gleich oder wenig verschieden von jener der Schmelzkammer. Die
Läuterkammer wird von Konvektionsströmungen durchflossen. Insbesondere das Glas
der oberen Schichten senkt sich auf den Boden des Ofens und kehrt nach der Schmelzkammer
zurück, um dort neuerlich erhitzt zu werden. Diese Konvektionsströmungen bringen
nicht nur einen Wärmeverlust mit sich, sondern behindern auch das Aufsteigen der
Gasblasen, da sie die Blasen, die beinahe die Oberfläche des Glasschmelzbades erreicht
hatten, wieder zu den unteren Schichten zurückführen. Außerdem erfolgt das Aufsteigen
von Blasen aus den unteren Schichten sehr langsam, weil die Blasen eine erhebliche
Strecke in einem Glas zurücklegen müssen, das um so stärker viskos ist, je näher
es sich dem Boden befindet, wodurch die Aufstiegsgeschwindigkeit der Blasen derart
gebremst wird, daß ein Teil des Glases in die thermische Konditionierkammer eintreten
kann, bevor er von allen Blasen befreit ist. überdies sind die Konvektionsströmungen
in der Läuterkammer die Ursache von thermischen Ungleichmäßigkeiten, die bei der
Formgebung zu den bekannten Nachteilen führen.
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Es wurde bereits versucht, das Läutern des Glases durchzuführen, indem
die Glasmasse in dünner Schicht ausäebreitet wurde. Die hierfür vorgeschlagenen
öfen haben jedoch keine zufriedenstellenden Ergebnisse geliefert. Gemäß einem anderen
Vorschlag wurde das Glas, nachdem es eine bestimmte Strecke in dünner Schicht durchlaufen
hat, unmittelbar in eine tiefe Zone geleitet. Beim übergang in die tiefe Zone werden
in dem Glas Gegenströmungen und Wirbelbildungen erzeugt, die bewirken, daß in die
Masse des aus der dünnen Schicht kommenden geschmolzenen Glases kälteres Glas eingeführt
wird, das sich eine mehr oder weniger lange Zeit in ruhigen Zonen aufgehalten hat.
Außerdem mischen sich die in der tiefen Zone entstehenden Konvektionsströmungen
mit dem Glas der dünnen Schicht, das sie örtlich abkühlen, so daß auf diese Weise
thermische Unregelmäßigkeiten entstehen. überdies ist die Atmosphäre der Schmelzkammer
im allgemeinen von jener der Läuterkammer isoliert, und es ist häufig erforderlich,
das Glas in dieser Kammer wieder zu erhitzen. Diese neuerliche Erhitzung begünstigt
ebenfalls die Bildung von Konvektionsströmungen.
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In dem Glasschmelzofen gemäß der Erfindung weist die Läuterkammer
geringe Tiefe auf und ermöglicht, die thermische Konditionierkammer und indirekt
die Entnahmekammer des Glases mit einer regelmäßigen und thermisch homogenen Glasströmung
zu speisen, die keinerlei Gegenströmung oder Wirbelbildung bewirkt. überdies wird
der Läuterkarnmer Hitze aus der Schmelzkammer zugeführt, und es ist normalerweise
keine zusätzliche Erhitzung erforderlich, um in der Läuterkammer eine entsprechende
Temperatur aufrechtzuerhalten.
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Gemäß der Erfindung ist in der Konditionierkammer eine Scheidewand
angeordnet, die sich von der Decke der Konditionierkammer lotrecht nach unten bis
nahe zum Boden der Konditionierkammer erstreckt und mit der im rechten Winkel an
den Boden der Läuterkammer anschließenden Vorderwand der Konditionierkammer einen
lotrechten, geraden Durchlaßkanal bildet, der nahe dem Boden in die Konditionierkammer
mündet. Diese Scheidewand taucht in das Glas in der thermischen Konditionierkammer
ein. Der Abstand der Scheidewand von der den lotrechten, geraden Durchlaßkanal begrenzenden
Vorderwand der Konditionierkammer ist vorzugsweise kleiner als die Hälfte der Höhe
des Durchlaßkanals.
Die Läuterkammer, in der sich das Glas in einer
breiten Strömung von geringer Tiefe ausbreitet, ist vorteilhaft auf einem Teil ihrer
Länge mit einer gesenkten Decke versehen, welche die Atmosphäre dieser Kammer von
jener oberhalb des engen lotrechten Durchlaßkanals trennt und die Strahlung des
geschmolzenen Glases aufnimmt, um die Abkühlung desselben einzuleiten. In dem engen
lotrechten Durchlaßkanal kann eine Vorrichtung zum Umrühren des Glases angeordnet
werden, wie z. B. eine senkrechte Schaufel, die sich von einer Seitenwand des Ofens
zur anderen verschiebt, und umgekehrt.
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Die Läuterkammer ist von der Schmelzkammer vorzugsweise durch eine
Schwelle getrennt, deren Oberseite nur wenig unterhalb der Oberfläche des geschmolzenen
Glases liegt. Stromaufwärts von dieser Schwelle ist in geringem Abstand von derselben
ein Schwimmer oder ein üblicher Damm angeordnet.
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Das aus der Schmelzkammer kommende Glas, das durch den Schwimmer oder
den Damm von den auf seiner Oberfläche schwimmenden Verunreinigungen befreit worden
ist, tritt in die Läuterkammer über die Schwelle ein, welche alle Konvektionsströmungen
unterbricht und auf diese Weise die Rückkehr des Glases in die Schmelzkammer verhindert.
In der Läuterkammer wird das Glas in einer breiten und dünnen Schicht ausgebreitet,
welche die Entwicklung eines erheblichen Temperaturgefälles verhindert. Das Glas
bleibt der sehr heißen Atmosphäre der Schmelzkammer ausgesetzt und bewahrt daher
seinen flüssigen Zustand. Dieser begünstigt das Aufsteigen und leichte Entweichen
von Gaseinschlüssen. Auch die Reaktionen zwischen den Bestandteilen des Glases können
unter günstigen Bedingungen beendet werden. Der enge lotrechte Durchlaßkanal leitet
das geläuterte Glas zum Boden der thermischen Konditionierkammer, nachdem das Glas
durch das in diesem Durchlaßkanal erfolgende Umrühren homogenisiert worden ist.
Hierdurch werden Gegenströmungen mit schlecht beherrschbaren Wirbelbildungen vermieden,
die beim einfachen Umgießen des Glases aus einer Kammer in die andere unvermeidlich
entstehen würden. Überdies ist die Geschwindigkeit des geschmolzenen Glases in dem
engen Durchlaßkanal, die jene der Konvektionsströmungen übersteigt, groß genug,
um eine Rückkehr von Glas in die Läuterkammer zu verhindern. Auf diese Weise wird
eine Rückkehr von Glas in eine weiter hinten liegende Kammer verhindert, wodurch
auch die damit verbundenen Wärmeverluste vermieden werden.
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In der Zeichnung ist im Längsschnitt eine bevorzugte beispielsweise
Ausführungsform des Ofens gemäß der Erfindung dargestellt.
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Die Schmelzkammer 1 ist durch einen Boden 2, Seitenwände 3, eine Decke
4 und eine Querwand 5 begrenzt, die sich derart in die Nähe der Oberfläche des Glasschmelzbades
6 erstreckt, daß am Einlaß in die Läuterkammer 7 eine Schwelle 8 gebildet wird,
welche eine solche Höhe aufweist, daß das die Schwelle überschreitende Glas nur
eine Dicke von einigen Zentimetern hat. Stromaufwärts von der Schwelle 8 ist in
geringem Abstand von dieser ein Damm 9 angeordnet. Die Läuterkammer 7 wird durch
die Verlängerung der Seitenwände 3 und der Decke 4 der Schmelzkammer 1 sowie durch
einen Boden 10 gebildet, der erhöht angeordnet ist, um der Glas-Schicht 6 in der
Läuterkammer eine verringerte Dicke zu geben.
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In den Wänden 3 der Kammer 7 können Brenner 11 angeordnet werden.
Diese werden jedoch nur ausnahmsweise verwendet, z. B. bei der Ingangsetzung des
Ofens, da die Hitze der Atmosphäre der Schmelzkammer, die zur Läuterkammer freien
Zutritt hat, normalerweise ausreicht, um das Glas in der Läuterkammer auf einer
-günstigen Temperatur zu halten.
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Die thermische Konditionierkammer 12 ist von Seitenwänden 13, einer
Vorderwand 14 und einem Boden 15 begrenzt, dessen Lage unterhalb des Bodens 10 der
Läuterkammer 7 de: Konditionierkammer 12 eine für die Konditionierung und die Entnahme
des Glases zweckmäßige Tiefe verleiht. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform
liegt der Boden 15 der Konditionierkammer 12 ungefähr auf gleicher Höhe mit dem
Boden 2 der Schmelzkammer 1. Eine von der Decke 4' abgehende Scheidewand 16 erstreckt
sich lotrcht nach unten bis nahe zum Boden 15 der Konditionierkammer und bildet
mit der im rechten Winkel an den Boden 10 der Läuterkammer 7 anschließenden Vorderwand
14 einen lotrechten geraden Durchlaßkana117, durch den das Glas dem Boden der Kammer
12 zugeführt wird. Im Bereich des Durchlaßkanals 17 kann sich eine Rührvorrichtung,
die beispielsweise aus einer auf einem waagerechten Arm 19 befestigten Schaufel
18 besteht, mit einer waagerechten hin und her gehenden Bewegung in der Glasmasse
verschieben.
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Um schließlich die Strahlung der Atmosphäre der Läuterkammer 7 von
dem Durchlaßkana117 und der Scheidewand 16 abzuhalten, ist die Decke 4 am
Ende der Kammer 7 durch Querwände 20 und eine gesenkte Decke 21 unterbrochen,
welche in der Nähe der Oberfläche des Glasschmelzbades 6 angeordnet ist und dadurch
die thermische Konditionierkammer von den anderen Teilen des Ofens trennt.