DE1921617C3

DE1921617C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Verändern der Zusammensetzung einer strömenden Glasschmelze durch Mischen mit einem verändernden Material

Info

Publication number: DE1921617C3
Application number: DE19691921617
Authority: DE
Inventors: John Spencer North Balwyn Victoria Blakeney (Australien)
Original assignee: Aci Operations Pty Ltd Melbourne Victoria (australien)
Current assignee: Aci Operations Pty Ltd Melbourne Victoria (australien)
Priority date: 1968-05-01
Filing date: 1969-04-28
Publication date: 1978-07-06
Also published as: CS169791B2; FR2007595A1; DE1921617B2; GB1262192A; AU451418B2; AU3714568A; DE1921617A1

Description

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Darüber hinaus sind aus der GB-PS 191919 Mittel

kennzeichnet, daß im Vorherd (ICt) zwischen der zum Färben von Glas bekannt.
Mündung der pneumatischen Aufgabeeinrichtung Aus Beyersdorfer »Glashüttenkunde«, 2. Auflage,

(30) und dem Mischwerk (22) eine schachtartige 35 Leipzig 1964, Seiten 154 bis 155 ist es bekannt, bei Vertiefung (18) im Boden und in deren Bereich der Bereitung von Glasgemenge kleinkörniges Mate

ein Wehr (20) vorgesehen ist, welches eine unter der Oberfläche der Glasschmelze liegende Durchgangsöffnung (21) für die durchströmende Glasschmelze bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vorherd (10) von dessen Seitenwänden ausgehend wenigstens zwei Elektroden (26) hineinragen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verändernder Zusammensetzung einer Glasschmelze durch gleichmäßiges Vermischen mit einem die Zusammen-Setzung der durch einen Kanal von einem Schmelzofen zu einer Absticheini ichtung strömenden Glasschmelze verändernden Material und eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Es sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um geschmolzenes Glas zu färben, wenn es zu einem Abstichgraben oder einer sonstigen Absticheinrichtung fließt, um beispielsweise wechselnd Glasartikel mit unterschiedlichen Farben herstellen zu können, indem man einem weißen oder klaren Glas die jeweils gewünschte Farbe zugibt, wenn dasselbe vom Ofen zum Abstich strömt. Unter gewissen Umständen ist dieses rial anzufeuchten oder mit Bindemitteln zu versehen, um daraus feste Formen zu pressen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

steht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um Färbemittel einer Glasschmelze in genau dosierbaren Mengen so zugeben zu können, daß das Färbemittel schnell und gleichförmig mit der durch einen Vorherd hindurchströmenden Glasschmelze vermischt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß eine der Menge der Glasschmelze entsprechende abgemessene Menge eines die Zusammensetzung der Glasschmelze verändernden Salzes enthaltende Pellets etwa gleicher Große nacheinander pneumatisch mit einer solchen Geschwindigkeit in dem Kanal der Glasschmelze zugegeben werden, daß sie an der Zugabestelle unter die Oberfläche der Glasschmelze eintauchen.

Weiterhin wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 gelöst.

Zum Blaufärben des Glases werden der Glasschmelze beispielsweise Kobaltsalz, zum Grünfärben Kupfer- und Chromsalze und zum Erzeugen dazwischenliegender Farbtöne ein Gemisch aus Kobalt-, Kupfer- und Chromsalz zugegeben. Die Farbtönung oder Intensität jeder Farbe wird von der proportionalen Menge der beigegebenen Salze bestimmt. Es können aber auch Metallsalze zugegeben werden, um Glas herzustellen, welches Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung absorbiert, ohne daß hiermit sichtbare oder stärkere Farbveränderungen verbunden wären. Auch kann das zugegebene Metallsalz ein Entfärbemittel

sein oder eine gewünschte Helligkeit erzeugen, ein gewünschtes Oxidationsausmaß aufrechterhalten oder ι·'»:π thermischen Expansionskoeffizienten des Glases steuern. Auch können zahlreiche Gemische derartiger Zuschlagstoffe gemäß dem gewünschten Endprodukt beigegeben werden.

Die zuzugebenden Pellets können an verhältnismäßig kühlen Stellen entfernt vom Vorherd gelagert und diesem zugeführt werden. Durch das ihn^n beim pneumatischen Zugeben erteilte Trägheitsmoment treffen dieselt en mit einer gewissen Geschwindigkeit bzw. Energie auf die Glasschmelze auf und gelangen schnell in dieselbe, insbesondere wenn sie dicht vor einem in die Glasschmelze eingetauchten Wehr zugegeben werden, hinter dem - in Strömungsrichtung gesehen - vorzugsweise drehbare Rührer oder ein sonstiges Rührwerk angeordnet sind.

Durch die Zugabe von Metallsalzen in Form von Pellets wird nicht nur die Notwendigkeit zum Herstellen gefärbter Glasmassen im Schmelzofen vermieden, sondern die zum Erzeugen einer bestimmten Farbe benötigte Menge von Salz oder Salzen ist bedeutend geringer als die für den gleichen Zweck benötigte Menge beim Färben einer Glasmasse im Ofen, so daß der durch die Zugabe der Salze im Vorherd entstehende zusätzliche Wärmebedarf gering ist, während andererseits eine Vielzahl von Farben, Farbtönen und Farbnuancen in einfacher und billiger Weise er. cugt werden kann.

Die im Abstand voneinander in den Vorherd angeordneten Elektroden, die in die Glasschmelze nahe der Stelle, an der die Pellets zugegeben werden, eintauchen, heizen die Glasschmelze mittels zwischen den Elektroden fließendem elektrischen Strom, wodurch die Assimilation der Zuschlagstoffe erleichtert und die gewünschte Temperatur aufrechterhalten wird.

In der Zeichnung ist zur weiteren Erläuterung der Erfindung ein Ausführungsbeispiel eines Vorherdes zur Aufnahme der in einem Schmelzofen erzeugten Glasschmelze schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Vorherd,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Vorherd, wobei seine Oberseite bzw, sein Dach weggelassen ist, und

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 aus Fig. 1 durch die Zufuhreinrichtung für die Pellets.

Der Vorherd 10 weist eine übliche Form auf und besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten Kanal aus feuerfestem Material, in dem Glasschmelze aus einem Schmelzofen 12 geleitet wird, der nur teilweise angedeutet ist. Der Vorherd 10 ist mit einem aus feuerfestem Material bestehenden Dach 11 versehen, das sich über denselben bis zu dessen äußeren Ende erstreckt. Es können an denselben Schmelzofen auch mehrere ähnlich ausgebildete Vorherde angeschlossen sein, obwohl dies in der Zeichnung nicht zu erkennen ist.

Vom äußeren Ende des Vorherdes 10 gelangt die Glasschmelze zu einer kolbenartigen oder sonstigen nicht dargesti Uten Absticheinrichtung.

Am Eintrittsende des Vorherdes 10 ist ein vertikial verstellbarer Block 14 aus feuerfestem Material angeordnet, der als Sperre dient, so daß mit seiner Hilfe der Zustrom von Glasschmelze zur Absticheinricrilung unterbrochen werden kann. In Strömungsrichtung hintcrdcm Block 14 ist ein Trenn- bzw. Absehe ideblock 16 angeordnet, der normalerweise in die Glasschmelze eintaucht, so daß nur unter der Oberfläche der Glasschmelze befindliches Glas unter diesem Block hindurchströmen kann.

Im Boden des Vorherdes 10 ist eine Vertiefung bzw. ein Schacht 18 vorgesehen, der vorzugsweise in Strömungsrichtung etwas hinter dem Trenn- und Abscheideblock 16 beginnt. Zentral über diesem Schacht 18 ist ein aus feuerfestem Material bestehender Block 20 angebracht, der um ein gutes Stück in die Glasschmelze eintaucht, so daß dieselbe durch eine verengte Durchlaßöffnung 21 zwischen dem unteren Ende des Blockes 20 und dem Boden des Schachtes 18 hindurchströmen muß. Wie unten beschrieben, ist zwischen dem Abscheideblock 16 und dem Block 20

¹S eine Einrichtung zum Einblasen oder einer sonstigen zwangweisen Zugabe von Metallsalzen in die Glasschmelze vorgesehen.

Innerhalb des Vorherdes 10 sind in Strömungsrichtung hinter dem Block 20 nebeneinander zwei in ent-

ao gegengesetzter Richtung antreibbare Rührer 22 dicht nebeneinander senkrecht angeordnet und werden so gedreht, daß ihre nebeneinanderliegenden Seiten entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Glasschmelze laufen. Jeder Rührer 22 ist mit einem wen-

as delförmigen Steg versehen, der auf Grund seiner Anordnung und unter Berücksichtigung der Drehrichtung des betreffenden Rührers versucht, die Glasschmelze nach unten zu drücken. Somit tauchen die in die Glasschmelze eingegebenen Pellets in derselben unter und werden in derselben aufgelöst, während diese durch die Durchlaßöffnung 21 strömt. Hinter der Durchlaßöffnung 21 wird die Glasschmelze von den Rührern 22 bewegt, welche das Glas in der zentralen Zone des Glasstromes nach unten drücken und außerdem den Strom zum Auslaßende verzögern, so daß die Glasschmelze hauptsächlich zwischen den Seitenwänden des Vorherdes 10 und den Außenseiten der beiden Rührer 22 zum Auslaßende des Vorherdes strömt.

Die Rührer 22 unterstützen somit das gleichmäßige Vermischen der Zuschlagstoffe mit der Glasschmelze und tragen außerdem dazu bei, daß die Temperatur der Glasschmelze überall praktisch gleich ist.

In den einander gegenüberliegenden Seitenwänden

♦5 des Vorherdes 10 sind gegeneinander versetzt horizontal verlaufende Elektroden 26 befestigt, welche abwechselnd von der einen und der anderen Seite sich fast vollständig quer durch den Vorherd erstrecken, so daß das freie Ende jeder Elektrode nahe der gegenüberliegenden Seitenwand des Vorherdes liegt. Diese Elektroden bestehen vorzugsweise aus Molybdän und sind unter der Oberfläche der Glasschmelze angeordnet, wobei zwei oder mehr dieser Elektroden vorzugsweise in dem Schacht 18 untergebracht sind, wie Fi3. 1 zeigt. Diese Elektroden sind vorzugsweise an eine dreiphasige Stromquelle angeschlossen, obwohl auch Zweiphasenstrom verwendet werden kann.

Auf Grund dieser Anordnung der Elektroden wird die Glasschmelze durch elektrischen Strom geheizt, welcher zwischen nebeneinander liegenden Paaren der Elektroden fließt, so daß die zum Assimilieren bzw. Auflösen der Pellets und zum Aufrechterhalten der erforderlichen Temperatur der Glasschmelze benötigte zusätzliche Hitze in der Glasschmelze und in einer Zone derselben erzeugt wird, in welcher die Pellets zugegeben, aufgelöst und gleichmäßig mit der Glasschmelze vermischt werden. Dadurch weiden au-

ßerdem Konvektionsströme in der Glasschmelze erzeugt, welche zusätzlich zur Gleichförmigkeit der Temperatur und des Vermischens der Glasschmelze mit den Pellets beitragen. Die Glasschmelze wird dabei praktisch über die gesamte Breite des Vorherdes erhitzt, während von über der Glasschmelze angeordneten Brennern zugeführtc Wärme den an der Oberfläche der Schmelze befindlichen Teil derselben in der in Längsrichtung verlaufenden mittleren Zone auf einer wesentlich höheren Temperatur als an den gegenüberliegenden Seiten und im unteren Teil des Glasschmelzenstromes hält. Die Verwendung von Gasoder anderen Brennern entweder zusätzlich zur elektrischen Beheizung oder an Stelle derselben soll nicht ausgeschlossen sein.

In Strömungsrichtung hinter den verschiedenen Elektroden 26 ist ein weiterer Trenn- oder Abschcideblock 24 angeordnet, so daß alle Elektroden zwischen den beiden Trenn- oder Abscheideblöcken 16 und 24 liegen, welche durch das Dach 11 des Vorherdes 10 nach oben hinausragen und als Trennwände dienen, um den elektrisch beheizten Teil des Vorherdes von den danebenliegenden Abschnitten zu trennen, in denen eine Gasheizung Verwendung finden kann.

Die zum Verändern der Zusammensetzung der Glasschmelze bestimmten Pellets werden in einer vorbestimmten gleichmäßigen Relation zur Glasschmelze oder Menge in eine Aufgabevorrichtung (Zufuhrrohr) 30 eingegeben, durch welches Luft mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit hindurchgedrückt wird, so daß dieselbe die Pellets mitnimmt und nach unten in die Glasschmelze zwischen dem Trenn- und Abscheideblock 16 und dem Block 20 einbläst.

Der Abgabestutzen 34 eines Dosiergerätes zum Abgeben von Pellets in veränderbaren Mengen ist entfernt vom Vorherd 10 angeordnet, um Pellets nach unten in einen Aufgabetrichter 31 abzugeben, der auf dem Zufuhrrohr 30 unmittelbar hinter einer Luftdüse 36angebracht ist und sich nach oben öffnet. Die Luftdüse 36 ist vorgesehen, um den Druck am unteren Ende des Aufgabetrichters 31 zu verringern. Da das Abgabeende des Zufuhrrohres 30 der starken Hitze der Glasschmelze ausgesetzt ist, ist dieses Ende mit einem Doppelmantel 32 für beispielsweise eine Wasserkühlung versehen.

Da das Zufuhrrohr 30 einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben kann und vorzugsweise auch hat, ist die durch dieses hindurchtretende Luftmenge nicht ausreichend, um eine Kühlwirkung auf die Glasschmelze auszuüben, obwohl die Geschwindigkeit der durchströmenden Luft vorzugsweise ausreicht, um die Pellets mit einer gewissen Energie auf die Oberfläche der Glasschmelze auftreffen zu lassen.

In Betrieb der Vorrichtung werden daher Pellets mit gleichem Gewicht, die ein oder mehrere Salze zum Erzeugen der gewünschten Farbe oder einer sonstigen gewünschten Veränderung der Zusammensetzung der Glasschmelze enthalten, in einer vorbestimmten Menge in die durch den Vorherd strömende Glasschmelze eingegeben. Obwohl in den meisten Fällen das in dem Schmelzofen 12 erzeugte Glas ein klares, durchsichtiges Rohglas ist, sind auch Umstände denkbar, unter denen es erwünscht sein wird, die Farbe des in der Schmelze schon gefärbten Glases zu verändern.

Da die beizugebende Menge an Salzen klein im Verhältnis zum Volumen der Glasschmelze ist, ist die thermische Belastung durch die Zuschlagstoffe ver häitnismäßig klein, wobei auch die zum Zuführen de Pellets benötigte Luftmengc klein ist, so daß keim unerwünschte Kühlwirkung auf die Glasschmelzi ausgeübt wird. Diese Gefahr kann noch dadurch ver ringen werden, daß man die zum Zuführen der Pellet verwendete Luft vorheizt.

Die nach unten auf die Oberfläche der Glas schmelze mit einer gewissen Energie aufgeblasener bzw. aulgegebenen Pellets lösen sich schnell in de Schmelze auf und werden durch die Rührer 22 gleich mäßig mit der Glasschmelze vermischt, die auch be strebt sind, eine gleichmäßige Temperatur überall in der Glasschmelze aufrechtzuerhalten. Das Auflösen

*5 der Pellets und das Aufrechterhalten der erforderli chcn Temperatur wird noch durch die elektrische Wi derstandsheizung in der Zone des Vorherdes unter stützt, in der die Zugabe der Pellets erfolgt. Somit läßt sich eine gleichförmige und genaue Zugabe von Zuschlagstoffen praktisch ohne Verluste oder vorherige Zersetzung der Salze durchführen.

Schwierige Farbnuancen und starke Farben können gleichförmig erzeugt werden, wenn die Abgabege schwindigkeit des Pellets entsprechend gesteuert wird

»5 Ebenso kann man eine gleichförmige Verteilung de Salze erreichen. Die Temperatur wird durch elcktri sehe Heizung über den gesamten Querschnitt de Vorherdes 10 und durch die Rührer 22 im gesamter Bereich dieser Einrichtung in der gesamten Schmelzt konstant gehalten, wobei die Rührer auch dazu bei tragen, daß die Zuschlagsstoffc gleichmäßig verteil werden.

Verschieden gefärbtes Glas kann gleichzeitig mil einer Mehrzahl von Vorherden der beschriebenen An erzeugt werden, die von demselben Schmelzofen be schickt werden, so daß es sowohl praktisch als auch wirtschaftlich ist, verhältnismäßig kleine Mengen von Glasartikeln bestimmter Farben zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Bei spielen erläutert:

Beispiel 1

Bei einer praktischen Anwendung der Erfindung

wurde ein normales weißes Behälterglas blau gefärbt während es durch den Vorherd hindurchströmte, in dem man Pellets der folgenden Zusammensetzun; beigab:

CoSO₄ H₂O 72Gew.<%

Bindemittel (färbt nicht das Glas)
und Schmiermittel

(wie bei Pelletherstellung üblich) 28 Gew. 9?

Die Pellets hatten ein durchschnittliches Gewich

von 0,72 g. Sie wurden in gleichen Intervallen in Men gen von 4500 Stück pro Tonne aus dein Vorherd ab gestochener Glasschmelze zugegeben. Das so er zeugte blaue Glas enthielt 0,092% Kobaltoxid (CoO und wies folgende Farbeigenschaften auf:

Dominierende

Wellenlänge 450 um

Reinheit 97 %

Helligkeit 1,3 %

Beispiel 2

Ein weißes Behälterglas wurde im vOrherd mi Hilfe von Pellets folgender Zusammensetzung grüi gefärbt:

CuSO₄ 5H₂O 68 Gew.<2

K₂CrO₄ 4 Gew. 9

Bindemittel (färbt Glas nicht)

und Schmiermittel 28 Gew.%

Das durchschnittliche Gewicht dieser Pellets betrug

0.8 g. Sie wurden in Mengen zwischen 5040 und 8640 Stück pro abgestochene Tonne Glasschmelze beige-

geben, um Farben zu erzeugen, die von einem sehr schwachen Grün bis Dunkelgrün reichten. Eine Zwischenfarbe ist georgiagrün. Ein diese Farbe aufweisendes Glas wurde erzeugt, wenn man 6480 Pellets pro Tonne Glasschmelze zugab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809627/60

Claims

Pate ntansprüche:

1. Verfahren zum Verändern der Zusammensetzung einer Glasschmelze durch gleichmäßiges Vermischen mit einem die Zusammensetzung der durch einen Kanal von einem Schmelzofen zu einer Absticheinrichtung strömenden Glasschmelze verändernden Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Menge der Glasschmelze entsprechende abgemessene Menge eines die Zusammensetzung der Glasschmelze verändernden Salzes enthaltende Pellets etwa gleicher Größe nacheinander pneumatisch mit einer solchen Ge-Verfahren gegenüber der üblichen Herstellung von gefärbtem Glas im Schmelzofen selbst bedeutend wirtschaftlicher, insbesondere dann, wenn verhältnismäßig kleine Stückzahlen eines Artikels bestimmter Farbe benötigt werden oder wenn gefärbte Artikel so kurzfristig hergestellt werden sollen, daß nicht genügend Zeit besteht, um den Ofen ausgehen zu lassen bzw. ganz zu entleeren, um auf die Herstellung des die gewünschte Farbe aufweisenden anderen Glases überzugehen.

So ist es aus der US-PS 2817 191 bekannt, Färbemittel oder Oxide auf die Oberfläche der durch einen Vorherd strömenden Glasschmelze zuzugeben. Dabei ist es besonders schwierig, daß sich das nur auf die

schwindigkeit in den Kanal der Glasschmelze zu- ^l5 Oberfläche der Glasschmelze aufgegebene Färbemit-

gegeben werden, daß sie an der Zugabestelle unter die Oberfläche der Glasschmelze eintauchen.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, welche einen von einem Schmelzofen zu einem Abstich führenden Vorherd, eine Einrichtung zum Zugeben von die Zusammensetzung der Schmelze veränderndem Material und eine Mischeinrichtung zum Vermischen der Glasschmelze mit dem zugegebenen Material tel beim Durchstrom der Glasschmelze durch den Vorherd über den gesamten Strömungsquerschnitt gleichmäßig verteilt und mit der Glasschmelze gleichmäßig vermischt. Da wegen der Wärmeabstrahlung »° von der Oberfläche der Glasschmelze und aus anderen Gründen über der Glasschmelze turbulente Bewegungen auftreten, kann noch nicht einmal gewährleistet werden, daß das in Pulverform auf die Glasschmelze aufgestreute, als Färbemittel verwendete

aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in den »5 Metallsalz gleichmäßig auf deren Oberfläche verteilt Vorherd (10) eine pneumatische Aufgabeeinrich- wird. Auch ist es schwierig, das einmal auf der Obertung (30) zum aufeinanderfolgenden Zuführen fläche der Glasschmelze abgelagerte Färbemittel in einzelner Pellets und zum Einschießen derselben die Schmelze jinzurühren, weil die Partikel des Färin die Glasschmelze mündet und in Strömungs- bemittels sich nicht einfach in der Glasschmelze auflörichtung der Glasschmelze gesehen dahinter im 3o sen, sondern vielmehr dazu neigen, auf der Oberfläche Vorherd ein Mischwerk (22) vorgesehen ist. der Glasschmelze zu verbleiben.