DE1696011C3

DE1696011C3 - Vorrichtung zum Schmelzen von Glas

Info

Publication number: DE1696011C3
Application number: DE1696011A
Authority: DE
Inventors: Jan-Theodor Asnieres Hauts- De-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: 1975-09-18
Also published as: BE696695A; FR1485634A; DE1696011A1; ES339308A1; AT290751B; ES350517A1; NL6705216A; US3519412A; DE1696011B2; GB1134850A; CH461039A; SE311726B

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.

In der nachfolgenden Beschreibung wird zur Vereinfach'ing das Wort »Glas« zur Bezeichnung des Behandlungsgutes 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. liegender! 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 nachbart ist, wird die geschmolzene Masse zur Hobis6, 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 herrühi enden 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 lieh 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 iir. 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

λ Vorrichtung nach Ansprach 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 vernachlässigbis6, 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

sind eiheblich höher als die an den Enden des Ofens herrschenden Temperaturen, d. h. die Temperaturen in der Schmelzzone und in der Ausgleichszone. Diese gemeinsamen Eigenschaften sind die Ursache von erheblichen und schwer zu kontrollierenden Konvektionsströmen. Die Nützlichkeit dieser Konvektionsströme für die Homogenisiemng der ge-

Ausgleichskolonne (47) durch waagerechte abwechselnde Schichten aus feuerfesten Werkstoffen (71) Und Werkstoffen hoher elektrischer Leitfähigkeit (72), z. B. Graphit, gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (72) mit hoher elektrischer Leitfähigkeit der Trennwand zwi-

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setaiolzenen Masse ist zweifelhaft Diese Ströme durchgreift. Gemäß eine* ersten Ausführung ist die

sind im Gegenteil häufig die Ursache des schnellen Trennwand eben ausgebildet, und die Entleerungs-

Ifoergaages einer geschmolzenen schlecht geläuterten kammer ist an ihrem oberen Teil offen. Gemäß einer

Masse aas der Schmelzzone in die Ausgangszoue und zweiten Ausführung wird die Trennwand von einem

des Rückflusses eines bereits geläuterten Produktes 5 zweite« umgekehrten Tiegel gebildet, der an se?nem

ja die Schmelzzone. Diese Ströme längen außerdem unteren Rand zwei Aussparungen aufweist. Bei der

«fie Gefahr mit sich, daß eine schlecht geläuterte zweiten Ausiührungsform ist zwischen dem Boden

jijasse in die Entnahmestelle kommt wodurch die des Tiegels und der Oberfläche der Masse des ge-

Qualität des Endproduktes beeinträchtigt wird. Die schmolzenen in der Kammer enthaltenen Glases ein

Konvektionrströme verringern so die Wirksamkeit io freier Raum vorhanden, wobei die Obemäche des

der Läuterung und gleichzeitig die des ganzen Ofens. geschmolzenen Glases bis an das obere Ende des Ab-

FSr die Läuterung muß die geschmolzene Masse flußiohres reicht. Da jedoch dieser freie Raum über

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

geh höher als die zum Schmelzen der Rohstoffe er- steht herrscht in diesem Raum Atmosphärendruck.

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

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

trächtüch. 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 ao 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 as 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 ihist aus folgenden Gründen wenig befriedigend: 3° 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 untet schmolzenen Masse ir» der Ausgleichszone gesteigert 35 ren ?um 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

f 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,

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

durch die Läuterungszone. sehen den Kolonnen ein gesteigerter Wärmcwir-

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

ί 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. Die festen, geschmolzenen oder teilweise ge-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 Gasb'asen erleichtert schmelzen, wenn während der chemischen Rcaktio- 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 Auifrechtfindet jedoch unter der Einwirkung der Schwerkraft erhaltung des erforderlichen Unterdrucks in der Verstau, 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- ^ 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 Füüzustand des Beckens zur Aufnahme des Ge-

mischs und zur Entnahme des hergestellten Glases schmolzenen Masse in der Schmelzkolonne. Die Bewerden dann so eingestellt, daß der Pegel des Bades nutzung eines Gegenstroms zwischen lotrechten Fl üsin dem Entnahmebecken niedriger als der des Auf- sigkeitssäulen bietet große Vorteile. Zunächst ^bt nahmebeckensist. die geschmolzene Masse während der Abwärtsbewe-

Ünter"diesen Bedingungen wird eine Verbindung 5 gung in der Ausgleichskolonne einen Teil ihrer zwischen der/ Becken über einen Siphon hergestellt, Wärme durch die die Schmelzkolonne von der Ausd&seft oberer Teil dem in der Kammer herrschenden gleichskolonne trennenden Wände ab. Dieser Wär-Unterflfuck'ausgesetzt ist. Der Pegelunterschied ist meaustausch entspricht einer bedeutenden Rückgebe! einer gegebenen Entnahmegeschwindigkeit unter winnung der Wärme, welche der geläuterten Masse «öderem eine Funktion der Viskosität und der to 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 Schmelzschmoizenen Masse in der Schmelzkolonne über dem 15 kolonne herzustellen, welche bis auf ein Fünftel des Pegel, auf welchem der Atmosphärendruck herrscht. Aufwands herabgesetzt werden kann, welcher erlor-Die geschmolzene Masse wird über diesen Pegel derlich wäre, wenn kein Wärmeaustausch zwischen durch den in der dichten über der Schmelzkolonne den Kolonnen bestände. Außerdem gestattet der Ge-Begenden Kammer erzeugten Unterdruck angehoben. genstrom zwischen den lotrechten Flüssigkeitssäulen, Die Höhe der Schmelzkolonne muß größer als ein ao die Konvektionsströme in der Ausgleichskolonne bestimmter Wert sein, damit die Verweilzeit der ge- stark zu mildern oder sogar vollständig zu unterdrükschmolzenen Masse in der Kolonne ausreicht, um die ken. Die Anwendung der Erwärmung erzeugt näm-Schmelzung zu Ende zu führen, und damit der War- Hch die höchste Temperatur in dem oberen Teil der meaustausch mit der Ausgleichskolonne stattfinden Ausgleichskolonne. Bei der Abwärtsbewegung in der kann. »5 Ausgleichskolonne wird die geschmolzene Masse ge-

Die Verwendung eines Unterdrucks bietet mehrere kühlt, indem sie Wärme an die geschmolzene Masse weitere Vorteile. Bekanntlich erleichtert er das in der Schmelzkolonne abgibt, und es stellt sich ein Schmelzen und die Läuterung der glasigen Produkte, solcher thermischer Zustand ein, daß die Temperatur so daß das Schmelzen, insbesondere bei einer fort- gleichmäßig von oben nach unten abnimmt. Da die laufenden Herstellung, bei einer niedrigeren Tempe- 30 Dichte bei der niedrigsten Temperatur am gröilten ratur vorgenommen werden kann als die zum ist, bietet dieser thermische Zustand den Vorteil, die Schmelzen bei Atmosphärendruck erforderliche. Der Bildung von Konvektionsströmen zu verhindern. Der Unterdruck trägt ferner zur mechanischen Homoge- Gegenstrom gestattet ferner praktisch die Unterdiüknisierung der geschmolzenen Masse durch Vergröße- kung der Konvektionsströme in der Schmelzkolonne, rung des Volumens der Gasblasen bei, welche von 35 Da nämlich die in dieser Kolonne befindliche geden in der geschmolzenen Masse eingeschlossenen schmolzene Masse Wärme von der Ausgleichsko-Gasen und der Vollendung der chemische« Reaktio- lonne empfängt, erwärmt sie sich, und es bildet sich nen herrühren, da das Aufsteigen dieser Blasen zu der^ gleiche für die Verhinderung von Konvektionsder Druchwirbelung der glasigen Masse beiträgt. strömen günstige thermische Zustand aus.

Um die Wärmeverluste auszugleichen, welche das 40 Die Entnahme der glasigen Masse erfolgt unter Verweilen der geschmolzenen Masse in den lotrech- Atmosphärendruck an dem unteren Teil der Austen Kolonnen entstehen, und insbesondere um die gleichskolonne.

Temperatur in dem oberen Teil der Kolonnen gegen- Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der

über der am Eingang der Schmelzkolonne erheblich Erfindung kann die Höhe der Schmelzkolonne und zu steigern, wird die lotrechte Schmelzkolonne einer 45 der Ausgleichskolonne vorzugsweise wenigstens das Erwärmung unterworfen. Diese Erwärmung ist be- Fünffache der kleinsten Abmessung des waagerechsonders wirksam, wenn sie in dem oberen Teil der ten Querschnitts betragen. Der Querschnitt der Aus-Schmelzkolonne erfolgt, gleichskolonne ist nicht unbedingt über ihre ganze Die Benetzsag einer Erwärmung in diesem Teil Höhe konstant. In vielen Fälle« ist es zweckmäßiger, der Kolonne bietet verschiedene weitere Vorteile, so daß der Querschnitt in mrem oberen Abschnitt Idei-Dieser Erg trägt inssre zur Schaffung »er ist.

eines ftenrnseben Zastwds bei, welcher gestattet, die Die Schmelzkolonoe md die Aasgjeichskokinne

Kvtslrdrae m der Schnselzkoionne zu enter- können in verschiedener Weise zueinander angeorddricfcea oder erheblich abzuschwächen. Sie trägt net sein. Sie können insbesondere gleichachsig :sein, aaefa daze bei, die Viskosität an der Stelle des 55 wobei dann die Schmeizfcoionnen vorzugsweise die sren Uaterdracks zu senken, was den bekannten Aasgieichskolonne urag&t, sie können jedoch noch Vorteil bietet, die Läuterung der geschmolzenen nebeneinander liegen. Die rhtu kana insbe- < Masse zn verbessern. sondere eine Sdaneizkoloane aät ftedrtecfcqaer-

Nach ihrem Austritt aas der Schmelzkolonne in schein aufweisen, weiche zwischen zwei Ausgleichs-

! die dichte Kammer, ra weicher ein terk herge- 6» kolonnen mit gleichem Querschnitt liegt.

steflt wird, gelangt die geschmolzene Masse in die In alten Fällen sied die Kolonnen zweckmäßig in

Ansgleichskolonse end geht in dnser abwärts. Wih- einem Turn vereinigt, «deter, anfien mit dee»

rend der Abwärtbeeg der geschmolzenen feuerfesten Überzug versehen ist, weicher von einer

f Masse fei dieser Kolonne nimmt der hydrostatische dichten Metallhüle überdeckt wird. Der obere Teil

Dreck aSmainlch zn, wodurch die Absorption der 6s des Terras, welcher mit einer Vakuumpumpe ver-

Restgase begig wird. bonden ist, enthält die iber den Mündungen der Ko- Die hi der Ausgleichskolonne abwärts gehende ge- tonnen liegende Verbindungsfcammer.

schmokese Masse bewegt sich gegensinnig zn der ge- Die Hetzemrichtungen sind vorzugsweise eiek-

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trisch und werden entweder durch über der glasigen Dichtung dienende viskose Flüssigkeit enthält, z.B. Masse angeordnete Widerständej oder besser durch geschmolzenes Glas.

in die geschmolzene Masse eintauchende Elektroden Der Turm 3 ist unter Zwischenschaltung eines gas-

oder Widerstände gebildet. Diese Elektroden oder dichten Zements 8 in einem dichten Metallmantel 7 Widerstände bestehen zweckmäßig aus Graphit oder S untergebracht. Der Mantel? steht über die Höhe der aus Molybdän. zwischen den Teilen 2, 3 und 4, S liergestellten

Die Einführvorrichtung kann z.B. durch eine Fuge9vor.

Transportschnecke gebildet werden, wenn die chemi- Innerhalb der Schmelzkolonne 1 und gleichachsig

sehen Reaktionen zwischen den Rohstoffen keine be- 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 fungsvorrichtung eine Schmelzwanne enthalten, de- Durchmesser gegenüber seiner Höhe hat und oben fen Wände aus hitzebeständigen Werkstoffen beste- 15 eine ringförmige Molybdänhaube 12 aufweist, hen. Infolge des Vorhandenseins einer Schicht von Der obere Rand des Ringes 12 liegt unter der

ungeschmolzenen Rohstoffen wird die teilweise oder Fuge 9, so daß der rohrförmige Mantel 2 oben einen vollständige Schmelzung derselben vorzugsweise freien Raum aufweist, welcher eine Verbindungsdurch elektrische Einrichtungen vorgenommen, kammer 13 zur Herstellung der Verbindung zwischen welche die Form von eingetauchten Widerständen *> den Kolonnen 1 und 11 bildet, oder Elektroden haben. Es ist jedoch auch möglich, In dem oberen Teil der Schmelzkolonne 1 sind

die Rohstoffe mit Hilfe von Brennern für flüssigen Heizeinrichtungen angeordnet, welche durch schalen- oder gasförmigen Brennstoff zu schmelzen. Die förmige molybdänelektroden IS gebildet werden, Schmelzwanne ist durch einen Kanal mit der welche die obere Mündung der Ausgleichskolonne Schmelzkolonne verbunden. ²5 H umgeben. Die Elektroden 15, von denen drei vor-

Die Entnahmeeinrichtungen hängen vollständig handen sind, werden durch ummantelte Leiter 16 aus von der späteren Form des hergestellten Produkts ab. «ner Drehstromquelle gespeist. So kann di; Entnahme unmittelbar an dem unteren Ferner sind Einrichtungen zur Erzeugung eines

Teil der Ausgleichskolonne erfolgen, wenn Glasfa- Unterdrucks in der Verbindungskammer 13 vorgesesern 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 Fuge ' durch einen Stutzen 22 über einen Kühler

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme 35 M verbunden. Der Stutzen 22 mündet in der Nähe auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. ^{der Rmne} ⁶ ^D« Pumpen 17 und 21 sind zweckmä-

Fig. 1 ist ein lotrechter Schnitt einer ersten Aus- ^ßlg mittels einer Leitung 24 in Kaskade geschaltet, führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ^{wobei die} Pumpe 17 die Rolle einer Primärpumpe längs der Linie M der F i g. 2: ^sP^ielt·

Fig.2 ist der entsprechende längs der Linie ΤΙ-Π 40 Bei der betrachteten Ausführung ist der Turm 3 der F i g. 1 geschnittene Grundriß; (^{und seme} Zubehörteile) über einem Becken 25 zur

F i g. 3 ist ein lotrechter Schnitt einer anderen Aus- Aufnahme der Mischung des Schmelzgutes angeordführungsform der Erfindung längs der Linie ΙΙΙ-ΙΠ «et. Die Basis 26 des Turms 3 ist in die Ränder 27 der F i g. 4; ^des B^ec^^ens 25 eingelassen und parallel zu dem Bo-

Fig.4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV der 45 den 28 desselben angeordnet. Das Becken 25 enthält Fi g. 3; ^nocn Heizelektroden 20, welche einander gegenüber-

Fig'5 ist eine teilweise längs der Linie V-V der liegen und an einer, nicht dargestellten Transforma-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 Boden

schnittene Seitenansicht einer anderen Aosführungs- 5° 2» und mündet in em Eatnahmebeckea 29, welchem form der erfindtingsgemä8en Vorrichtung; das Glas in viskos-elastischem Zustand entnommen

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

Fig.8 ist eine längs der linie VHI-VHl der eher seitlich an dem Becken 25 vorspringt, end is Fig.7 geschnittene Seitenansicht der gleichen Aus- 55 welchem die eigentliche Entnahme des Glases er· « führung. ^¹S¹;

Das in F i g. I und 2 dargestellte AusfShrungsbei- Die Vorrichtung wird durch einen Pegeldetektor 33

ii spiel enthält eine Schmelzkolomie 1 mit einem zyiin- vervollständigt, welcher durch eine Sonde gebilde

Ij drachen Volumen, deren Querschnitt verhältnismS- wird, welche in der VerbindungskamineT 13 zwiscfaet

Big klein gegenüber ihrer Höbe ist, und weiche durch «ο der Mündung der Kolonne 11 «ad der Mündung de einen rohrförmigen Mantel 2 aus feuerfestem Werk- Saugstutzens 18 liegt. Die Sonde 32 ist mit eines stoff gebildet wird, welcher sieb ia einem ebenfalls Stellmechanismus 33 verbunden, welcher ein Hek ras feuerfestem Werkstoff bestehenden Τβπη3 be- troventil zur Luftzufuhr 38 steuert, welches sich a findet. einem den Kühler 19 mit der Außenluft verbinden

Der Turm 3 ist oben durch eine Haube 4 ver- «s den Stutzen 38 ο befindet Die Steuerung wird s schlossen, welche einen Stöpsel 5 überdeckt, welcher vorgenommen, daß das Ventil geöffnet wird, wen sich an dem Rand des rohrförmigen Mantels 2 fiber das Glasbad den Pegel der Sonde 32 erreicht eine ringförmige Rinne 6 abstutzt, welche eine als Während des Betriebes ist der mittlere Pegel d<

Glases in den verschiedenen Räumen der in Fig. 1 dargestellte. Der Pegel 35 in dem Becken 25 liegt hö- ^ef als def P«!gei 36 in dem Befcken 29, und der obfereJPegei $7 der Glässäule in dem Türm 3 befindet |ich= zwischen der Wfundung der Kolonne 11 und der liünaün^des Stutzens 18" ^:i

Wenn die Kammer 13 durch die Pumpen 17 und ;2i|MterJüntfrdruck gesetzt wird, wird die Glassäule lih: dein %\üv§ /3 ffieiiier 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 geschmoben. 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 PfeileF 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, sondern auch die Entgasung der schmelzenden Glasmasse bewirken. Wenn der Pegel des Glases d^;e 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 Natmm-Kalk-Glases mittels der erfmdungsgemäßen Vorrichtung seien folgende Zahteirweite angegeben:

Temperatur des Glases in dem oberen Teil der Ausgleichskolonne 1360⁰C

Entnahme des Glases 11,8 kg/h

Für die Vorschmelzung erforderliche Leistung 15 kW

Für die Erwärmung erforderliehe

Leistung 4 kW

Spezifische Leistung 0,84 kW/kg

Glas.;

Höhe des Glases in der Schmelzkoioaoe 2200 mm

Tiefe des Glases in der Schmelz· wanne 250 mm

Durchmesser der Ausgleichskolonoe 120 mm

AuOcudurchmesser der Schmelzkolonne 220 mm

Druck in der Verbindungskammer 15 cm Hg

Temperatur des Glases am Fuß dCT Schmdzkolonne 1270⁰C

Diese Werte, insbesondere die drei letzten, sind natürlich nur beispielshaber angegeben und könne in 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 as 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 hoher Wärmeleitfähigkeit von der Ausgleichskolonne 47 getrennt ist, welche hier doppelt vorhanden ist und außerhalb der Kolonne 45 liegt. Die Kolonne 47 wird durch eine Schicht 48 aus feuerfestem Werkstoff abgegrenzt, deren Wände ein nach unten konvergierendes Dieder bilden, so daß der Querschnitt 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 zwischen den Säulen 45 und 47, und in diese Kammer mündet der Stutzen 53, welcher sie mit einer Vakuumpumpe 54 über einen Kühler 55 verbindet.

Die in der Nähe der Kammer 52 vorgesehenen Hei/einrichtungen bestehen aus Graphitwiderständen 56, welche oben an den Wänden 46 angeordnet sind und durch Leiter 57 (F i g. 5) gespeist werden.

Die Kolonnen 45 und 47 stehen durch die Kanäle 70 und 80 mit den beiden Becken 58 zur Aufnahme So der zu schmelzenden Mischung bzw. 59 zur Entnahme des geschmolzenen Glases in Verbindung.

Diese Becken sind symmetrisch zu dem Turm 41 in zwei zueinander senkrechten Richtungen angeordnet. Der Boden 61 der Becken 58 (Fi g. 5) liegt hö her als der Boden 62 der Becken 59, und der oben Pegel 63 des Glases in den ersten Betken liegt eben falls holier als der Pegel 64 in den Entnahmebeckei 59.

Die Aufnahmewannen 58 sind wie oben mit Heiz elektroden 60 zum Schmelzen des Gemischs verse ben.

Eine rechtwinklige Verbindung ist über die Kanal 80 zwischen der Kolonne 47 und dea Entnahmebek ker. 59 hergestellt. Diesa Verbindung wird durch an 6s Ausgang dieser Kanäle angeordnet« Register 66 gc regelt, welche aa über Rollen 68 laufenden Kabel 67 hängen. Diese Emrchtangen ennögiichen die Rc gelung des Querschnitt for 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 ausgebil- det 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 Aufgäbe:

— sie sind Bestandteile der Wand;

— sie begünstigen durch ihre hohe Wärmeleitfähigkeit den Wärmeaustausch zwischen der

Schmelzkoionne 45 und der Ausgleichskolonne 47;

— sie gleichen die Temperatur in der zu der Umlaufsrichtung des Glases senkrechten Sichtung aus;

— sie dienen als Heizelektroden.

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

Das Gemisch wird in die Schmelzkoionne 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 werden. 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

16 96 Oil Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schmelzen von Glas zum Zwecke seiner fortlaufenden industriellen Herstellung mit wenigstens einer senkrechten Scfamelzkolonne, welcher eine Einführungsvorrichtung zugeordnet ist, und mit wenigstens einer senkrechten Ausgleichskolonne, welcher eine Entnahmevorrichtung zugeordnet ist, dadurch to gekennzeichnet, daß die beiden Kolonnen OU 45, 11, 47) durch eine Wand hoher Wärmeleitfähigkeit getrennt sind und nut ihrem oberen Teil in eine gleiche dichte Verbindungskammer (13, 52) einmünden, welche mit einer Vorrichtong zur Erzeugung eines Unterdrucks verbunden ist, und daß die Kolonnen mit Heizeinrichtungen {15, 56) ausgestattet sind, weiche 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 e»nem 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 gekenazeichnet, 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