DE1696011B2

DE1696011B2 - Vorrichtung zum Schmelzen von Glas

Info

Publication number: DE1696011B2
Application number: DE1696011A
Authority: DE
Inventors: Jan-Theodor Asnieres Hautsde-Seine Olink (Frankreich)
Original assignee: Boussois Souchon Neuvesel SA
Current assignee: Boussois Souchon Neuvesel SA
Priority date: 1966-04-19
Filing date: 1967-04-08
Publication date: 1975-02-06
Also published as: ES339308A1; US3519412A; FR1485634A; GB1134850A; DE1696011A1; CH461039A; DE1696011C3; SE311726B; AT290751B; ES350517A1; NL6705216A; BE696695A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen von Glas zum Zwecke seiner fortlaufen-

ao den industriellen Herstellung mit wenigstens einer senkrechten Schmelzkolonne, welcher eine Einführungsvorrichtung zugeordnet ist, und mit wenigstens einer senkrechten Ausgleichskolonne, welcher eine Entnahmevorrichtung zugeordnet ist.

a₅ In der nachfolgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung das Wort »Glas« zur Bezeichnung des Behandiungsgutes benutzt, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß durch diesen Ausdruck nicht nur das eigentliche Glas, sondern auch verwandte organische

Stoffe bezeichnet werden sollen.

Zur fortlaufenden industriellen Herstellung von Glas werden derzeit öfen mit drei aufeinanderfolgenden Zonen, nämlich der Schmelzzone, der Läuterungszone und der Ausgleichszone benutzt. Am

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- 35 Ende der Schmelzzone werden die zu schmelzenden kennzeichnet, daß die Schmelzkolonne (1) um die Rohstoffe bei einer in der Nähe der Raumtemperatur Ausgleichskolonne (11) herum angeordnet ist. liegenden Temperatur eingeführt. In dieser Schmelz-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 zone werden die Rohstoffe durch die Flammen von bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelz- Brennern für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff kolonne (45) und die Ausgleichskolonne (47) ne- 40 geschmolzen.

beneinander liegen. In der Läuterungszone, die der Schmelzzone be-

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 nachban ist, wird die geschmolzene Masse zur Hobis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelz- mogenisierung auf eine sehr hohe Temperatur gekolonne (45) und die Ausgleichskolonne (47) ge- bracht, wobei die von den chemischen Reaktionen meinsame Wände (46) aus einem feuerfesten 45 herrührenden eingeschlossenen Gase entfernt wer-Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit besitzen, den.

z.B. aus elektrisch geschmolzenem Werkstoff, In der der Läuterungszone benachbarten AusGraphit oder Molybdän, gleichszone wird die geschmolzene Masse auf die

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Entnahmetemperatur zurückgeführt, welche erhebbis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonnen 50 Hch niedriger als die in der Läuterungszone herr-(1, 11) in einem senkrechten Turm (3) unterge- sehende Temperatur ist. Die Ausgleichszone dient bracht sind, welcher mit einem feuerfesten Werk- also im wesentlichen zur Kühlung und thermischen stoff (2) besetzt und in eine dichte Metallhülle (7) Homogenisierung der geschmolzenen Masse,
eingeschlossen ist. Die gegenwärtig zum Schmelzen und fortlaufenden

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge- 55 Verarbeiten von Glas benutzten öfen besitzen im allkennzeichnet, daß die Verbindungskammer (13) gemeinen folgende Eigenschaften: Ihre waagerechten in dem oberen Abschnitt des Turmes (3) ausge- Abmessungen (Breite und Länge) sind groß gegenbildet ist. über ihrer Tiefe. Die Tiefe ist im allgemeinen jedoch

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 nicht vollständig gegenüber der Länge vernachlässigbis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn- 60 bar, wobei dieses Verhältnis normalerweise größer wand zwischen der Schmelzkolonne (45) und der als V₂₀ ist; die Temperaturen in der Läuterungszone Ausgleichskolonne (47) durch waagerechte ab- sind erheblich höher als die an den Enden des Ofens wechselnde Schichten aus feuerfesten Werkstof- herrschenden Temperaturen, d. h. die Temperaturen fen (71) und Werkstoffen hoher elektrischer Leit- in der Schmelzzone und in der Ausgleichszone,
fähigkeit (72), z. B. Graphit, gebildet ist. 65 Diese gemeinsamen Eigenschaften sind die Ur-

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch sache von erheblichen und schwer zu kontrollierengekennzeichnet, daß die Teile (72) mit hoher den Konvektionsströmen. Die Nützlichkeit dieser elektrischer Leitfähigkeit der Trennwand zwi- Konvektionsströme für die Homogenisierung der ge-

schmolzenen Masse ist zweifelhaft. Diese Ströme durchgreift Gemäß einer ersten Ausführung ist die find im Gegenteil häufig die Ursache des schnellen Trennwand eben ausgebildet, und die Entleerungs-Überganges einer geschmolzenen schlecht geläuterten kammer ist an ihrem oberen Teil offen. Gemäß einer Masse aus der Schmelzzone in die Ausgangszone und zweiten Ausführung wird die Trennwand von einem des Rückflusses eines bereits geläuterten Produktes 5 zweiten umgekehrten Tiegel gebildet, der an seinem in die Schmelzzone. Diese Ströme bringen außerdem unteren Rand zwei Aussparungen aufweist. Bei der die Gefahr mit sich, daß eine schlecht geläuterte zweiten Ausführungsform ist zwischen dem Boden Masse in die tnahmestelle kommt, wodurch die des Tiegels und der Oberfläche der Masse des geQualität des Endproduktes beeinträchtigt wird. Die schmolzenen in der Kammer enthaltenen Glases ein KonvektionEiiröme verringern so die Wirksamkeit 10 freier Raum vorhanden, wobei die Oberfläche des der Läuterung und gleichzeitig die des ganzen Ofens. geschmolzenen Glases bis an das obere Ende des Ab-

Für die Läuterung muß die geschmolzene Masse flußrohres reicht. Da jedoch dieser freie Raum über

auf eine Temperatur gebracht werden, welche erheb- das Abflußrohr mit der Atmosphäre in Verbindung

lieh höher als die zum Schmelzen der Rohstoffe er- steht, herrscht in diesem Raum Atmosphärendruck,

forderliche Temperatur ist Diese Temperaturerhö- 15 Andernfalls müßte das Abflußrohr vollständig mit

hung steigert den Aufwand an Wärmeenergie be- geschmolzenem Glas gefüllt sein,

trächtlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Zum Schutz der die Wände des Ofens bildenden Vorrichtung der vorgenannten Art derart auszugefeuerfesten Stoffe gegen eine übermäßige Abnutzung stalten, daß die Läuterungstemperatur gesenkt und bei den hohen Temperaturen ist man gezwungen, die »o die Konvektionsströme fast vollständig unterdrückt Seitenwände des Ofens zu kühlen und die Tiefe des werden und daß die in Verarbeitung begriffene Bades zu vergrößern, um den Boden des Beckens ge- Masse bei gleicher Produktionsgeschwindigkeit ergen die unmittelbare Strahlung der Flammen zu heblich herabgesetzt und die Wärme zurückgewonschützen. Diese beiden Maßnahmen tragen dazu bei, nen wird, welche der geschmolzenen Masse entzogen die Wärmeverluste zu erhöhen, da eine größere Tiefe 35 werden muß, um diese von der Läuterungstemperades Bades die Läuterung erschwert, während eine tür auf die Entnahmetemperatur zu bringen,
größere Masse auf einer hohen Temperatur gehalten Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch werden muß. gelöst, daß die beiden Kolonnen durch eine Wand

Die Aufeinanderfolge der betrachteten drei Zonen hoher Wärmeleitfähigkeit getrennt sind und mit ih-

ist aus folgenden Gründen wenig befriedigend: 30 rem oberen Teil in eine gleiche dichte Verbindungs-

Die Läuterungszone gibt durch Strahlung und Lei- kammer einmünden, welche mit einer Vorrichtung

rung eine erhebliche Wärmemenge an die Ausgleichs- zur Erzeugung eines Unterdruckes verbunden ist,

zone ab, wodurch die geschmolzene Masse in der und daß die Kolonnen mit Heizeinrichtungen ausge-

Läuterungszone gekühlt und die Temperatur der ge- stattet sind, welche in den Kolonnen eine vom unte-

schmolzenen Masse in der Ausgleichszone gesteigert 35 ren zum oberen Teil ansteigende Temperatur erzeu-

wird. Genau das Gegenteil ist jedoch für einen richti- gen.

gen Ablauf des Schmelzvorganges erwünscht; die Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen

Rückgewinnung der der geschmolzenen Masse in der Vorrichtung besteht darin, daß die Konvektions-

Ausgleichszone entzogenen Wärme ist schwierig und ströme des Glases in den Schmelz- und Ausgleichs-

hat einen sehr geringen Wirkungsgrad. Die Schmelz- 40 kolonnen in folge einer Steigerung der Temperatur

zone, an welche die Ausgleichszone ihre überflüssige der geschmolzenen Masse in lotrechter aufsteigender

Wärme abgeben sollte, ist von der Ausgleichszone Richtung praktisch vollständig unterdrückt werden,

durch den heißesten Teil des Ofens getrennt, nämlich wobei gleichzeitig durch den Wärmeaustausch zwi-

durch die Läuterungszone. sehen den Kolonnen ein gesteigerter Wärmewir-

Infolge der bedeutenden in Verarbeitung begriffe- 45 kungsgrad erzielt wird.

nen Masse und des Vorhandenseins von Konvek- Nachfolgend sollen einige Merkmale des mit der

tionsströmen erfordert ein Wechsel der Zusammen- erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbaren

setzung eine erhebliche Zeit und wird äußerst kost- Schmelzvorganges beschrieben werden,

spielig. Di^e festen, geschmolzenen oder teilweise g^-

Es ist ferner ein Elektroofen zum Schmelzen von 50 schmolzenen Rohstoffe werden in den unteren Teil Glas bekannt, bei welchem die Oberfläche des ge- der Schmelzkolonne eingeführt. Es kann zweckmäßig schmolzenen Glases einem Unterdruck ausgesetzt ist, sein, die Rohstoffe vorher wenigstens teilweise zu wodurch das Entfernen von Gasblasen erleichtert schmelzen, wenn während der chemischen Reaktio- und damit die Entgasung schneller durchgeführt nen zwischen diesen Rohstoffen ein sehr großes Gaswird. Der Umlauf der Grundstoffe und des Glases 55 volumen entwickelt wird, da sonst die zur Aufrechtfindet jedoch unter der Einwirkung der Schwerkraft erhaltung des erforderlichen Unterdrucks in der Verstatt, ohne daß der Unterdruck irgendeinen Einfluß bindungskammer zwischen den Kolonnen erforderausübt. Gemäß einer weiteren bekannten Vorrich- liehe Pumpanlage zu groß wird,
tung ist ein Schmelztiegel zum fortlaufenden Schmel- Der Umlauf des Glases aus der Schmelzkolonne in zen von Glas vorgesehen, der eine Trennwand auf- 60 die Ausgleichskolonne wird durch den hydrostatiweist, welche einen freien Raum zwischen ihrer Bo- sehen Druckunterschied hergestellt, welcher auf der denfläche und dem Boden des Schmelztiegels ab- gleichen Höhe zwischen den beiden Kolonnen grenzt. Während sich auf der einen Seite der Trenn- herrscht.

wand die Beschickungskammer für die zu behan- Die Schmelzkolonne und die Ausgleichskolonne delnde Masse befindet, befindet sich auf der anderen 65 können im besonderen je in ein ein Bad aus geSeite der Trennwand die Entleerungskammer mit schmolzenem Glas enthaltendes Becken eintauchen, dem Abflußrohr für das geschmolzene Glas, wobei Der Unterdruck in der Verbindungskammer sowie das Rohr durch den Boden des Schmelztiegels hin- der Füllzustand des Beckens zur Aufnahme des Ge-

mischs und zur Entnahme des hergestellten Glases schmolzenen Masse in der Schmelzkolonne. Die Be- *

werden dann so eingestellt, daß der Pegel des Bades nutzung eines Gegenstroms zwischen lotrechten Flüs-

in dem Entnahmebecken niedriger als der des Auf- sigkeitssäulen bietet große Vorteile. Zunächst gibt

nahmebeckens ist. die geschmolzene Masse während der Abwärtsbewe-

Unter diesen Bedingungen wird eine Verbindung 5 gung in der Ausgleichskolonne einen Teil ihrer

zwischen den Becken über einen Siphon hergestellt, Wärme durch die die Schmelzkolonne von der Aus-

dessen oberer Teil dem in der Kammer herrschenden gleichskolonne trennenden Wände ab Dieser Wär-

Unterdruck ausgesetzt ist. Der Pegelunterschied ist meaustausch entspricht einer bedeutenden Rückge-

bei einer gegebenen Entnahmegeschwindigkeit unter winnung der Wärme, welche der geläuterten Masse

anderem eine Funktion der Viskosität und der io entzogen werden muß, um die höchste Temperatur

Dichte der geschmolzenen Masse. auf die Entnahmetemperatur zurückzubringen Diese

Da die Einführung der festen Rohrstoffe oder das zurückgewonnene Wärme gestattet an dem oberen vorherige Schmelzen derselben bei Atmosphären- Teil der Schmelzkolonne eine gegebene Temperatur druck erfolgt befindet sich der größte Teil der ge- mit einem Aufwand an Heizenergie für die Schmelzschmolzenen Masse in der Schmelzkolonne über dem .5 kolonne herzustellen, welche bis auf ein Fünftel des Pegel, auf welchem der Atmosphärendruck herrscht. Aufwands herabgesetzt werden kann, welcher erfor-Die geschmolzene Masse .wird über diesen Pegel derlich wäre, wenn kein Wärmeaustausch zwischen durch den m der dichten über der Schmelzkolonne den Kolonnen bestände. Außerdem gestattet der Gehegenden Kammer erzeugten Unterdruck angehoben. genstrom zwischen den lotrechten Flüssigkeitssäulen, Die Hohe der Schmelzkolonne muß großer als ein *o die Konvektionsströme in der Ausgleichskolonne bestimmter Wert sem, damit die Verweilzeit der ge- stark *u mildern oder sogar vollständig zu unterdriikschmolzenen Masse in der Kolonne ausreicht, um die ken. Die Anwendune der Erwärmung erreuet näm-Schmelzung zu Ende zu führen und damit der War- lieh die höchste T^S^TZibSÄSr meaustausch mit der Ausgleichskolonne stattfinden Ausgleichskolonne. Bei der Abwärtsbewegung in der ^Kann- ^a5 Ausgleichskolonne wird die ffe<a-htnnl7Pnp Ma«p oe-

Die Verwendung eines Unterdrucks bietet mehrere kühlt, indem sie WaTe an SSSÄt

weitere Vorteile. Bekanntlich erleichtert er das in der Schmelzkolonne abgibt, und es stellt sich ein

L S dL^USi_mel_Zen^UteT "h «T ^f*' ^ΐ' ^thermis<*er Zustand ein, daß di Temperatur so daß das Schmelzen, insbesondere bei einer fort- gleichmäßig von oben nach unten ahnimmt Da die laufenden Herstellung, bei einer niedrigeren Tempe- 30 Dichte bei der ηΧ^Γτΐ^^^^
ratur vorgenommen werden kann als die zum ist, bietet dieser thermische 7,ZhZ Vorteil die Schmelzen bei Atmosphärendruck erforderliche. Der Bildung von " ^{inermiscIle Zust}and den Vorteil, die

den in der geschmolzenen Masse eingeschlossenen schmolzene Masse War™ ν™ α α i-Ltn

Gasen und der Vollendung der chemischen Reaktio- lornie empfäntferwä™? ,, ^ Ä %

nen herrühren, da das Aufsteigen dieser Blasen zu der gleid,ΓΑ?'*Γν I If ^S'^Ch' ^U"^d t^{S blld},^et.^sich

der Druchwirbelung der glasigen Masse beiträgt. MöStn&r^jL^™⁰*™* T Konvekfcons-

Um die Wärmeverluste auszugleichen, weldie das 40 Die E^Se _de^l ** ""^ · .

Verweilen der geschmolzenen Masse in den lotrech- Atmosphärendr^k I ^g\ ⁸^ ^Ma8se «^S^{1 u}f^er

ten Kolonnen entstehen, und insbesondere um Sie gleffiSSe "^" ^TCl1 *" ^'

Temperatur in dem oberen Teil der Kolonnen gegen- Gemäß pin*™ „ „·.

über der am Eingang der Schmelzkolonne erheblich Erfindung kann die ST^f", ^* *Ü

zu steigern, wird die lotrechte Schmelzkolonne einer 45 der AuSeiSnl™ Schmelzkolonne und

Erwärmung unterworfen. Diese Erwärmung ist be- HtaftS^gSS vorzugsweise wenigstens das

sonders wirksam, wenn sie in dem oberen Teil der ten QuwLhSÄ? Abmessung des waagerech-

Schmelzkolonne erfolgt. SSchS™ · ^p¹¹- ^Der Querschnitt der Aus-

Die Benutzung einer Erwärmung in diesem Teil Höhe toZS T ^ S?^⁸* ^{öber ihre} f™

der Kolonne bittet verschiedene weitere Vorteile ₅o dafl^der Se^hnin ^™™¹™** « zweckmäßiger,

Dieser Erwärmung trägt insbesondere zur Schaffung ner ist ^⁶¹**¹¹¹« ^m ^ώ«™ oberen Abschn.tt klei-

eines thermischen Zustands bei, welcher gestattet die Dip ^h_n,*! 1, 1

Konvektionsströme in der Schmelzkolonne zu unter- können in veS? T^{6 U}«^{d die} Aosgleichskolonne

drücken oder erheblich abzuschwächen. Sie träet net«,n'" ^vT*^iedener Weise zueinander angeord-

aucli dazu bei, die Viskosität an der Stelle des ss wobei d»n £°Τΰ ^insbesondere gleichachsig sein,

stärksten Unterdrucks zu senken, was den bekannten AusüleSmL ^e!?^olonncn vorzugsweise die

Vorteil bietet, die Läuterung der geschmolzenen SShT ^Umglbt' ^{sie können} ^⁰* ^mdl

Masse zu verbessern. gescnmo_IZenen ^enanander hegen. Die Vorrichtung kann insbe-

Nach ihrem Austritt aus der Schmelzkolonne in schnitt .JfM ij*"¹^**»«« mü Rechteckquerdie dichte Kammer, in welcher ein Unterdruck heree- 60 SSZ^fT?' ^¹^ ζ™***™ zwei Ausgleichsstellt wird, gelangt die geschmolzene Masse ir!die hlSJ^Svt"^*^⁶"¹*™«»«S¹·

Ausgleichskolonne und geht in dieser abwärts Wäh- einem τ ^ ^sind *^e Kolonnen zweckmäßig i» rend der Abwärtsbewegung der geschmolzenen feuerfJ^J⁶™'"⁸¹' ^welche«·. aoßen mit einem Masse in dieser Kolonne nimmt der hydrostatische dichtP« μ ♦ iiuS?^{8 versenei}» «st, welcher von einer Druck allmählich zu, wodurch die Absorption der 6« d?T?.J? "!Ä^e ^&χτά'^ wird. Der obere Teil Restgase begünstigt wird. ^H b_u_T"^nns' welcher mit einer Vakuumpumpe ver-

Die in der Ausgleichskolonne abwärts gehende ee- lorm«? £ "Ti? ^die ®*^τ ^den Mündunge-i der Koschmolzene Masse bewegt sich gegensinnig zu der Ie- n^ u?" ^C y^ei1>ind™gskaminer.

6 uie Heizeinnchtungen sind vorznesweise elek-

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trisch und werden entweder durch über der glasigen Masse angeordnete Widerstände, oder besser durch in die geschmolzene Masse eintauchende Elektroden oder Widerstände gebildet. Diese Elektroden oder Widerstände bestehen zweckmäßig aus Graphit oder aus Molybdän.

Die Einführvorrichtung kann z.B. durch eine Transportschnecke gebildet werden, wenn die chemischen Reaktionen zwischen den Rohstoffen keine be-

Dichtung dienende viskose Flüssigkeit enthält, z.B. geschmolzenes Glas.

Der Turm 3 ist unter Zwischenschaltung eines gasdichten Zements 8 in einem dichten Metallmantel 7 untergebracht. Der Mantel 7 steht über die Höhe der zwischen den Teilen 2, 3 und 4, 5 hergestellten Fuge 9 vor.

Innerhalb der Schmelzkolonne 1 und gleichachsig zu dieser ist die Ausgleichskolonne 11 angeordnet, deutende Gasentwicklung während der Schmelzung io welche durch ein Rohr aus einem Werkstoff mit sehr zur Folge haben. In diesem Fall werden die Roh- hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet wird (insbesonstoffe unmittelbar in den unteren Teil der Schmelz- dere einen elektrisch geschmolzenen Werkstoff oder kolonne eingeführt. Anderenfalls kann die Einfüh- Graphit), welches einen verhältnismäßig kleinen rungsvorrichtung eine Schmelzwanne enthalten, de- Durchmesser gegenüber seiner Höhe hat und oben ren Wände aus hitzebeständigen Werkstoffen beste- 15 eine ringförmige Molybdänhaube 12 aufweist, h I i i Shih D b Rd d Ri 12 li

hen. Infolge des Vorhandenseins einer Schicht von ungeschmolzenen Rohstoffen wird die teilweise oder vollständige Schmelzung derselben vorzugsweise durch elektrische Einrichtungen vorgenommen, welche die Form von eingetauchten Widerständen oder Elektroden haben. Es ist jedoch auch möglich, die Rohstoffe mit Hilfe von Brennern für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff zu schmelzen. Die Schmelzwanne ist durch einen Kanal mit der Schmelzkolonne verbunden.

Die Entnahmeeinrichtungen hängen vollständig von der späteren Form des hergestellten Produkts ab. So kann die Entnahme unmittelbar an dem unteren Teil der Ausgleichskolonne erfolgen, wenn GlasfaDer obere Rand des Ringes 12 liegt unter der Fuge 9, so daß der rohrförmige Mantel 2 oben einen freien Raum aufweist, welcher eine Verbindungskammer 13 zur Herstellung der Verbindung zwischen den Kolonnen 1 und 11 bildet.

In dem oberen Teil der Schmelzkolonne 1 sind Heizeinrichtungen angeordnet, welche durch schalenförmige molybdänelektroden 15 gebildet werden, welche die obere Mündung der Ausgleichskolonne 11 umgeben. Die Elektroden 15, von denen drei vorhanden sind, werden durch ummantelte Leiter 16 aus einer Drehstromquelle gespeist.

Ferner sind Einrichtungen zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Verbindungskammer 13 vorgese-

sern oder -stäbe hergestellt werden sollen. Für die 30 hen. Diese Einrichtungen enthalten eine Vakuumfortlaufende Herstellung eines Glasbandes wird der pumpe 17, welche mit der Kammer 13 durch einen untere Teil der Ausgleichskolonne zweckmäßig mit Stutzen 18 über einen Kühler 19 verbunden ist. einer Entnahmewanne verbunden, über welcher sich Eine weitere Vakuumpumpe 21 ist mit der Ebene

die Ziehmaschine befindet. ^{der Fu}S^{e 9 durch elnen} Stutzen 22 über einen Kühler

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme 35 23 verbunden. Der Stutzen 22 mündet in der Nähe auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. ^{der Rinne 6 Die} Pumpen Π und 21 sind zweckmä

Fi g. 1 ist ein lotrechter Schnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung längs der Linie I-I der F i g. 2:

F i g. 2 ist der entsprechende längs der Linie TT-II der Fig.] geschnittene Grundriß;

F i g. 3 ist ein lotrechter Schnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung längs der Linie TII-ITT der Fi g 4·

Fig 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV der 45 den 23 desselben angeordnet. Das Becken 25 enthäll pj„ 3. noch Heizelektroden 20, welche einander gegenüber-

Fig's ist eine teilweise längs der Linie V-V der l«*en und an einen nicht dargestellten Transform* F i g. 4 geschnittene Seitenansicht ^{tor mit} regelbarer Spannung angeschlossen sind.

Fig 6 ist eine durch die Symmetrieebene ge- Die Ausgleichskolonne 11 tritt durch den Bodei

schnittene Seitenansicht einer anderen Ausführungs- 5° 28 und mündet in ein Entnahmebecken 29, welchen form der erfindungsgemäßen Vorrichtung; das Glas in viskos-elastischem Zustand entnommei

Fig.7 ist ein Schnitt längs der Linie VlI-VII der wird Das Becken 29 ist unter dem Boden 28 an Fi g 8· geordnet und weist einen vorderen Trog 31 auf, wel

Fig!8 ist eine längs der Linie VlII-VlII der eher seitlich an dem Becken 25 vorspringt, und ii F i g. 7 geschnittene Seitenansicht der gleichen Aus- 55 welchem die eigentliche Entnahme des Glases er führung. ^icA&

der Rinne 6. Die Pumpen 17 und 21 sind zweckmäßig mittels einer Leitung 24 in Kaskade geschaltet, wobei die Pumpe 17 die Rolle einer Primärpumpe spielt.

Bei der betrachteten Ausführung ist der Turm 3 (und seine Zubehörteile) über einem Becken 25 zur Aufnahme der Mischung des Schmelzgutes angeordnet. Die Basis 26 des Turms 3 ist in die Ränder 27 des Beckens 25 eingelassen und parallel zu dem Bo-

ng.

Das in Fi g. 1 und 2 dargestellte Ausfühnmgsbeispiel enthalt eine Schmelzkolonne 1 mit einem zylindrischen Volumen, deren Querschnitt verhältnismä-Big klein gegenüber ihrer Höhe ist, und welche durch ei hföi Mtl 2 feuerfestem Werk-

Die Vorrichtung wird durch einen Pegeldetektor3: vervollständigt, welcher durch eine Sonde gebilde wird, welche in der Verbindungskammer 13 zwischei der Mündung der Kolonne 11 und der Mündung de Suttzen 18 liegt Die Sonde 32 i i

g klein gegenüber ihrer Höhe s, g ung de

einen rohrförmigen Mantel 2 aus feuerfestem Werk- Saugstutzens 18 liegt. Die Sonde 32 ist mit einen

stoff gebildet wird, welcher sich in einem ebenfalls Stellmechanismus 33 bd lh

f ff bhd T 3 be troventil zur Luft

gbildet wird, welcher

aus feuerfestem Werkstoff bestehenden Turm 3 befindet.

g t mit einen

33 verbunden, welcher ein Elek troventil zur Luftzufuhr 38 steuert, welches sich ai ^{emem den} Kühler 19 mit der Außenluft verbinden

Der Turm 3 ist oben durch eine Haube 4 ver- 65 den Stutzen 38 a befindet. Die Steuerung wird a schlossen, welche einen Stöpsel 5 Oberdeckt, welcher vorgenommen, daß das Ventil geöffnet wird, wem sich an dem Rand des rohrförmigen Mantels 2 über das Glasbad den Pegel der Sonde 32 erreicht, eine ringförmige Rinne 6 abstützt, welche eine als Während des Betuebes ist der mittlere Pegel de

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ίο

Glases in den verschiedenen Räumen der in F i g. 1 dargestellte. Der Pegel 35 in dem Becken 25 liegt höher als der Pegel 36 in dem Becken 29, und der obere Pegel 37 der Glassäule in dem Turm 3 befindet sich zwischen der Mündung der Kolonne 11 und der Mündung des Stutzens 18.

Wenn die Kammer 13 durch die Pumpen 17 und 21 unter Unterdruck gesetzt wird, wird die Glassäule in dem Turm 3 in einer solchen Lage gehalten, daß ihr oberer Pegel 37 zwischen den festgesetzten Grenzen bleibt.

Der Wert des Unterdrucks ist im besonderen annähernd gleich dem Produkt aus der Höhe der Säule und der Dichtigkeit des Glases.

Das in das Aufnahmebecken 25 auf beliebige geeignete Weise gebrachte Gemisch wird offenbar bei der Berührung mit dem Bad und durch die zwischen den Elektroden 20 entwickelte Wärme geschmolzen.

Da für das Glas zwischen der Schmelzkolonne 1 und der Ausgleichskolonne 11 eine Verbindung hergestellt ist, bildet sich infolge der Lage des oberen Pegels 7 des Glases und der Höhendifferenz zwischen den Pegeln 35 und 36 des Glases durch Siphonwirkung eine Aufwärtsbewegung des Glases längs des Pfeils F in der Kolonne 1 und eine Abwärtsbewegung in Richtung des Pfeils G in der Kolonne 11 aus.

Während seiner Aufwärtsbewegung in der Kolonne 1 besitzt die Masse des geschmolzenen oder im Schmelzen begriffenen Glases eine wachsende Temperatur infolge der von den Elektroden 15 entwickelten Wärme, für welche der Molybdänring 12 die Rolle einer Nullelektrode spielt. In der Verbindungskammer 13 erreicht das Glasbad seine Höchsttemperatur und besitzt daher die geringste Viskosität. Hierauf geht das Glas in die Kolonne 11 abwärts. Die gegensinnige Bewegung des Glases in Richtung der Pfeile F und G gestattet offenbar dem heißen Glas der Ausgleichskolonne 11, das sich in der Schmelzkolonne 1 bewegende Glas zu erwärmen, so daß in den beiden Kolonnen die Temperatur von unten nach oben zunimmt, was die eingangs erläuterten Vorteile bietet.

Während des Betriebes werden die Abgase aus der Kammer 13 durch die Punpen 17 und 21 abgeführt, welche so nicht nur das Vakuum in der Kammer 13 aufrechterhalten, sonde.n auch die Entgasung der schmelzenden Glasmasse bewirken. Wenn der Pegel des Glases die Sonde 32 erreicht, wird das Elektroventil 38 geöffnet, und der Druck nimmt in der Kammer 13 zu, wodurch der Pegel des Glases gesenkt wird.

Als Beispiel für den Schmelzvorgang eines Natrium-Kalk-Glases mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung seien folgende Zahlenwerte angegeben:

Höhe des Glases in der Schmelzkolonne 2200 mm

Tiefe des Glases in der Schmelzwanne 250 nun

Durchmesser der Ausgleichskolonne 120 nun

Außendurchmesser der Schmelzkolonne 220 mm

Druck in der Verbindungskammer 15 cm Hg

Temperatur des Glases am Fuß der Schmelzkolonne 1270° C

Temperatur des Glases in dem oberen Teil der Ausgleichskolonne 136O⁰C

Entnahme des Glases 11,8 kg/h

Für die Vorschmelzung erforderliche Leistung 15 kW

Für die Erwärmung erforderliche Leistung 4 kW

Spezifische Leistung 0,84 kW/kg

ίο Glas

Diese Werte, insbesondere die drei letzten, sind natürlich nur beispielshaber angegeben und könne id weiten Grenzen schwanken.

Die Ausführung gemäß F i g. 3 bis 5 ist insbesondere zur Herstellung von Flachglas durch Gießen oder Ziehen bestimmt.

Die Vorrichtung weist wiederum einen lotrechten

ao Turm 41 auf, welcher mit einem Dichtungsmantel 42 überzogen ist, z. B. einen Metallmantel aus Elementen, welche durch Bandagen 43 zusammengehalten werden, zwischen welchen Zugglieder 40 gespannt sind. Der Turm 41 besitzt Rechteckquerschnitt und wird oben durch einen halbzylindrischen Dom 44 abgeschlossen.

Innerhalb des Turms 41 ist die Schmelzkolonne 45 ausgebildet, welche beiderseits der Mittelebene des Turms liegt und durch ebene Wände 46 mit hohei Wärmeleitfähigkeit von der Ausgleichskolonne 4T getrennt ist, welche hier doppelt vorhanden ist und außerhalb der Kolonne 45 liegt. Die Kolonne Al wird durch eine Schicht 48 aus feuerfestem Werkstoff abgegrenzt, deren Wände ein nach unten konvergierendes Dieder bilden, so daß der Querschniti der Säule 47 von oben nach unten abnimmt. Die Schicht 48 ist von dem Mantel 42 durch eine Isolierschicht 49 und einen dichten Zement 51 getrennt. Das obere halbzylindrische Volumen 52 des Turms 41 bildet eine Verbindungskammer zwischer

den Säulen 45 und 47, und in diese Kammer mündei der Stutzen 53, welcher sie mit einer Vakuumpumpe

54 über einen Kühler 55 verbindet.

Die in der Nähe der Kammer 52 vorgesehener

Heizeinrichtungen bestehen aus Graphirwiderständer 56, welche oben an den Wänden 46 angeordnet sine und durch Leiter 57 (F i g. 5) gespeist werden.

Die Kolonnen 45 und 47 stehen durch die Kanal« 70 und 80 mit den beiden Becken 58 zur Aufnahme der zu schmelzenden Mischung bzw. 59 zur Ent· nähme des geschmolzenen Glases in Verbindung.

Diese Becken sind symmetrisch zu dem Turm 41 in zwei zueinander senkrechten Richtungen angeord net. Der Boden 61 der Becken 58 (Fig. 5) liegt hö

her als der Boden 62 der Becken 59, und der oben

Pegel 63 des Glases in den ersten Becken liegt eben

falls höher als der Pegel 64 in den Entnahmebeckei

59.

Die Aufnahmewannen 58 sind wie oben mit Heiz

elektroden 60 zum Schmelzen des Gemischs verse hen.

Eine rechtwinklige Verbindung ist über die Kanal« 80 zwischen der Kolonne 47 und den Entnahmebek ken 59 hergestellt. Diese Verbindung wird durch an

«5 Ausgang dieser Kanäle angeordnete Register 66 ge regelt, welche an aber Rollen 68 laufenden Kabeh 67 hängen. Diese Einrichtungen ermöglichen die Re gelung des Querschnitts für den Übertritt des Glase:

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in die Entnahmebecken 59. Diese können insbesondere zwei Ziehmaschinen aufweisen, deren Biegewalzen bei 81 schematisch dargestellt sind.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie oben. Die Ausbildung des Turms 41 in parallelepipedischer Form gestattet, die Breite der Anlage nach Belieben auszudehnen und so gegebenenfalls mehrere Ziehmaschinen in dem gleichen Entnahmebecken anzuordnen.

Die Ausführung gemäß F i g. 6 bis 8 ist insbesondere zur Herstellung eines Glases bestimmt, welches während seiner Schmelzung wenig Gas entwickelt.

Die Vorrichtung besitzt einen lotrechten Turm 41, welcher die Schmelzkolonne 45 und die Ausgleichskolonne 47 enthält, welch letztere doppelt ausgebildet ist. Die beiden Kolonnen 45, 47 sind durch Wände 46 getrennt, deren jede durch Schichten 71 aus einem feuerfesten Werkstoff gebildet wird, welche mit parallelepipedischen Graphitstäben 72 abwechseln. Diese Stäbe erfüllen eine vierfache Aufgabe:

— sie sind Bestandteile der Wand;

— sie begünstigen durch ihre hohe Wärmeleitfähigkeit den Wärmeaustausch zwischen der

Schmelzkolonne 45 und der Ausgleichskolonne 47;

— sie gleichen die Temperatur in der zu der Umlaufsrichtung des Glases senkrechten Richtung

S aus;

— sie dienen als Heizelektroden.

jeder Stab wird nämlich von einem elektrischen Strom durchflossen, wofür seine Enden durch Leiter 57 unter Spannung gesetzt werden.

ίο Das Gemisch wird in die Schmelzkolonne 45 durch zwei Transportschnecken 73 eingeführt, deren jede in einem mit dem Fuß der Schmelzkolonne 45 verbundenen Mantel 74 angeordnet ist. Der Rohstoff wird durch Berührung mit dem geschmolzenen Glas sowie durch den zwischen den Elektroden 72 übergehenden elektrischen Strom geschmolzen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie oben.

Die Erfindung kann natürlich abgewandelt wer-

ao den. So kann insbesondere die Erwärmung des oberen Teils der Schmelzkolonne durch eine mit Hochfrequenzinduktion arbeitende Vorrichtung erfolgen, welche durch eine an dem oberen Teil des Turms angeordnete Wicklung gebildet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schmelzen von Glas zum Zwecke seiner fortlaufenden industriellen Herstellung mit wenigstens einer senkrechten Schmelzkolonne, welcher eine Einführungsvorrichtung zugeordnet ist, und mit wenigstens einer senkrechten Ausgleichskolonne, welcher eine Entnahmevorrichtung zugeordnet ist, dadurch xo gekennzeichnet, daß die beiden Kolonnen (1, 45, 11, 47) durch eine Wand hoher Wärmeleitfähigkeit getrennt sind und mit ihrem oberen Teil in eine gleiche dichte Verbindungskammer (13, 52) einmünden, welche mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks verbanden ist, und daß die Kolonnen mit Heizeinrichtungen (15, 56) ausgestattet sind, welche in den Kolonnen eine vom unteren zum oberen Teil ansteigende Temperatur erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schmelzkolonne (1) wenigstens das Fünffache der kleinsten Abmessung ihres waagerechten Querschnittes beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Ausgleichskolonne (11) wenigstens das Fünffache der kleinsten Abmessung ihres waagerechten Querschnittes beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkolonne (1) und die Ausgleichskolonne (11) gleichachsig sind.

sehen der Schmelzkolonne (45) und der Ausgleichskolonne (47) Elektroden zur Erwärmung des Glases bilden.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskammer (13) einen Pegeldetektor (32) zur Feststellung des Pegels des Glasschmelzbades enthält, welcher den Unterdruck in der Verbindungskammer über einen Stellmechanismus (33) steuert, welcher ein Lufteinlaßventil (38) für die Erhöhung des Drucks in der Verbindungskammer (13) betätigt.