DE1496039C3

DE1496039C3 - Elektrisch beheizter Glasschmelzofen

Info

Publication number: DE1496039C3
Application number: DE1496039A
Authority: DE
Inventors: Vaclav Suesser; Josef Vach
Original assignee: STATNI VYZKUMNY USTAV SKLARSKY HRADEC KRALOVE (TSCHECHOSLOWAKEI)
Current assignee: STATNI VYZKUMNY USTAV SKLARSKY HRADEC KRALOVE (TSCHECHOSLOWAKEI)
Priority date: 1964-12-15
Filing date: 1965-12-14
Publication date: 1974-12-05
Also published as: AT272552B; DE1496039A1; US3378618A; BE673716A; FR1459642A; DE1496039B2; GB1099510A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizten Glasschmelzofen mit wenigstens einer Schmelzkammer und einer Arbeitskammer, bei dem in der Schmelzkammer Elektroden paarweise so angeordnet und an eine Stromquelle angeschlossen sind, daß sie von der Einzelöffnung für das Glasgemenge aus gesehen zum Durchflußkanal zwischen Schmelz- und Arbeitskammer mit anwachsender Stromenergie beaufschlagt, entlang der Oberfläche der Glasschmelze einen in umgekehrte Richtung erfolgenden Schmelzfluß ausbilden.

Derartige Glasschmelzofen sind bereits bekannt (deutsche Patentschrift 806 999). Der bekannte elektrische Schmelzofen weist eine längliche Vorschmelzkammer auf, die mit einer kombinierten Schmelz- und Läuterungskammer von länglicher Form über einen unter dem Glasspiegel liegenden Durchlaß in einer ihrer Seitenwandungen verbunden ist. Die Läuterungskammer ist über einen unter dem Glasspiegel liegenden Durchflußkanal mit einer verhältnismäßig kleinen Arbeitskammer verbunden, aus der das Glas entnommen und weiter verarbeitet werden kann. Die entlang der Seitenwandungen der Schmelz- und Läuterungskammer angeordneten Elektroden, die gruppenweise in Stellung gebracht sind, befinden sich im dichten Abstand an den Innenseiten der Kammer und ragen dort stabförmig aus der Bodenfläche nach oben, um die Glasschmelze weitgehend zu durchgreifen. Die Dichte des Strömungsflusses kann bei der bekannten Anordnung so geändert werden, daß Konvektionsströmungen des Oberflächenglases längs der Oberfläche des verflüssigten Glases von der Entnahmestelle bis zur Einführungsstelle der Glassatzrohsioffe sich ausbilden. Hierfür sind die an die Elektroden angelegten Spannungen vorzugsweise so bemessen, daß die Stromdichte am Läuterungsende der Kammer genügend hoch ist, um eine Glastemperatur aufrechtzuerhalten, die über der Temperatur am Eingangsende der Kammer liegt. Der bekannte Glasschmelzofen arbeitet mit einer Zweiphasenschaltung.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei dieser Ausführungsform nicht nur sogenannte tote Ecken zwischen einzelnen Elektroden und den Einlaß- bzw. Durchflußöffnungen entstehen, in denen zufolge der ungünstigen Strömungsverhältnisse mit einer Minderung der Glasqualität gerechnet werden muß, sondem daß darüber hinaus zufolge der Verwendung einer Zweiphasenschaltung auch die zwischen den einzelnen Elektrodengruppen nicht vorhandene oder sich nicht ausreichend ausbildende Strömung keine Qualitätsverbesserung der Homogenität der Glasschmelze erbringen kann.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine möglichst optimale Strömung des Konvektionsflusses der Glasschmelze über die "gesamte Länge und Breite der Schmelzkammer zu erzielen, so daß die Homogenität und Blasenfreiheit der Glasmasse und damit ihre ausreichende Klärung weiter verbessert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgsmäß dadurch erreicht, daß der Abstand der Elektroden untereinander zwischen den dem Durchflußkanal am nächsten und am entferntesten liegenden Elektrodenpaaren größer als der Abstand zwischen den übrigen Elektroden entlang jeder Seitenwand der Schmelzkammer ist, wobei ein Dreiphasenstrom über unabhängig voneinander regulierbare Stromquellen an die Elektrodenpaare angelegt ist, und daß der Durchflußkanal zwischen Schmelzkammer und Arbeitskammer größer als die Hälfte der Breite der Schmelzkammer ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht auch darin, daß die Einfüllöfffung für das Glasgemenge im oberen Teil der dem Durchflußkanal zwischen Schmelzkammer und Arbeitskammer gegenüberliegenden Ofenwandung und damit diametral dem im Bodenbereich befindlichen Durchflußkanal gegenüberliegt.

Schließlich ist es bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch wesentlich, daß der Durchflußkanal aus zwei bzw. mehreren voreinander getrennten Kanalabschnitten besteht, deren Summenbreite die halbe Breite der Schmelzkammer überschreitet.

Die an sich bekannte polygonartige Anordnung der Elektroden untereinander (französische Patentschrift 1 203 753) stellt sicher, daß keinerlei tote Ekken in der Schmelzkammer mehr auftreten, der Dreiphasenstrom zwischen den mit steigenden Stromener-

den beaufschlagten Elektrodenpaaren bedingt eine sonstige Strömung auch zwischen den Elektroden und die Breite des Durchflußkanals, die wenigstens der Hälfte der Breite der Schmelzkammcr entspricht, vorzugsweise jedoch noch breiter ist, sorgt für einen Gleichmäßigen Fluß der Glasschmelze und damit für eine Verbesserung ihrer Homogenität.

Eine sich ausbildende aufsteigende Strömung an der Zwischenwandung oberhalb des Durchflußkanals zwischen Schmelz- und Arbeitskammer und eine absteigende Strömung der Glasschmelze an der die EinfüUÖfinung aufweisenden Wandung des Schmelzofens verlängert die Flußbahn der Glasmasse und damit die Verweildauer derselben innerhalb der Schmelzkammer, so daß das Glas auf eine höchstmögliche Klärungstemperatur gebracht werden kann. Auch werden schädliche Turbulenzen, mit denen gegebenenfalls Luft in die Glasschmelze eingebracht werden könnte, verhindert. Die Vergrößerung des effektiven Querschnittes der Schmelzkammer durch die relativ große Breite des Durchflußkanals führt zusäizliich zu einer Herabsetzung der Flußgeschwindigkeit der Glasmenge, so daß auch hierbei die Gefahr des Miireißens nicht geschmolzener und ungeklärter Glasmasse in die Arbeitskammer vermieden wird und die bisher auftretenden toten Ecken ausgeschaltet sind.

Ein Ausführungsbeispiel des elektrisch beheizten Glasschmelzofens wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Glasschmelzofen entlang der Linie I-I in F i g. 2 und

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie IT-II in F i g. 1 sowie die elektrische Schaltung für die Elektrodenpaare.

Der Glasschmelzofen besteht aus einer Schmelzkammer 1 mit quadratischem Grundriß und einer Arbeitskammer 5. Die Schmelzkammer 1 hat eine Einfüllöffnung zum Einführen des Glasgemenges 3, und sie ist mit einem abnehmbaren Deckel 4 abgedeckt. Die Arbeitskammer 5 ist mit einer Entnahmeöffnung 6 und einer Auslaßöffnung 7, die mit einem Pfropfen 8 abgeschlossen wird, versehen. Schmelz- und Arbeitskammer sind durch einen Durchflußkanal 9 verbunden, der unter der Zwischenwand 10 im Bodenbereich liegt und dessen Breite der Breite der Schmelzkammer 1 im Ausführungsbeispiel gleicht. Der Durchflußkanal ist jedoch in jedem Fall größer als die Half te der Breite der Schmelzkammer.

Der Glasschmelzofen wird mittels vertikal angeordneten Elektroden 12 bis 17 in der Schmelzkammer 1 beheizt, wobei für das Anfahren des Ofens im Kaltzustand im Deckel 4 Gasbrenner angeordnet sind, die in der Abbildung nicht dargestellt sind. Die Arbeitskammer 5 wird zusätzlich mittels Widerstandselementen 18 beheizt.

Die Elektroden 12 bis 17 sind derart angeordnet, daß eine gedachte Verbindungslinie zwischen ihnen ein Sechseck bildet, dessen Seiten 12, 13 und 16, 17 untereinander und zu der Zwischenwand 10 oberhalb des Durchflußkanals 9 parallel liegen, und die langer sind als die übrigen Seiten 12,14; 14,16; 13, 15 und 15, 17 des Sechsecks, die ihrerseits untereinander gleich lang sind, so daß sich die Form dieses ungleichseitigen Polygons in dem quadratischen Grundriß der Schmelzkammer 1 ergibt.

Die Elektrodenpaare 12, 13; 14, 15; 16, 17 geben drei Abschnitte der Schmclzkammer 1 vor, die durch vertikale, senkrecht zur Richtung des Abzugstromes

ίο der Glasschmelze verlaufende Ebenen kennzeichnet, und sie v/erden mit elektrischem Strom derart gespeist, daß die dem Durchflußkanal 9 am nächsten liegenden Elektroden 12 und 13 zugeführte Energie größer ist als die den mittleren Elektroden 14 und 15 zugeführte Energie, wobei diese wiederum größer ist als die der Elektroden 16, 17 zugeführte. Letztere wird mittels einer in F i g. 2 dargestellten elektrischen Schaltung erreicht.

Die Elektroden sind paarweise an ein Dreiphasennetz 19 angeschlossen. An einen ersten Transformator 20 ist das in der Nähe des Durchflußkanals 9 liegende Elekirodenpaar 12,13 angeschlossen, an einen zweiten Transformator 21 das in der Mitte der Schmelzkammer 1 angeordnete Elektrodenpaar 14, 15 und an einen dritten Transformator 22 das der dem Durchflußkanal 9 gegenüberliegenden Wand benachbarte Elektrodenpaar 16, 17. Die Mitten der Transformator-Sekundärwindungen 20, 21 und 22 sind galvanisch miteinander verbunden. Die Primärwindungen der Transformatoren 20, 21 und 22 sind in Dreieckschaltung und an das Dreiphasennetz 19 über drei unabhängig regulierbare Spannungsquellen 23, 24, 25 angeschlossen. Die Spannungsregelung in jeder Phase ermöglicht die Einstellung der gewünschten Spannung in den drei Elektrodenpaaren, und zwar unmittelbar vor dem Durchflußkanal 9 an dem Elektrodenpaar 12, 13 in der Mitte der Schmelzkammer 1, an dem Elektrodenpaar 14, 15 und an der dem Durchflußkanal 9 gegenüberliegenden Wand, an dem Elektrodenpaar 16,17.

Die Temperatur erreicht somit ihren Höhepunkt in dem dem Durchflußkanal 9 unmittelbar benachbarten Bereich und fällt in Richtung der dem Durchflußkanal 9 gegenüberliegenden Wand ab. Zufolge dieses Temperaturgradienten strömt die Glasmasse entlang der Richtung, welche in F i g. 1 durch die Strömungslinie 26 dargestellt ist. Durch diese Richtungsbeeinflussung der Konvektionsströme wird jegliche Turbulenz ausgeschlossen und die Beharrungszeit der Glasschmelze auf den höchsten Klärungstemperaturen verlängert.

Dadurch, daß die Breite des Durchflußkanals 9 der Breite der Schmelzkammer 1 gleich ist oder wenigstens deren halbe Breite übersteigt, werden »tote« Ecken beseitigt, wobei infolge der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit der Glasmasse im Durchflußkanal das Mitreißen von Blasen und nicht vollständig durchgeschmolzener Teilchen des Glasgemenges 3 infolge des geringen Abzugstromes in die Arbeitskammer 5 hinein verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!.Elektrisch beheizter Glasschmelzofen mit wenigstens einer Schmelzkammer und einer Arbeitskammer, bei dem in der Schmelzkammer Elektroden paarweise so angeordnet und an eine Stromquelle angeschlossen sind, daß sie, von der Einzclöii'nung für das Glasgemenge aus gesehen, zum Durchflußkanal zwischen Schmelz- und Arbeilskunimer mit anwachsender Stromenergic beaufschlagt, entlang der Oberfläche der Glasschmelze einen in umgekehrter Richtung erfolgcnden Schmelzfluß ausbilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden (12 bis 17) untereinander zwischen den dem Durchflußkanal (9) am nächsten und am entfcrntcsten liegenden Elektrodenpaaren (12, 13 bzw. 16, 17) größer als der Abstand zwischen den übrigen Elektroden entlang jeder Seitenwand der Schmelzkammer (1) ist, wobei ein Dreiphasenstrom über unabhängig voneinander regulierbare Stromquellen (23 bis 25) an die Elektrodenpaare angelegt ist, und daß der Durchflußkanal (9) zwischen Schmelzkammer (1) und Arbeitskammer (5) größer als die Hälfte der Breite der Schmelzkammer ist.
2. Glasschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllöffnung (2) für das Glasgemenge (3) im oberen Teil der dem Durchflußkanal (9) zwischen Schmelzkammer (1) und Arbeitskammer (5) gegenüberliegende Ofenwandung und damit diametral dem im Bodenbereich befindlichen Durchflußkanal (9) gegenüberliegt.
3. Glasschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußkanal (9) aus zwei bzw. mehreren voneinander getrennten Kanalabschnitten besteht, deren Summenbreite die halbe Breite der Schmelzkammer (1) überschreitet.