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Schwimmer für Glasschmelzöfen Die Erfindung bezieht sich auf in der
Glasindustrie als Dämmkörper verwendete Schwimmer aus keramischem feuerfestem Material.
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Diese Schwimmer werden in den Glasschmelzöfen angeordnet, um auf die
Glasströme einzuwirken. Sie schwimmen derart auf dem Bad des geschmolzenen Glases,
daß ihre Oberseite um einige Zentimeter aus der Oberfläche des Bades herausragt.
Die Schwimmer bestehen im allgemeinen aus zwei Teilen, die sich auf den Wänden des
Ofenbeckens derart abstützen, daß sie der oberflächliche Glasstrom selbsttätig an
ihrem Platz hält.
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Die Schwimmer sind sehr schweren Betriebsbedingungen unterworfen,
und zwar infolge der hohen Temperaturen in der Affinierzone der mit korrodierenden
Teilchen erfüllten Atmosphäre, der die nicht eingetauchten Teile der Schwimmer ausgesetzt
sind, und der korrodierenden Wirkung des Glases und der nicht geschmolzenen Ausgangsmaterialien,
die manchmal die Schwimmer erreichen können. Durch die Glasströme werden die Schwimmer
außerdem der Erosion unterworfen.
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Der Widerstand der Schwimmer gegen die Erosion und insbesondere gegen
die Korrosion ist um so geringer, je höher die Temperatur ist. Die Erosion und die
Korrosion haben eine solche Wirkung, daß die aus feuerfestem Ton von guter Qualität
bestehenden Schwimmer im allgemeinen nach einigen Wochen Betriebsdauer ersetzt werden
müssen. Wenn die Schwimmer aus dem Ofen herausgenommen werden, hat ihre Höhe im
allgemeinen um 25 bis 50% abgenommen. Die Kanten am oberen, nicht eingetauchten
Ende sind sehr stark abgerundet, und die Spur des Glasspiegels ist durch einen tiefen
Einschnitt auf jeder der beiden senkrechten Seitenflächen markiert.
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Das von den Schwimmern auf diese Weise entfernte Material wird daher
vom Glas mitgeführt, wobei ein Teil dieses Materials durch das Glas zersetzt wird,
während der andere Teil die Körnchen bildet, die man schließlich im fertigen Glas
wiederfindet.
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Diese von den Schwimmern entfernten Teile des Materials sind bei der
Glasherstellung schädlich. Ob sie nun vom Glas zersetzt werden oder nicht, sie diffundieren
nicht in so ausreichendem Maß in das Glas, daß sie mit demselben ein homogenes Ganzes
bilden. Sie finden sich immer wieder in Form von Ungleichartigkeiten im fertigen
Produkt, nämlich in Form von Körnchen oder Rippen, von Wellen, von Schlieren usw.,
welche die Qualität des Glases beeinträchtigen.
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Es ist bekannt, die in Höhe des Spiegels der Glasschmelze liegenden
Bordsteine der Schmelzwanne des Ofens hohl auszubilden und durch die auf diese Weise
gebildeten Kanäle ein Kühlmedium hindurchzuleiten. Außerdem ist es bekannt, .gegen
die auf der Außenseite des Ofens liegende Seite der Bordsteine ein Blechgehäuse
zur Anlage zu bringen, das von einem Kühlmedium durchflossen wird.
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Es ist ferner eine zwischen den Abschnitten eines Wannenofens angeordnete
Brücke bekannt, die aus aneinandergesetzten scheibenförmigen Ziegeln mit einem mittleren
Hohlraum besteht. Die Ziegel werden durch ein durch dieselben hindurchgehendes Metallrohr
versteift, das in den Seitenwänden des Ofens gelagert ist. Durch den Zwischenraum
zwischen den Hohlräumen der Ziegel und dem Metallrohr wird eine Kühlflüssigkeit
hindurchgeleitet, um die Ziegel auf einer unterhalb der Temperatur der Glasschmelze
liegenden Temperatur zu halten.
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Es ist außerdem bekannt, innerhalb der den Wannenofen in mehrere Betriebsabschnitte
unterteilenden Doppelwände oder Hohlkörper aus keramischem Material Heiz- oder Kühlvorrichtungen
anzuordnen, welche diese Doppelwände oder Hohlkörper
auf der für
den Betrieb des Ofens erforderlichen Temperatur halten.
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Bisher ist es jedoch nicht möglich gewesen, die in einem Glasschmelzofen
zu verwendenden Schwimmer in zufriedenstellender Weise auszubilden. Ein mit einem
mittleren Kanal und mit nach unten gerichteten seitlichen Düsenrohren versehener
Schwimmer wurde beispielsweise dazu verwendet, die im den mittleren Kanal eingeleitete
heiße Luft in Form von Blasenströmen in die Glasschmelze einzuführen. Wenn ein solcher
Schwimmer aus dickwandigem keramischem Material besteht, kann das durch den mittleren
Kanal hindurchgeleitete Medium keine zufriedenstellende Kühlung der Außenseite des
Schwimmers bewirken. Wenn aber der Schwimmer aus keramischem Material von geringer
Dichte (und daher großer Porosität) hergestellt wird, wird er zwar nicht so tief
in das Glasschmelzbad eintauchen; dann ist aber - insbesondere bei Schwimmern mit
rechteckiger Querschnittsform - das aus dem Glasschmelzbad herausragende und der
Korrosion des Glases unterworfene obere Ende des Schwimmers vom mittleren Kühlkanal
zu weit entfernt, so daß infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit des keramischen
Materials eine zufriedenstellende Kühlung des Schwimmers im Bereich der Dreiphasenzone
nicht erzielt werden kann. Eine gute Kühlwirkung auf der Außenseite des Schwimmers
kann im allgemeinen nur erzielt werden, wenn der Kühlkanal von der Außenseite nicht
durch eine dicke Schicht keramischen Materials getrennt ist. Die Herstellung von
Schwimmern mit dünnen Wänden bereitet jedoch Schwierigkeiten, insbesondere hinsichtlich
der mechanischen Festigkeit derselben, so daß die Herstellung solcher Schwimmer
wenig praktisch ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwimmer für Glasschmelzöfen
mit einer Kühlmittelleitung zu schaffen, der einfach im Aufbau und hinsichtlich
der Kühlung wirksam ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Kühlmittelleitung
dem oberen Ende des Schwimmers aufgelegt oder fest mit diesem oberen Ende verbunden
ist. Hierzu kann die Kühlmittelleitung aus einem mit der Oberseite des Schwimmers
fest verbundenen Rohr oder Halbrohr oder einem haarnadelartig verbundenen oder konzentrisch
angeordneten Rohrpaar bestehen.
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Durch das Anbringen der Kühlmittelleitung auf dem aus dem Glasschmelzbad
herausragenden oberen Teil des Schwimmers befindet sich die Kühlung in unmittelbarer
Nähe der Stelle, die dem stärksten Angriff durch das Glasschmelzbad ausgesetzt ist.
Es wird ferner auch jener Teil des Schwimmers am meisten geschützt, welcher der
Hitze der Brennerflammen und der Strahlung des Ofengewölbes unterworfen ist. Bei
den bekannten Vorrichtungen muß der zu kühlende Teil zwecks Aufnahme einer inneren
Kühlvorrichtung besonders ausgebildet werden, und seine Herstellung ist dadurch
entsprechend kostspieliger. Außerdem geht die ganze Kühlvorrichtung verloren, wenn
der Teil verbraucht ist und ausgetauscht werden muß. Der Schwimmer gemäß der Erfindung
kann ein massiver Teil sein. Die Kühlmittelleitung kann jederzeit (auch während
des Betriebs des Ofens) abgenommen und ausgetauscht werden.
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Schließlich ist es bei einem in das Glasschmelzbad eintauchenden Schwimmer
mit einer mittleren Kühlleitung nicht möglich, das durch dieselbe hindurchgehende
Kühlmedium oberhalb des Spiegels des Glassehmelzbades austreten zu lassen. Im Gegensatz
hierzu kann die erfindungsgemäß auf dem oberen Ende des Schwimmers angeordnete Kühlvorrichtung
mit Austrittskanälen versehen werden, die derart gerichtet sind, daß eine Kühlung
der eintauchenden Seitenflächen des. Schwimmers oberhalb des Spiegels des Glasschmelzbades
und eine Kühlung der Oberfläche des Glasschmelzbades in der Nähe des Schwimmers
bewirkt wird. Gegebenenfalls können auch die Strömungen der Oberfläche des Glasschmelzbades
in gewünschter Weise beeinflußt werden.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen von Schwimmern
dargestellt.
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Die F i g. 1 bis 3 zeigen einen bekannten Schwimmer, und zwar F i
g. 1 im senkrechten Längsschnitt und F i g. 2 im Grundriß die beiden Teile des Schwimmers;
F i g. 3 ist eine F i g. 1 entsprechende Ansicht des verbrauchten Schwimmers; F
i g. 4 bis 10 zeigen im senkrechten Längsschnitt mehrere beispielsweise Ausführungsformen
des Schwimmers gemäß der Erfindung; F i g. 11 zeigt eine teilweise Seitenansicht
eines Schwimmerpaares gemäß F i g. 4 mit einem angeschlossenen Gebläse; F i g. 12
bis 14 zeigen drei weitere Ausführungsformen des Schwimmers gemäß der Erfindung;
F i g. 15 zeigt im Grundriß ein in der Affinierzone des Ofens angeordnetes Schwimmerpaar
gemäß F i g. 13.
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In F i g. 1 ist ein Schwimmer bekannter Art zu Beginn der Inbetriebnahme
dargestellt, der auf einem Glasschmelzbad 2 schwimmt. Gemäß F i g. 2 besteht der
Schwimmer aus zwei Teilen 1 a und l b,
die sich aufeinander und auf dem Rand
des Ofenbeckens 3 abstützen und die in der Affinierzone des Ofens auf dem Glasschmelzbad
2 schwimmen. Die Richtung der oberflächlichen Strömung ist durch die Pfeile x und
y angegeben. In F i g. 3 ist der F i g. 1 entsprechende Schwimmer nach einigen Wochen
Betriebsdauer dargestellt. Die Spur des Glasspiegels ist durch die tiefen Einschnitte
in den beiden senkrechten Seitenwänden des Schwimmers markiert.
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Gemäß der Erfindung wird das obere Ende des Schwimmers einer entsprechenden
Kühlung unterworfen. Bei den in den F i g. 4 bis 11 dargestellten Ausführungsformen
wird diese Kühlung mittels eines Kühlgases bewirkt, z. B. mittels in Umlauf gesetzter
Luft, während bei den in den F i g. 12 bis 15 dargestellten Ausführungsformen die
Kühlung auf hydraulischem Weg bewirkt wird, z. B. durch in Umlauf gesetztes Wasser.
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Bei allen Ausführungsbeispielen ist der Körper 4
jedes Schwimmers
am oberen Ende mit wenigstens einer Leitung versehen, welche zur Aufnahme des in
Umlauf gesetzten Mediums bestimmt ist. Die Leitung kann durch ein Rohr 6, 7 oder
8 (F i g. 4, 7, 9) gebildet werden, das aus einem oder mehreren Teilen besteht,
oder aus einem Teil eines Rohres, z. B. einem Halbrohr 9, 10, 11 oder 12 (F i g.
5, 6, 8, 10), das durch Zersägen eines Rohres von kreisförmigem Querschnitt längs
einer Diametralebene erhalten wird, oder auch aus mehreren Rohren oder Zweigrohren
mit entgegengesetzter oder gleicher Umlaufrichtung, die nebeneinander angeordnet
sind, wie beispielsweise
die haarnadelförmig gekrümmten Rohre 13a,
13b, 13c, 13d (F i g. 12, 13), oder die konzentrisch ineinander angeordnet
sind, wie die Rohre 14a, 14b (F i g. 14), oder schließlich durch eine Kombination
der Rohre 13c, 13d mit wenigstens einem als Schutzdienenden Halbrohr 9 (F
i g. 13).
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Bei den in den F .i g. 4 bis 10, 12, 13 und 14 dargestellten Ausführungsformen
sind das Rohr oder die Rohre in der Längsrichtung auf der Oberseite 15
jedes
Schwimmers angeordnet, auf der sie beispielsweise durch eine Verbindung aus Zement
oder feuerfestem Ton (F i g. 4, 5, 12, 14) befestigt sind, welche dem ganzen Schwimmer
eine möglichst erhöhte Wärmeleitfähigkeit verleiht, so daß das in den Rohren umlaufende
Kühlmittel seine Kühlwirkung nicht nur auf die Rohre, sondern .auch auf das obere
Ende des Schwimmers ausübt, das ungünstigen physikalischen und chemischen Bedingungen
am meisten ausgesetzt ist.
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Bei den in den F i g. 7 und 9 gezeigten Ausführungsformen weist das
Rohr 7 bzw. 8 eine äußere ebene Seite 17 auf, die ermöglicht, daß dasselbe
beispielsweise ohne zusätzliche Befestigungsmittel auf die obere ebene Seite
15 des Schwimmers gelegt wird.
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Bei den in den F i g. 6, 8 und 10 gezeigten Ausführungsformen wird
die Stabilität der Befestigung des Halbrohres 10, 11 oder 12 auf der Oberseite 15
des Schwimmers .dadurch erhöht, daß entweder der mittlere Teil der Oberseite 15
des Schwimmers versenkt ausgebildet wird, so daß seitliche Längsrippen
18, 19 (F i g. 6) entstehen, zwischen denen das untere Ende des Halbrohres
10 angeordnet wird, oder daß der mittlere Teil der Oberseite 15 des Schwimmers
erhöht ausgebildet wird, so daß seitliche Längsnuten 20, 21 (F i g. 8, 10)
entstehen, welche die unteren Enden des Halbrohres 11 bzw. 12 aufnehmen.
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Bei den in den F i g. 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen ist das
Rohr 8 bzw. 12, welche das Kühlmedium längs des oberen Endes des Schwimmers
führt, mit einer Reihe von seitlichen Öffnungen 22, 23 versehen, die in Abständen
voneinander derart angeordnet sind, daß sie einen Teil des Mediums auf die Oberfläche
des Glasschmelzbades und/oder auf die Seitenflächen des Schwimmers in der Höhe des
Glasschmelzbades lenken, um einerseits das Glas abzukühlen und damit sowohl auf
die Strömungen als auch auf die Agressivität des Glases einzuwirken, und andererseits
jene Stellen der Schwimmer abzukühlen, an denen sich die Einschnitte (F i g. 2)
zu bilden trachten und auf diese Weise den Widerstand des Schwimmers gegen Erosion
und Korrosion zu erhöhen.
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Bei den in den F i g. 4 bis 11 dargestellten Ausführungsformen sind
die an einem Ende oder an beiden Enden offenen Leitungen oder Rohre durch eine Zwischenleitung
24 (F i g. 11), die ein bestimmtes Stück in der Leitung oder das Rohr eindringt,
mit einer Quelle des gasförmigen Kühlmittels verbunden, z. B. mit einem Ventilator
25, der unter einem bestimmten Druck stehende Luft zuführt, d. h. unter einem
Druck, der etwas höher liegt, als der beispielsweise in der Affinierzone des Ofens
herrschende Druck.
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Bei den in den F i g. 12 bis 15 dargestellten Ausführungsformen sind
die beiden Schenkel 13 a, 13 b
oder 13 c, 13 d der haarnadelförmigen
Rohre (F i g. 12 und 13) oder die entsprechenden Enden der konzentrischen Rohre
14a, 14b (F i g. 14) durch Zwischenleitungen 26, 27 an die
Zuführung und an die Abführung der Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, angeschlossen.
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Die vorstehend :beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen
nicht nur, das obere Ende des Schwimmers und in geringerem Maß auch den Körper desselben
zu kühlen, sondern auch seine Oberseite gegen die Wärmestrahlung des Arbeitsraumes
und des Ofengewölbes zu schützen, wodurch die Erhitzung des Schwimmers vermindert
wird.
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Die bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 4 bis 10 verwendeten
Rohre oder Halbrohre und das gemäß F i g. 13 verwendete Halbrohr können beispielsweise
aus dem gleichen feuerfesten Ton wie die Schwimmer oder aus irgendeinem entsprechenden
feuerfesten Material hergestellt werden. Sie bilden in diesem Fall Abnutzungsstücke,
die sich an der Anbringungsstelle des Schwimmers rascher als dieser abnutzen und
die periodisch ausgetauscht werden können.
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Gemäß der Erfindung kann das Rohr auch aus einem anderen besonders
widerstandsfähigen Material hergestellt sein, z. B. aus einem auf elektrischem Weg
geschmolzenen, tonerdehaltigen Material od. dgl., das infolge seines geringen Gewichts
wesentlich höhere Herstellungskosten verursacht, das aber wegen der beträchtlich
längeren Lebensdauer der Schwimmer trotzdem wirtschaftlich ist.
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Die Rohre 13a, 13b, 13c, 13d, 14a, 14b
(F i g.
12 bis 15) können aus Stahl oder irgendeinem feuerfesten Material hergestellt werben.
Wenn diese Rohre nicht durch ihre Anordnung unter einem Halbrohr aus feuerfestem
Material (F i g. 13) geschützt werden, können sie auch mit einem Schutzüberzug aus
feuerfestem Material oder mit einem (nicht dargestellten) Überzug versehen werden,
der ein hohes Reflexionsvermögen im infraroten Bereich besitzt. Dieser Überzug kann
beispielsweise aus einem entsprechenden keramischen Material bestehen. Auf diese
Weise wird der größere Teil der Kühlwirkung zum Schutz der Schwimmer verwendet.
Die Anordnung der kühlenden Rohre und/oder Halbrohre erfolgt im allgemeinen nachdem
die Schwimmer an ihren Platz gebracht sind. Die Anbringung der Halbrohre wird dadurch
sehr erleichtert.