DE1471832B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von geschmolzenem Glas - Google Patents

Description

vorrückenden oberen Schichten der Masse des geschmolzenen Glases durch mechanische Rührwerke vorsehen, weisen jedoch schwere Mangel auf. Diese bestehen hauptsächlich darin, daß sie nicht das Vorhandensein von Strömungen berücksichtigen, welche das Glas in verschiedenen Richtungen verschieben. Es ist bekannt, daß in einem Förderkanal für das geschmolzene Glas zwei hauptsächliche Strömungen vorhanden sind, von denen die eine, die hin-

Bekanntlich bildet geschmolzenes Glas keine thermisch homogene Masse. Die Teile des Glases, die an
der Oberfläche der Masse oder bei Berührung mit
den kalten Wänden der Kammer eine Abkühlung er- io gehende Strömung, den oberen Teil der Glasmasse fahren haben, sind dichter und viskoser geworden bildet, welche gegen die Entnahme- oder Arbeitsund haben die Neigung, auf den Boden zu sinken, kammer gerichtet ist, und von denen die andere, die während die Teile des Glases, die heißer und infolge- rückläufige Strömung, sich unterhalb der ersteren in dessen weniger dicht und flüssiger sind, zur Ober- entgegengesetzter Richtung verschiebt. Diese rückfläche aufsteigen. Es bilden sich daher in der Glas- 15 läufige Strömung wird durch Konvektionsströmungen masse sogenannte Konvektionsströmungen, welche gespeist, welche durch Glas der oberen Schicht geverschiedene Richtungen und Geschwindigkeiten aufweisen.

Andererseits ist das geschmolzene Glas auch keine

homogene Masse hinsichtlich seiner chemischen Zu- 20 und die rückläufige Strömung weisen beträchtliche sammensetzung, die verschieden ist, beispielsweise für Unterschiede der Temperatur und der Zusammen

bildet werden, das sich abgekühlt hat und das infolgedessen dichter geworden und auf den Boden der Glasmasse gesunken ist. Die hingehende Strömung

das Glas, das sich geschützt vor den Flammen am Boden der Wanne des Wannenofens befindet, und für das an der Oberfläche des Bades befindliche Glas, das unmittelbar von den Flammen der Brenner bestrichen wird.

Diese thermischen und chemischen Ungleichartigkeiten zeigen keine Neigung, sich aufzuheben und bleiben in dem geschmolzenen Glas während seines

setzung auf, und ihre Homogenisierung ist um so schwieriger, weil sich die Rührwerke nur mit einer bescheidenen Drehzahl drehen können, damit längs der Welle des drehbaren Rührwerks keine Luft in das Glas eindringt. Eine vollständige Mischung der hingehenden und der rückläufigen Strömung ist daher schwer zu erzielen und würde überdies einen anderen Nachteil sichtbar werden lassen, welcher darin be

ganzen Weges vom Ofen an die Entnahmestelle er- 30 steht, daß die von der rückläufigen Strömung mithalten, trotz der Richtungsänderungen, die dem Glas geführten Verunreinigungen, wie z. B. die von der

Zersetzung der feuerfesten Materialien herrührenden Körner oder Reste des entglasten Glases, welche diese Strömung in die heißen Zonen des Ofens zurück

häufig mit der Absicht erteilt werden, eine Homogenisierung zu bewirken, z. B. durch Umlenkplatten,
Dämme, Schirme oder Siphons. Da sich die Ungleichartigkeiten des geschmolzenen Glases in den fertigen 35 ^fünrt> wieder eingeschmolzen werden und an die Produkten durch Fehler zeigen, z. B. durch Streifen Oberfläche des Glases aufsteigen.

Eine bereits bekannte Vorrichtung mit Rührgeräten in Form von Schiffsschrauben soll zur Durchmischung des gesamten Querschnittes einer Glasschmelze im

in den gezogenen Glastafeln, muß das geschmolzene Glas im Augenblick seiner Entnahme so homogen wie möglich sein.

Es ist daher nicht erstaunlich, daß schon mecha- 40 betreffenden Kanal dienen und fördert infolgedessen

nische Rühreinrichtungen vorgeschlagen und verwen- mit den entsprechend tief und nahe am Boden des

Kanals angeordneten Schrauben auch das verhältnismäßig zähe und kältere Glas nach oben. Da die bekannte Vorrichtung insbesondere zur Einfärbung von

det worden sind, um die Glasmasse vor der Entnahme zu mischen, z. B. drehbare Rührwerke mit waagerechter, senkrechter oder geneigter Achse, die

mit relativ zur Achse geneigten Schaufeln oder mit 45 Glasmassen eingesetzt werden soll, kann und darf nach innen gekrümmten Luftschrauben oder mit einer selbstverständlich keinerlei Rückströmung in Kauf genommen werden, weil sonst unkontrollierbare Färbwirkungen eintreten würden.

Im Gegensatz liegt der Erfindung die Aufgabe zu-

Schraubenfläche versehen sind. Es ist beispielsweise bekannt, Reihen von Rührwerken dieser Art in dem

Kanal der Vorrichtung zur Herstellung gefärbten ^ _ . „

Glases anzuordnen, in welcher dem aus der Affinier- 50 gründe,, eine möglichst gleichmäßige Homogenisiekammer austretenden Glas ein gefärbtes Pigment in rung eines Teiles der Glasschmelze zu erreichen, die

sich nicht auf die tieferen Glasschichten erstreckt, welche zur weiteren Verarbeitung in den Schmelzofen mitsamt den mitgeführten Verunreinigungen zurückkehren sollen. .

Zur Lösung dieser Aufgabe werden entsprechende Rührvorrichtungen als Antriebsorgane derart im Verbindungskanal zwischen dem Schmelzofen und der Entnahmekammer zur Verarbeitung der Glasschmelze

Pulverform zugesetzt wird, das im Glas schmelzen und sich in demselben gleichmäßig verteilen soll, während das Glas gegen die Entnahme- oder Arbeitskammer vorrückt.

Man hat jedoch mechanische Rühreinrichtungen auch in den Vorrichtungen zur Herstellung nicht gefärbten Glases angeordnet. In diesem Fall müssen diese Einrichtungen die Wirkung haben, die unteren

Schichten mit den oberen Schichten des Glases zu 60 eingesetzt, daß gemäß der Erfindung gegen die Glasmischen, die in einem Kanal gegen die Entnahme- oberfläche Glas aus dem unteren Teil einer Glaskammer vorrücken. Zu dem gleichen Zweck ist be- schicht gelenkt wird, die gegen die Entnahmekammer reits vorgeschlagen worden, zwischen der Affinier- vorrückt und die sich oberhalb einer kälteren Glaskammer und der Entnahmekammer des Glases eine schicht befindet, die aus dieser Entnahmekammer in kreisförmige Kammer mit einem in derselben um- 65 den Ofen zum Verarbeiten und Läutern des Glases laufenden Rührwerk anzuordnen. zurückkehrt.

Die Verfahren, welche das Mischen der unteren Auf diese Weise wird die erwünschte Homogeni-

Schichten mit den gegen die Entnahmekammer sierung auf die zur Weiterverarbeitung zu entneh-

3 4

mende Glasströmung konzentriert und dazu zweck- In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausmäßig so vorgegangen, daß den aufsteigenden Strö- führungsformen der Erfindung dargestellt, mungen eine solche Stärke erteilt wird, daß die von F i g. 1 zeigt im Querschnitt einen Kanal, der ge-

denselben verdrängte Glasmenge größer ist als die schmolzenes Glas aus dem Schmelzofen in die Entgegen die Entnahmekammer vorrückende Glasmenge. 5 nahmekammer des Glases leitet und der mit einer Man kann dabei die Strömungsverhältnisse vorteil- Vorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist, deren haft so einstellen, daß zusätzlich an der Oberfläche Ubertragungsorgane oberhalb der Decke angeordnet der oberen Glasschicht eine Strömung erzeugt wird, sind;

welche die auf dem geschmolzenen Glas schwimmen- F i g. 2 zeigt im Querschnitt einen Kanal, der mit

den Rückstände nach der Schmelzzone zurückfließen .10 einer Vorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist, läßt. Die auf diese Weise mitgeführten Rückstände deren Übertragungsorgane unterhalb der Decke ansetzen sich dann am Ofenausgang ab und können geordnet sind;

dort in einer heißen Zone entweder absorbiert oder F i g. 3 zeigt schematisch eine Art der Befestigung

leicht abgeschöpft werden. der Platte, die unterhalb eines Antriebsorgans an-

Im Gegensatz zu bereits bekannten Vorrichtungen 15 geoudnet ist;

zur Homogenisierung des Glases in einer Entnahme- F i g. 4 bis 6 zeigen verschiedene Möglichkeiten

kammer, die mit Fingern in die Glasschmelze ein- der Anordnung der Antriebsorgane; tauchen oder dieser eine kreisförmige Bewegung er- F i g. 7 zeigt im Längsschnitt den Kanal und die in

teilen, wird das erfindungsgemäße Verfahren mit An- demselben vorhandenen oder durch die Antriebstriebsorganen durchgeführt, die zweckmäßig in den so organe erzeugten Strömungen, unteren Teil der gegen die Entnahmekammer vor- Der Kanal 1 wird durch einen Boden 2, durch

rückenden oberen Glasschicht eingetaucht sind und Wände 3 und eine Decke 4 gebildet. Das geschmolnur in dieser oberen Glasschicht eine aufsteigende _zene Glas 5, das sich im Glas aus dem Ofen zum Strömung des Glases herbeiführen, insbesondere in Schmelzen und Affinieren des Glases in die Ent-. Form von Schrauben mit.breiten Schraubenflächen. 35 nähme- oder Arbeitskammer des Glases bewegen Dadurch werden also keine Gaseinschlüsse in die zur _sou (die in der Zeichnung nicht dargestellt sind), Entnahmekammer wandernde Glasschmelze hinein- weist im wesentlichen zwei Strömungen in entgegengebracht, wie bei den vorbekannten Anordnungen, gesetzten Richtungen auf, von denen die eine in der und es wird auch nicht der erwünschte Rückfluß der oberen Schicht 6 gegen die Entnahmekammer vorauf der Oberfläche der oberen Glasschicht schwim- 30 rückt, während die andere, die von der Schichte menden Verunreinigungen gestört. durch eine neutrale Zone 7 von geringer Dicke ge-

Zur gleichmäßigen Homogenisierung der zur Ent- trennt ist (in der Zeichnung durch eine unterbrochene nahmekammer vorrückenden Glasschicht werden Linie dargestellt), in der unteren Schicht 8 kälteres zahlreiche Antriebsorgane dicht nebeneinander in der Glas enthält, das aus der Entnahmekammer zurückgleichen Ebene des Strömungsquerschnittes vor- 35 kommt und sich gegen den Schmelzofen bewegt. Die gesehen, und zwar derart, daß diese Organe, welche obere Schicht 6 erstreckt sich über ungefähr ein die aufsteigende Bewegung des Glases bewirken, auf Drittel und die Schicht 8 über zwei Drittel der Tiefe senkrechten Wellen angeordnet sind, welche ein der Masse des geschmolzenen Glases. Ubertragungsorgan aufweisen, das durch Schnecken Gemäß der Erfindung werden in der oberen

auf einer um eine waagerechte Achse drehbaren Welle 40 Schicht 6 mit Hilfe von Antriebsörganen kräftige aufgesteuert wird, wobei die waagerechte Welle und die steigende Strömungen erzeugt. Die Antriebsorgane Ubertragungsorgane oberhalb der Decke des Kanals können beispielsweise aus Luftschrauben9 (Fig. 1 angeordnet sind, durch welche die senkrechten Wellen und 3) mit zwei Schaufeln oder auch aus Rührwerken hindurchgehen. . ' ■ ■ mit einer Schraube bestehen, die eine große Schrau-

Bei einer anderen Ausführungsform sind die waage- 45 benfläche 10 aufweist (Fig. 2). Die Antriebsorgane rechte Welle und die Ubertragungsorgane unterhalb sind auf senkrechten Wellen 11 aufgekeilt, welche am der Decke über dem Glasschmelzbad angeordnet und oberen Ende ein Übertragungsorgan tragen, das mit dann in einem gekühlten Gehäuse untergebracht, wo- einem anderen Organ im Eingriff steht, welches auf bei zweckmäßig die waagerechte Welle aus einem einer waagerechten Steuerwelle 12 befestigt ist, beiRohr besteht, das von einem Kühhnittel durchströmt 50 spielsweise ein Zahnrad 13 mit Schraubenverzahnung, wird, so daß keine thermischen Verformungen die das durch eine Schnecke 14 angetrieben wird. Die Antriebsvorrichtung beeinträchtigen können. senkrechten Wellen 11 drehen sich in Lagern 15, die

. In allen Fällen sind die erfindungsgemäß angeord- auf einem Rahmen 16 angeordnet sind, welcher auch neten Antriebsorgane möglichst dicht nebeneinander die Steuervorrichtung trägt. · ■ ' ■ ■

angeordnet, über die Gesamtbreite des die Glasströ- 55 Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind der mungen aufnehmenden Kanals verteilt und zweck- Rahmen und die Steuervorrichtung oberhalb der mäßig sogar in Zickzackform mit sich gegenseitig Decke 4 angeordnet, und die Wellen 11 gehen durch durchschneidenden Bewegungsräumen synchronisiert dieselbe hindurch. Bei einer anderen Ausführungsangetrieben. Außerdem ist es vorteilhaft, noch unter- form (Fig. 2) sind der Rahmen und die Steuervorhalb der Antriebsorgane in der Berührungsebene zwi- 60 richtung unterhalb der Decke angeordnet und in sehen der gegen die Entnahmekammer vorrückenden einem Gehäuse 17 eingeschlossen, das mit dichten .. Glasschicht und der aus dieser zurückströmenden Verbindungen 17' für den Durchgang der Wellen 11 Schicht noch waagerechte Führungselemente anzu- versehen ist. Das Gehäuse kann durch ein Medium ordnen, die ortsfest im Kanalquerschnitt aufgehängt gekühlt werden, wie z. B. Luft, die durch die Leitunsind und, wie auch die Antriebsorgane, aus einem 65 gen 18 und 19 eingeleitet und abgeführt wird. Um wärmebeständigen und gegenüber der Glasschmelze die Gefahr einer Verformung der waagerechten Welle inertem Metall hergestellt sind, wie z.B. Molybdän, 12 unter der Wirkung der Hitze zu vermeiden, wird dessen Schmelzpunkt oberhalb 2600° C liegt. vorzugsweise eine rohrförmige Welle verwendet, die

Claims (15)

von einem Kühlmedium durchflossen ist, wie z. B. Luft oder Wasser. Die Anordnung der Steuervorrichtung in einem Gehäuse unterhalb der Decke bietet den Vorteil, daß die senkrechten Wellen 11 wesentlich verkürzt und die Antriebsorgane besser geführt werden können. Um die Wirkung der Antriebsorgane nach unten zu begrenzen und die Einführung des aus der unteren Schicht herkömmenden kälteren Glases in das Glas gen 28 verhindern, daß diese Rückstände gegen die Zone der Antriebsorgane vorrücken, indem sie die Rückstände in der heißen Zone zurückhalten, in welcher sie schließlich resorbiert werden. Die aufsteigenden Strömungen 23 üben daher durch ihre Stärke zu beiden Seiten der Antriebsorgane eine günstige Wirkung aus. Stromabwärts homogenisieren sie das Glas, das in der Arbeitskammer entnommen werden soll, und stromaufwärts bil der oberen Schicht zu verhindern, sind unterhalb der io den sie einen Damm für die auf dem geschmolzenen Antriebsorgane Platten 20 (F i g. 2 und 3) angeordnet. Diese können in der Höhe der neutralen Zone 7 am unteren Ende der Wellen 11 befestigt sein und sich mit denselben drehen (F i g. 2). Vorteilhaft werden die Platten jedoch unbeweglich gemacht, indem sie beispielsweise auf Stangen 21 aufgekeilt werden, die durch die hohlen Wellen 11 hindurchgehen und die an U-Eisen 22 befestigt sind, welche auf dem Rahmen angeordnet sind (Fig. 3). ■' ■ Die Antriebsorgane 9 oder 10, die Wellen 11 und die Platten 20 bestehen aus einem Material, das gegen die Hitze und das geschmolzene Glas widerstandsfähig ist, vorzugsweise aus einem Metall, wie z.B.Molybdän. Die Antriebsorgane■; sind in gewünschter Anzahl derart angeordnet, daß sie über die ganze Breite der oberen Glasschicht aufsteigende Strömungen erzeugen. Sie können in einer Reihe angeordnet sein (Fig. 4) oder in Zickzackform in zwei Reihen (Fig. 5) derart, daß die Wirkungsbereiche der Luftschrauben nebeneinanderliegen oder sich teilweise überdecken (F i g. 6). Die Gesamtheit der Antriebsorgane erzeugt aufsteigende Strömungen von solcher Stärke, daß die von denselben verdrängte Glasmenge größer ist als die gegen die Entnahmekammer vorrückende Glasmenge. Wie F i g. 7 zeigt, bilden die aufsteigenden Strömungen 23 anfänglich kreisförmige Wirbel, die stromabwärts und stromaufwärts von den Antriebsorganen wirksam werden; Stromabwärts steigt das geschmolzene Glas durch die Strömungen 23 aus dem unteren Teil der Schichte an die Oberfläche dieser Schicht. Diese wird dadurch homogenisiert, und es werden Strömungen 24 gebildet, die sich gegen die Entnahmekammer hin bewegen. Um die Wirbel, die in den Strömungen 24 noch vorhanden sein können, zu beseitigen, werden diese Strömungen unter einem Damm 25 hindurchgeführt. Ein kleiner Teil der Strömungen 24 wird durch die Wirbel nach der Unterseite der Schicht hin mitgenommen (Pfeile 26) und kehrt zu den Antriebsorganen zurück. ' Stromaufwärts bilden die aufsteigenden Strömungen 23 in der Nähe der Oberfläche 27 der Schicht 6 Strömungen 28, die gegen den Schmelzofen gerichtet sind. Von diesen Strömungen werden Strömungen 29 abgezweigt, welche zur Unterseite der Schicht 6 absteigen und welche die aus dem Schmelzofen kommende Glasströmung 30 zwingen, in den unteren Teil der Schichte einzutauchen und in derselben gegen die Zone der Antriebsorgane vorzurücken, in welcher sie auf die stromabwärts gebildeten kreisförmigen Wirbel 26 treffen, mit denen sie dann die durch die Antriebsorgane bewegten aufsteigenden Strömungen 23 bilden. Die Strömungen 28 sind in der Nähe der Oberfläche 27 gegen die heiße Zone des Schmelzofens gerichtet, in welcher sie auf die ungeschmolzenen Rückstände 31 treffen, die auf 'der Oberfläche des geschmolzenen Glases schwimmen. Die Strömun-Glas schwimmenden Rückstände. : Die untere Glasschicht 8 besteht im wesentlichen aus Strömungen 32 kälteren Glases, die aus der Entnahmekammer in den Ofen zurückkehren. . ; '■;·.' Patentansprüche: . ■. '

1. Verfahren zum Homogenisieren von geschmolzenem Glas in einem Kanal, der den Ofen zum Verarbeiten und Läutern des Glases mit der Entnahme- oder Arbeitskammer des Glases verbindet, wobei in diesem Kanal aufsteigende Strömungen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß gegen die Glasoberfläche Glas aus dem unteren Teil einer Glasschicht gelenkt wird, die gegen die Entnahmekammer vorrückt und die sich oberhalb einer kälteren Glasschicht befindet, die aus dieser Entnahmekammer in den Ofen zum Verarbeiten und Läutern des Glases zurückkehrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den aufsteigenden Strömungen eine solche Stärke erteilt wird, daß die von denselben verdrängte Glasmenge größer ist als die gegen die Entnahmekammer vorrückende Glasmenge.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche der oberen Glasschicht eine Strömung erzeugt wird, welche die auf dem geschmolzenen Glas'schwimmenden Rückstände nach der Schmelzzone zurückfließen läßt.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Antriebsorgane (9, 10), welche in den unteren Teil der gegen die Entnahmekammer vorrückenden oberen Glasschicht (6) eingetaucht sind und welche in dieser oberen Glasschicht eine aufsteigende Bewegung des Glases herbeiführen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (10), welche die aufsteigende Bewegung des Glases bewirken, in Form einer Schraube mit einer breiten Schraubenfläche ausgebildet sind. ■"■'■■■

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (9,10), welche die aufsteigende Bewegung des Glases bewirken, auf senkrechten Wellen (11) angeordnet sind, welche ein Übertragungsorgän (13) aufweisen, das durch Schnecken (14) auf einer um eine waagerechte Achse drehbaren Welle (12) gesteuert Wird. , .:..:'; :.:·:.:,-,· .■.:■..■.-;■--: .- ■-'-■■■■""

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechte Welle (12) und die Übertragungsorgane (13,14) oberhalb der Decke (4) des Kanals (1) angeordnet sind, durch welche die senkrechten Wellen (11) hindurchgehen. . . ■

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die waagerechte Welle (12) und die Übertragungsorgane (13,14) unter der Decke (4) oberhalb des Glasschmelzbades (5) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechte Welle (12) und die Übertragungsorgane (13,14) in einem gekühlten Gehäuse (17) eingeschlossen sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechte Welle (12) aus einem Rohr besteht, das von einem Kühlmedium durchflossen ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (9,10), welche die aufsteigende Bewegung des Glases bewirken, in geringem Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß sie auf die ganze Breite des Kanals (1) einwirken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe (9,10), welche die aufsteigende Bewegung des Glases bewirken, in Zickzackform angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der₍ Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Organe (9,10),- welche die aufsteigende Bewegung des Glases bewirken, ebene waagerechte Elemente (20) angeordnet sind, die ungefähr in der Berührungsebene (7) zwischen der gegen die Entnahmekammer vorrückenden Glasschicht (6) und der aus dieser Kammer zurückkommenden Schicht (8) liegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen waagerechten Elemente (20) ortsfest und an den Organen (9, 10) aufgehängt sind, welche die aufsteigende Bewegung des Glases bewirken.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem geschmolzenen Glas in Berührung stehenden Organe (9,10, 20) aus einem Metall bestehen, das gegen Hitze widerstandsfähig und gegen das Glas inert ist, wie z. B. Molybdän.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 513/100