DE1471947C - Verfahren zum Austragen von Glas aus einem Vorherd - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austragen von Glas aus einem Vorherd mit einem stromauf gelegenen Abschnitt, in welchen das Glas eingebracht wird, und einem stromab gelegenen schüsseiförmigen Abschnitt mit einer Austragöffnung, über welche das Glas abgezogen wird.

Bekannte Verfahren zur Schmelzenführung im Vorherd eines Glasschmelzofens benötigten in praktisch allen Bereichen des Vorherds und seines Austragabschnitts eine Vielzahl von Meß- und voneinander unabhängigen Heizelementen und waren damit wirtschaftlich aufwendig. Trotzdem konnten diese Verfahren keine wirklich gleichmäßig homogene Temperatur des abgezogenen Glases gewährleisten, so daß die hergestellten Glasgegenstände verschiedenartigste Fehler, z. B. ungleichmäßige Dicke und Festigkeit sowie ungleichmäßige optische Eigenschaften aufweisen.

Es ist auch bekannt, Joulesche Wärme erzeugende Elektroden unmittelbar am Glasauslaß, gegebenenfalls auch mit besonders geformten, z. B. ringförmigen Gegenelektroden anzuordnen, doch konnten auch diese Elektrodenanordnungen die vorgenannten Schwierigkeiten nicht beheben,^ weil der genaue Elektrodenabstand nur schwer eingestellt und aufrechterhalten werden kann.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile bekannter Verfahren zu vermeiden, d. h. also ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Temperatur der abgezogenen Glasschmelze auf wirtschaftlich vereinfachte Weise praktisch vollständig gleichmäßig und innerhalb der Schmelze homogen gehalten werden kann.

Erfindungsgemäß ist dafür ein Verfahren der eingangs definierten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Glas in einem unmittelbar stromauf des schüsselförmigen Abschnitts befindlichen Bereich einerseits oberseitig, d. h. von oberhalb des Schmelzenspiegels her, und andererseits von unterhalb des Schmelzenspiegels durch Joulesche Wärme erhitzt wird, daß das Verhältnis von oberseitig zugeführter Wärme und unterhalb des Schmelzenspiegels erzeugter Wärme so eingestellt wird, daß das den genannten Bereich durchlaufende Glas auf der Durchschnittstemperatur des aus der Austragsöffnung ausfließenden Glases gehalten wird und daß das Verhältnis zwischen oberseitig, zugeführter Wärme zu unterhalb des Schmelzenspiegels erzeugter Wärme in diesem Bereich so eingestellt wird, daß das aus der Austragöffnung austretende Glas eine praktisch homogen gleichmäßige Temperatur besitzt, wobei eine Abwandlung darin bestehen kann, daß im schüsseiförmigen Teil praktisch keine Joulesche Wärme erzeugt wird.

Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so durchgeführt werden, daß die Oberflächentemperatur des aus der Austragöffnung austretenden Glases an mehreren Stellen seines Randbereichs festgestellt wird und das Verhältnis von oberseitig zugeführter Wärme zu unterhalb der Oberfläche erzeugter Wärme so eingestellt wird, daß das Glas an diesen Stellen jeweils praktisch gleichmäßige Temperatur besitzt. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Glasschmelze vor dem Eintreten in den unmittelbar stromauf des schüsseiförmigen Abschnitts befindlichen Bereich so eingestellt wird, daß seine Durchschnittstemperatur beim Eintreten in diesen Bereich praktisch schon der Temperatur des aus der Austragöffnung austretenden Glases entspricht.

Der Grundgedanke der Erfindung beruht darauf, das Glas im Endabschnitt seiner Bewegung in Richtung auf den Austragabschnitt des Vorherds in einer Art »Wärmehülle« zu halten, in welcher es sich praktisch auf der gewünschten Ausgußtemperatur befindet, wenn es in diese Endzone eintritt, wobei die zum Ausgleich der verschiedenen Wärmeverluste erforderliche Einstellung in der Wärmehülle vorgenommen wird. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen

ίο Verfahren, bei welchen sich die Versuche zur Gewährleistung der Temperaturhomogenität auf eine Erhitzung des sich im Gefäß befindenden Glases und in gewissen Fällen sogar des aus der Austragöffnung austretenden Glases mittels Joulescher Wärme stützten. Dabei braucht man also nicht so sehr auf zonen- ' weise unterschiedliche Temperaturänderungen zu achten, sondern schickt insbesondere schon dem Vorherd das Glas mit optimal homogener Temperatur zu und kontrolliert die Wärmezufuhr über die Durch-

ao schnittstemperatur der Glasschmelze, wobei deren »Wärmehülle« durch die Joulesche Wärme erzeugenden Elektroden von oberhalb und unterhalb des Badspiegels reguliert wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist nach-

a5 stehend an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen waagerechten Querschnitt durch

einen Vorherd mit den Merkmalen der Erfindung und Fig. 2 einen lotrechten Querschnitt durch den Vorherd gemäß Fig. 1 etwa längs der Linie 2-2 in dieser Figur.

Der Vorherd 10 besitzt die herkömmliche Form einer Mulde und weist eine Innenauskleidung aus feuerfestem Material auf, das der Einwirkung der Glasschmelze und der Hitze zu widerstehen vermag. Der Vorherd ist an die Arbeitszone 12 eines Glasschmelzofens angeschlossen und weist einen Boden 14, einen Deckelabschnitt 16 sowie einander gegenüberliegende Seitenwände 18 auf. Gemäß Fig. 1 ist die Breite des Vorherds bei 20 verengt ausgebildet und läuft in einen herkömmlichen, schüsseiförmigen Abschnitt 22 mit einer Stirnwand 24 aus. Der Abschnitt 22 ist an seiner Unterseite bzw. Boden mit einer Austragöffnung 26 versehen, aus welcher das geschmolzene Glas austritt. Eine Abtrennvorrichtung 28 kann vorgesehen sein, um auf herkömmliche Weise Glasposten 30 auszubilden.

Im Vorherd sind Gasbrenner oder elektrische Heizelemente 32 vorgesehen, die über die Länge des Vorherds hinweg angeordnet sind und die Oberfläche 36 der Glasschmelze 34 von oben her erhitzen. Ferner sind am Vorherdboden angeordnete Elektroden 38, 40 und 42 vorgesehen, die an eine oder mehrere Stromquellen angeschlossen sind, so daß sie durch das im Vorherd befindliche Glas hindurch Joulesche Ströme erzeugen.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der unmittelbar vor dem schüsseiförmigen Abschnitt und der Austragöffnung liegende Abschnitt des Vorherds als Einstellzone bzw. Wärmehülle A verwendet, in welcher das Glas nach dem Austreten aus der Austragöffnung praktisch gleichmäßige Temperatur besitzt. In dieser Zone wird das Glas zwecks Ausgleichs von Wärmeverlusten durch die Seitenwände und den Boden des Vorherds hindurch mit Hilfe der Elektroden 38, 40 und 42 erhitzt, während es .von der Oberseite her zwecks Ausgleichs von Wärmeverlusten über den Oberteil des Vorherds

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an diesem Abschnitt durch die Wärmequellen 32 erwärmt wird. Schon das in diesen speziellen Einstellabschnitt eintretende Glas ist auf eine praktisch der gewünschten Temperatur des endgültigen Glaspostens entsprechende Durchschnittstemperatur eingestellt, so daß die durchschnittliche Glastemperatur weder erhöht noch gesenkt wird. Hierdurch kann das Glas seine eigenen Temperaturunterschiede durch Abstrahlung und Ableitung selbst ausgleichen.

Bei bekannten Vorherden tritt das Glas mit höherer Temperatur als der gewünschten Glaspostentemperatur in den Vorherd ein, so daß eine gewisse Abkühlung des Glases erforderlich ist, bevor es an der Austragöffnung anlangt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dieses Abkühlen, falls erforderlich, in einem stromauf von der Einstellzone A gelegenen Bereich B des Vorherds. Obgleich dieser Bereich B normalerweise eine Abkühlzone darstellt, ist es jedoch wünschenswert, eine oberseitige und in gewissen Fällen auch eine von unterhalb der Schmelzenoberfläche her wirkende Wärmezufuhr vorzusehen, um die Abkühlgeschwindigkeit des Glases steuern zu können und zu gewährleisten, daß das Glas schon mit einer praktisch der an der Austragöffnung gewünschten Temperatur entsprechenden Temperatur in die Einstellzone A eintritt.

Es kann von Vorteil sein, die Erhitzung durch Joulesche Wärme im schüsseiförmigen Abschnitt 22 selbst praktisch auszuschalten. Wenn nämlich zwischen zwei in einer Glasmasse befindlichen Elektroden ein elektrischer Strom fließt, ist zwischen diesen beiden Elektroden stets ein bevorzugter Stromweg vorhanden, der in erster Linie von den lokalen Temperaturbedingungen des Glases abhängt. In einem Vorherd sind die Glastemperaturen verhältnismäßig niedrig und ist das Gefalle der Widerstands-Temperatur-Kurve steil. Der anfängliche Stromfluß durch den bevorzugten Stromweg erhitzt das an dieser Stelle, befindliche Glas und senkt dabei dessen Widerstand, so daß dieser Weg für den Strom noch günstiger wird, was zu einem Hitzestreifen im Glas führt, der, wenn er einmal im schüsseiförmigen Bereich vorhanden ist, nahezu immer einen Hitzestreifen im Glasposten erzeugt. In praktischer Hinsicht kann lediglich eine sehr geringe derartige Erhitzung im schüsseiförmigen Abschnitt 22 geduldet werden, doch darf diese nur einen sehr geringen Bruchteil der in der Einstellzone A erfolgenden Erhitzung ausmachen.

Bei einem herkömmlichen, mit Brennstoff beheizten Vorherd gibt es vier Hauptursachen für thermische Inhomogenitäten in den Glasposten bzw. abgezogenen Schmelzenteilen, nämlich

1. das in Abwärtsrichtung durch das Glas hindurch bestehende Temperaturgefälle auf Grund von Wärmeverlusten durch den Boden der Mulde, welche durch über der Oberseite der Schmelze vorgesehene, mit Brennstoff erzeugte Wärme ausgeglichen wird,

2. das starke Temperaturgefälle (Oberflächeneffekt) in der unmittelbar an einer abgekühlten, aus feuerfestem Material bestehenden Wand befindlichen, dünnen Glasschicht, welche sich langsam in Richtung auf die Aüstragöffnung verlagert,

3. die Einschnürwirkung, die dadurch auftritt, daß das heißere Glas durch den Mittelabschnitt der Mulde zu fließen trachtet, so daß die durch

die Wärmeverluste an der Unterseite herrührenden Temperaturunterschiede noch vergrößert werden, und

4. die Temperatureinstellung im Anschluß an eine Änderung des Gewichts der einzelnen abgezogenen Glasposten, die darauf beruht, daß bei einer Erhöhung des Gewichts der Glasposten das Glas schneller durch die Mulde fließt und infolgedessen das an der Ausgußöifnung ankommende Glas bald wärmer wird, da ihm weniger Zeit zum Abkühlen verbleibt, andererseits heißeres Glas an der Ausgußöilnung zu schweren Glasposten führt, so daß die Zufuhreinrichtung wiederum ständig nachgestellt werden muß, um das Postengewicht zu vermindern.

Mit dem beschriebenen Verfahren werden die unerwünschten Auswirkungen dieser verschiedenen Ursachen für die thermische Inhomogenität beseitigt,

so indem das Glas mit praktisch der gewünschten Austragtemperatur in die Wärmehülle der Einstellzone A eingeführt und anschließend das Verhältnis von unter der Oberfläche erfolgender Beheizung zu oberseitiger Erhitzung in der Einstellzone A an Hand von Erfahrungswerten eingestellt wird, um um den Umfang der Glasposten herum eine gleichmäßige Temperatur zu erzielen. Die Temperaturmessungen können beispielsweise mit Hilfe eines optischen Pyrometers vorgenommen werden, obwohl auch andere Mittel zur Feststellung und Einhaltung der gewünschten Betriebsbedingungen angewandt werden können. So können auch Thermoelemente in die Einstellzone A eingesetzt werden, um die Glastemperatur an der Schmelzenoberfläche und am Boden des Vorherds zu messen. Die hierbei gemachten Beobachtungen können dann zur Abstimmung dieser Ablesungen auf die gewünschten Glaspostentemperaturen ausgenutzt werden, während Steuerungen auf die Anzeigen der Thermoelemente geeicht werden können. Das Endergebnis bleibt in jedem Fall gleich, d. h., die Temperatur um den Umfang der Glasposten herum wird auf einem gleichmäßigen Wert gehalten. Das einfachere Verfahren besteht jedoch darin, die Temperatur an der Glaspostenoberfläche um den Umfang des Postens herum mit Hilfe eines optischen Pyrometers zu messen und anschließend das Wärmeverhältnis zwecks Ausgleichs der Umfangstemperatur in bestmöglicher Weise einzustellen. Bei einer derartigen Anordnung hat es sich gezeigt, daß der Temperaturunterschied um den Umfang der Glasposten herum innerhalb der Meßgenauigkeit des Pyrometers gleichmäßig gehalten werden kann. Dies hat sich als höchst zufriedenstellendes Verfahren der Steuerung herausgestellt, wobei die Steuerung leicht eingestellt und aufrechterhalten werden kann.

Es hat sich auch als möglich erwiesen, durch Anwendung des Verfahrens eine erhebliche Temperaturgleichmäßigkeit im Austrag des Vorherds zu erzielen, was folgende Vorteile mit sich bringt: Erstens ergibt sich eine gleichmäßigere Verteilung von Glas in den Seitenwänden des herzustellenden Behälters und gleichzeitig eine Erhöhung der Druckfestigkeit desselben. Beispielsweise betrug die im Betrieb ermittelte, durchschnittliche Druckfestigkeit bei als Proben benutzten kurzen Bierflaschen mit kegelförmiger Oberseite etwa 10,5 kg/cm², während die Prüfung von in einer einen erfindungsgemäßen Vorherd verwendenden Anlage hergestellten Flaschen Werte von

etwa 13.3 bis 14,0 kg/cm* ergab. Zum zweiten ergibt sich bei der Endprüfung der hergestellten Erzeugnisse eine geringere Ausschußquote, und drittens läßt sich ein Doppelpostcn-Formvorgang leichter durchführen. Bei Doppelposten-Formvorgängen unter Ver- Wendung von bernsteinfarbigem Glas wurde festgestellt, daß die Temperatur der beiden Seiten des Glaspostens bis zu etwa H⁰C voneinander abweichen können. In diesem Fall ist die Form wahrscheinlich für einen Glasposten zu kühl und für einen to anderen zu heiß. Beim vorliegenden Verfahren sind die Glasposten-Temperaturen jeweils gleich und ist das Temperaturverhältnis zwischen Form und Glasposten für beide Posten dasselbe. Fernerhin läßt sich auch die Maschinen-Arbeitsgeschwindigkeit erhöhen. »5 Beispielsweise konnte bei einer Anlage nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der er_r findungsgemäßcn Vorrichtung die Ausstoßgeschwindigkeit von 76 auf 82 Flaschen pro Minute erhöht werden. Schließlich wird eine genauere Steuerung des ao Glaspostengewichts erreicht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Austragen von Glas aus as einem Vorherd mit einem stromauf gelegenen ^Abschnitt, in weichen das Glas eingebracht wird, ;^viirid einem stromab gelegenen schüsselförmigen Abschnitt mit einer Austragöffnung, über welche das Glas abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas in einem unmittelbar stromauf des schüsselförmigcn Abschnitts befindlichen Bereich einerseits oberseitig, d. h. von oberhalb des Schmclzcnspicgels her, und andererseits von unterhalb des Schmelzenspiegels durch Joulesche Wärme erhitzt wird, daß das Verhältnis von oberseitig zugeführter Wärme und unterhalb des Schmelzenspiegels erzeugter Wärme so eingestellt wird, daß das den genannten Bereich durchlaufende Glas auf der Durchschnittstemperatur des aus der Austragsöffnung ausfließenden Glases gehalten wird, und daß das Verhältnis zwischen oberseitig zugeführter Wärme zu unterhalb des Schmelzenspiegels erzeugter Wärme in diesem Bereich so eingestellt wird, daß das aus der Austragöffnung austretende Glas praktisch homogen gleichmäßige Temperatur besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im schüsselförmigcn Teil praktisch keine Joulesche Wärme erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur des aus der Austragöffnung austretenden Glases an mehreren Stellen seines Randbereichs festgestellt wird und das Verhältnis von obcrscitig zugeführter Wärme zu unterhalb der Oberfläche erzeugter Wärme so eingestellt wird, daß das Glas an diesen Stellen jeweils praktisch gleichmäßige Temperatur besitzt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschmelze vor dem Eintreten in den unmittelbar stromauf des scliüsselförmigen Abschnitts befindlichen Bereich so eingestellt wird, daß seine Durchschnittstemperatur beim Eintreten in diesen Bereich praktisch schon der Temperatur des aus der Austragöffnung austretenden Glases entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen