DE1226750B - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Glas in einem Tiegel - Google Patents

Description

BUNDESKEPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C03b

Deutsche KL: 32 a - 5/02

Nummer: 1226 750

Aktenzeichen: S 89332 VI b/32 a

Anmeldetag: 3. Februar 1964

Auslegetag: 13. Oktober 1966

Bei der Ausarbeitung gewisser Spezialgläser, insbesondere der sehr schwierig schmelzbaren und homogenisierbaren, sowie derjenigen Gläser, bei welchen das Vorhandensein der geringsten Spur eines beliebigen Fremdkörpers oder sogar feinster Bläschen die physikalischen Eigenschaften so beeinträchtigt, daß die Gläser praktisch unverwendbar sind, ist die Anwendung von besonderen Maßnahmen, die sehr verschieden von den üblicherweise in der Glas- bzw. Spiegelglasindustrie benutzten sind, erforderlich. So müssen häufig für die Herstellung solcher Gläser

a) vollkommen durch Luft bei den hohen in Betracht kommenden Schmelz- oder Läuterungstemperaturen nicht oxydierbare Metalltiegel, deren Metall sich nicht in dem in geschmolzenem Zustand befindlichen Glas löst, im allgemeinen solche aus Platin oder einer Platinlegierung, verwendet werden;

b) es muß durch Zuführung entsprechender Wärmemengen eine spezifische Heizleistung, d. h. Heizleistung je Volumeinheit der zu schmelzenden Masse, erreicht werden, die sehr viel höher ist als die für die Herstellung von Gläsern von normalen Eigenschaften erforderliche.

Die Notwendigkeit, Tiegel aus Stoffen, wie Platin, zu verwenden, deren Erweichungstemperatur unter Belastung nur wenig oberhalb der Temperatur liegt, die für die Ausarbeitung solcher Gläser erreicht werden muß, bedeutet eine zwangläufige Beschränkung der Temperatur, die der Tiegel erreichen darf, d.h. im Ergebnis der Heizleistung, die auf den Tiegel zur Einwirkung gebracht wird.

Unter diesen Voraussetzungen muß versucht werden, das Maximum an Heizleistung unmittelbar auf die glasige Masse zur Einwirkung zu bringen, d.h., eine Erhitzungsmethode anzuwenden, bei welcher kerne der klassischen Methoden der Übertragung der Wärme von einer Wärmequelle hoher Temperatur auf den zu erhitzenden Körper angewandt wird.

In diesen Fällen wird demgemäß die von einer gewissen Temperatur an, welche je nach der Art des Glases verschieden ist, vorhandene Leitfähigkeit der geschmolzenen glasigen Masse ausgenutzt, um einen Strom von der Frequenz des elektrischen Verteilernetzes unmittelbar durch das Glasbad hindurchzuleiten. Zu diesem Zweck wird in das Bad ein Schaft oder eine Rohr aus Platin (oder aus einer Platinlegierung) eingetaucht und an den Tiegel und diesen Schaft (oder dieses Rohr) eine entsprechende Spannung angelegt, die im allgemeinen innerhalb gewisser Grenzwerte regelbar ist, sowie außerdem der Tiegel Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von
Glas in einem Tiegel

Anmelder:

Societe des Verreries Industrielles

Reunies du Loing, Sovirel, Paris

Vertreter: : :

Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier,

Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Maurice Descarsin, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 2. Februar 1963,(923 543)

durch ein klassisches Verfahren erhitzt, um insbesondere die Einleitung des SchmelzVorganges eines Teiles der verglasbaren Stoffe im Bodenbereich des Tiegels zu bewirken und so schnell als möglich ein Glasbad zu erzeugen, in welches die zentrale Elektrode eintaucht, und das dann durch unmittelbaren Stromdurchtritt erhitzt wird. Die auf die Oberfläche dieses primären Bades fortlaufend aufgegebenen verglasbaren Stoffe schmelzen sehr schnell und vergrößern fortschreitend das Volumen an Glas, welches durch unmittelbaren Stromdurchtritt erhitzt wird.

Unter diesen Bedingungen kann jede Überhitzung des Tiegels verhindert werden, da dieser niemals auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher ist als die des Glasbades.

Die Anwendungsmöglichkeit dieses Verfahrens ist jedoch (im Fall dieser Anwendung auf Spezialgläser der oben gekennzeichneten Art) schnell dadurch begrenzt, daß, wie festzustellen ist, oberhalb einer gewissen spezifischen Heizleistung, die sehr viel kleiner ist als die, welche erreicht werden müßte, um ein Schmelzen solcher Gläser unter den erforderlichen Bedingungen zu erzielen, einerseits eine mehr oder weniger merkliche Diffusion des Platins in das Glas und andererseits die Bildung einer großen Menge an

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kleinen Bläschen an der Oberfläche der Elektroden hitzt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß

erfolgt, die praktisch nicht entfernt werden können. sowohl der Schmelztiegel wie auch die Glasschmelze

Es ist bereits vorgeschlagen worden, diesen durch die gleiche Energiequelle erhitzt werden.

Schwierigkeiten dadurch zu begegnen, daß die ver- Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweck-

glasbaren Stoffe, nachdem das Glasbad gebildet wor- 5 mäßig so durchgeführt, daß die beiden Beheizungs-

den ist, über dieses durch dielektrische Hysteresis er- arten unabhängig voneinander geregelt werden. Das

wärmt werden,-wobei die gleiche grundsätzliche'An- kann innerhalb eines weiten Bereiches selbständig so

Ordnung, wie sie. für die unmittelbare Erhitzung der erfolgen, daß die Wirkungen beider Beheizungsarten

glasigen Masse durch Hindurchleiten eines Stromes so aufeinander abgestimmt werden, daß dem Glasbad

von niedriger Frequenz zwischen dem Tiegel und io eine sehr hohe spezifische Heizleistung zugeführt

einer zentralen Elektrode benutzt wird, verwendet wird, ohne daß es aber notwendig wäre, den Tiegel

wird, und nunmehr die Elektroden die Beläge eines auf eine Temperatur zu erhitzen, die höher ist als die

Kondensators bilden, an dessen Klemmen eine Span- mit seinem guten mechanischen Verhalten verträg-

nung von zweckentsprechender Größe und sehr hoher" liehe.

Frequenz, z. B. in der Größenordnung von einigen 15 Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen

10 Megaherz, angelegt wird. Verfahrens, die aus einem durch Induktion beheizten

Dieses Verfahren ermöglicht es, durch Vermeidung Tiegel mit. einer in den Tiegel hineinragenden Elekder Nachteile, die sich bei der .Verwendung einer zu trode besteht, ist die Energiequelle für die unmittelniedrigen Frequenz ergeben (Diffusion des Platins bare Beheizung der in dem Tiegel enthaltenen Glas- und Auftreten von Bläschen in dem Glasbad), Spezial- 20 schmelze von dem Schwingerkreis des Hochfrequenzgläser von sehr hoher Qualität herzustellen. ^; generators/ durch welchen · der Induktor für die

Obwohl in dieser Weise die verglasbaren Stoffe Hochfrequehzerhitzung des Tiegels gespeist wird, ab-

vom Zeitpunkt ihrer Aufgabe an sehr schnell erhitzt gezweigt.

werden können, ist'es wegen der Fortentwicklung der Die Spannung, die zwischen dem Tiegel und der

elektrischen Charakteristiken während der aufein- 25 zentralen Elektrode vorhanden ist, verringert man

anderfolgenden Phasen des Schmelzvorganges minde- durch einen Transformator mit niedrigem Ausgangs-

stens unter Arbeitsbedingungen in tatsächlich indu- widerstand, dessen Primärwicklung in einem von dem

striellem Maßstab schwierig, von einer gewissen Tem- Schwingerkreis des Hochfrequenzgenerators ab-

peratur des Eades'an die erwünschte spezifische Heiz- gezweigten Nebenschluß liegt und an dessen Se-

leistung zur Wirkung zu bringen. Man muß vielmehr, 30 kundärwicklung einerseits der Tiegel und andererseits

um diesen Zweck zu erreichen, entweder außerordent- die zentral in die Glasschmelze tauchende Elektrode

lieh hohe Frequenzen, nämlich solche, die mit den angeschlossen sind.

geometrischen Abmessungen der Beläge des Konden- Nachstehend wird, lediglich als Beispiel, auf wel-

sators, welcher durch den Tiegel und die zentrale ches die Erfindung aber keineswegs beschränkt ist,

Elektrode mit der das Dielektrikum bildenden glasigen 35 eine Ausführungsform einer Vorrichtung derselben

Masse gebildet ist, unverträglich sind, oder ebenfalls an Hand der Abbildungen beschrieben, welche ein

außerordentlich hohe Spannungen anwenden, die zu Schaltungsschema einer Apparatur zur Durchführung

Störungen in dem elektrischen Netz und sogar den des neuen Verfahrens veranschaulicht.

Elementen, aus welchen der Ofen besteht, führen Die in der Abbildung dargestellte Apparatur ent-

können. 40 hält einen Tiegel 1 für das Bad aus geschmolzenem

Ferner bedeutet diese Arbeitsweise die Notwendig- Glas 2, in welches eine aus einer Platinlegierung be-

keit, der Wärmequelle zur Beheizung des Tiegels eine stehende zentrale Elektrode 3 eintaucht.

Energiequelle von sehr hoher Frequenz zuzuordnen, Die Beheizung des Tiegels 1 erfolgt in an sich be-

was sich in einer erheblichen Erhöhung der Investi- kannter Weise mittels einer diesen umgebenden In-

tions- und Betriebskosten sowie einer erheblichen 45 duktionsspule 4, die in Resonanz mit einem Konden-

Komplizierung des Aufbaues der Anlage auswirkt. ■ satorS einen Teil des Schwingerkreises eines Hoch-

Bei diesem Verfahren ergibt sich ferner, weil mit frequenzgenerators bildet. In diesem Kreis liegt ferner

sehr hohen Frequenzen und Spannungen in mehreren eine variable Induktanz 6, welche zur Regelung der

elektrischen Steuer- und Regelkreisen und einer Ge- Beheizung des Tiegels dient.

samtheit von umfangreichen mechanischen Vorrich- 50 Die Wärmequelle für die unmittelbare Beheizung tungen für die Beschickung des Ofens mit den ver- der glasigen Stoffe besteht aus einer Abzweigung des glasbaren Stoffen und das Gießen des geschmolzenen Stromkreises 7, die, im Nebenschluß in dem Glases gearbeitet wird, eine intensive elektromagne- Schwingerkreis des Hochfrequenzgenerators liegend, tische Strahlung, die häufig nur mit großen Schwierig- im Fall des Ausführungsbeispiels mit den Klemmen keiten auf die Werte begrenzbar ist, welche für den 55 des Kondensators 5 verbunden ist. In diesem Neben-Schutz der Übertragungsnetze für das Fernmelde- Schluß 7 liegen in Reihe geschaltet die Primärwickwesen, den Rundfunk und das Fernsehen vorgesehen lung 8 α eines Transformators mit niedrigem Aussind, weil wegen der komplexen Art und der Menge gangswiderstand und eine variable Induktanz 9. Diese .an Werkstoffen und zugehörigen Stromkreisen die Induktanz dient zur Regelung der Erhitzung des Glas-Mehrzahl der sonst für diesen Zweck angewendeten 60 bades durch direkten Stromdurchgang. DieSekundär-Maßnahmen praktisch nicht brauchbar ist. wicklung 8 b des Transformators 8 liegt zwischen der

Durch die Erfindung werden diese Nachteile und zentralen Elektrode 3 und dem Tiegel 1, so daß der Schwierigkeiten in einfacher und wirtschaftlicher Transformator 8 die zweckentsprechende Absenkung Weise beseitigt. der Spannung des Stromes, durch welchen die BeGegenstand der Erfindung ist in erster Linie ein 65 heizung des Glasbades erfolgt, bewirkt.
Verfahren zum Schmelzen von Glas in einem Tiegel, Es ist hieraus ersichtlich, daß es durch zweckbei dem das Schmelzgut sowohl durch Hochfrequenz- entsprechende Einregelung der variablen Induktanzen induktion als auch durch elektrischen Widerstand er- 6 und 9 möglich ist, die Wirkung jeder der beiden

Beheizungsarten, d. h. der Beheizung durch Induktion mittels des Induktors 4 und die Beheizung durch unmittelbaren Stromdurchgang durch das Glasbad 3 nach Belieben einzustellen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schmelzen von Glas in einem Tiegel, bei dem das Schmelzgut sowohl durch Hochfrequenzinduktion als auch durch elektrischen Widerstand erhitzt wird, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß sowohl der Schmelztiegel wie auch die Glasschmelze durch die gleiche Energiequelle erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Beheizungsarten unabhängig voneinander geregelt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem durch Induktion beheizten Tiegel mit einer in den Tiegel hineinragenden Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle für die unmittelbare Beheizung der in dem Tiegel (1) enthaltenden Glasschmelze (2) von dem Schwingerkreis (5, 9) des Hochfrequenzgenerators, durch welchen der Induktor (4) für die Hochfrequenzerhitzung des Tiegels (1) gespeist wird, abgezweigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Transformator (8) mit niedrigem Ausgangswiderstand, dessen Primärwicklung (8 a) in einem von dem Schwingerkreis (5,9) des Hochfrequenzgenerators abgezweigten Nebenschluß liegt und an dessen Sekundärwicklung (8 b) einerseits der Tiegel (1) und andererseits die zentral in die Glasschmelze (2) tauchende Elektrode angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Zusatzpatentschrift Nr. 77 879, Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 1237 883).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 670/91 10.66 © Bundesdruckerei Berlin