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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen eines
aus Glasscherben und Rohstoffen zur Glasherstellung bestehenden
Glasscherbengemenges, mit einer Vorwärmeinrichtung, die
Strömungskanäle zur Hindurchführung eines
gasförmigen Vorwärmmediums bereitstellt.
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Eine
Vorrichtung der vorbeschriebenen, das heißt gattungsgemäßen
Art ist aus der
EP-B1-0
211 977 bekannt geworden.
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Die
EP-B1-0 211 977 betrifft
ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Vorwärmen von
Rohstoffen für die Glasherstellung. Die hier beschriebene Vorrichtung
verfügt über einen in an sich bekannter Weise
ausgebildeten Glasschmelzofen. Dem Glasschmelzofen wird ein Glasscherbengemenge
zugeführt, das in einer Wanne des Glasschmelzofens eingeschmolzen
wird. Das Glasscherbengemenge besteht aus Glasscherben einerseits
sowie weiteren Rohstoffen für die Glasherstellung. Der
Glasscherbenanteil an dem Glasscherbengemenge kann bis zu 90% betragen.
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Das
den Glasschmelzofen verlassende Abgas ist ein Heißgas,
das eine Temperatur von in der Regel ca. 1.400°C aufweist.
Zwecks Energierückgewinnung wird das Heißgas einer Wärmetauscheranordnung
zugeführt, die dazu dient, die in den Glasschmelzofen einzuführende
Verbrennungsluft vorzuwärmen.
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Nach
einem Durchströmen der Wärmetauscheranordnung
weist das Heißgas immer noch eine Temperatur von bis zu
450°C auf. Es wird zur Vorwärmung des in den Glasschmelzofen
einzuleitenden Glasscherbengemenges genutzt. Zu diesem Zweck ist
eine Vorwärmeinrichtung vorgesehen, über die das
Glasscherbengemenge in den Glasschmelzofen gelangt. Die Vorwärmeinrichtung
stellt eine Mehrzahl von Strömungskanälen bereit,
die vom Heißgas, das heißt dem aus dem Gasschmelzofen
stammenden Abgas durchströmt werden. Infolge der Durchströmung
der von der Vorwärmeinrichtung bereitgestellten Strömungskanäle
mit Heißgas findet eine Wärmeübertragung
auf das in der Vorwärmeinrichtung befindliche Glasscherbengemenge
statt, infolgedessen es zu einer Auf- bzw. Vorwärmung desselben kommt.
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Obgleich
sich die vorbeschriebene und aus der
EP-B1-0 211 977 bekannte Vorrichtung zum
Vorwärmen eines Glasscherbengemenges im alltäglichen
Praxiseinsatz bewährt hat, besteht Verbesserungsbedarf.
Insbesondere die Verschmutzung des Heißgases, das heißt
des durch die Vorwärmeinrichtung geführten gasförmigen
Vorwärmmediums mit aus dem Glasscherbengemenge stammenden
Stäuben, Partikeln und/oder dergleichen wird als nachteilig
empfunden.
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Es
ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Verschmutzung des
durch die Vorwärmeinrichtung geführten gasförmigen
Vorwärmmediums mit aus dem Glasscherbengemenge stammenden
Stäuben, Partikeln und/oder dergleichen weitestgehend verhindert,
zumindest aber im Unterschied zum Stand der Technik reduziert wird.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen,
dass die in Durchströmungsrichtung zuletzt ausgebildeten
Strömungskanäle jeweils austrittsseitig an einen
eine Berührungszone bereitstellenden Durchströmungsraum
angeschlossen sind.
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Im
bestimmungsgemäßen Verwendungsfall wird die Vorwärmeinrichtung
mit dem Glasscherbengemenge befüllt. Dies geschieht durch
eine obere Öffnung der Vorwärmeinrichtung. Glasschmelzofenseitig
verfügt die Vorwärmeinrichtung über eine
Abgabeöffnung für das Glasscherbengemenge, durch die
hindurch das Glasscherbengemenge die auch als Bunker zu bezeichnende
Vorwärmeinrichtung verlässt und in den Glasschmelzofen
gelangt. Dabei erfolgt die Entnahme des Glasscherbengemenges aus der
Vorwärmeinrichtung bevorzugterweise kontinuierlich, womit
sich auch ein kontinuierlicher Fluss des Glasscherbengemenges durch
die Vorwärmeinrichtung von oben nach unten einstellt.
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Die
Vorwärmeinrichtung stellt Strömungskanäle
bereit, durch die hindurch heißes Abgas aus dem Glasschmelzofen
geführt wird, infolgedessen es zu einer Aufwärmung
bzw. Vorwärmung des Glasscherbengemenges innerhalb der
Vorwärmeinrichtung kommt. Das heiße Abgas dient
insofern als Vorwärmmedium.
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Zur
Bildung eines Strömungskanals ist ein Winkelprofil vorgesehen.
Ein solches Winkelprofil verfügt über zwei Längsseiten,
die unter einem Winkel von vorzugsweise 30° bis 60°,
mehr bevorzugt von 40° bis 50°, am meisten bevorzugt
von 45° zueinander stehen. Die Winkelprofile können
einstückig ausgebildet sein.
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Im
bestimmungsgemäßen Verwendungsfall trifft das
von oben in die Vorwärmeinrichtung eingegebene Glasscherbengemenge
auf ein Winkelprofil eines Strömungskanals. Aufgrund der
winkeligen Ausgestaltung wirkt das Winkelprofil als Strömungsteiler
und das Glasscherbengemenge fließt mit einem ersten Teilstrom
auf der einen Seite und mit einem zweiten Teilstrom auf der anderen
Seite des Winkelprofils an diesem vorbei. Diese beiden Teilströme
vereinigen sich nach einem Vorbeiströmen am Winkelprofil
wieder, und zwar unter Ausbildung eines Schüttkegels. Zusammen
mit dem Winkelprofil definiert der Schüttkegel den eigentlichen
Strömungskanal für das Vorwärmmedium.
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Mit
der Erfindung wird nun vorgeschlagen, dass die in Durchströmungsrichtung
zuletzt ausgebildeten Strömungskanäle jeweils
austrittsseitig an einen eine Berührungszone bereitstellenden
Durchströmungsraum angeschlossen sind. Im Unterschied zum
Stand der Technik ist also ein zusätzlicher Durchströmungsraum
vorgesehen, der sich strömungstechnisch ausgangsseitig
der in Durchströmungsrichtung zuletzt vorgesehenen Strömungskanäle
anschließt. Dieser Durchströmungsraum stellt eine
Beruhigungszone für das die Strömungskanäle verlassende
Vorwärmmedium dar.
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Der
Durchströmungsraum ist im Querschnitt sehr viel größer
als die Strömungskanäle ausgebildet. Infolgedessen
verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit des Vorwärmmediums
erheblich, was zu einer Beruhigung desselben führt. Diese
Geschwindigkeitsreduzierung innerhalb des Durchströmungsraums
bringt den positiven Effekt mit sich, dass sich Stäube,
Partikel und/oder dergleichen innerhalb des Durchströmungsraums
absetzen bzw. niedersetzen können, die dem Glasscherbengemenge
entstammen und die vom Vorwärmmedium beim Durchströmen
der Vorwärmeinrichtung mitgerissen worden sind.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung gestattet es, das
die Strömungskanäle der Vorwärmeinrichtung
verlassende Vorwärmmedium von Stäuben, Partikeln
und/oder dergleichen zu befreien. In vorteilhafter Weise wird hierdurch
nicht nur der Verschmutzungsgrad des Vorwärmmediums reduziert,
es wird darüber hinaus die Möglichkeit geschaffen,
dem Glasscherbengemenge wichtige Bestandteile für die Einhaltung
einer vorgebbaren Glasqualität zurückzuführen.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Strömungskanal
aus einem Winkelprofil und einem sich im Verwendungsfall unterhalb
desselben ausbildenden Schüttkegel aus dem Glasscherbengemenge
gebildet ist, wobei das Winkelprofil sich in Höhenrichtung
erstreckende Seitenwände aufweist.
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Aufgrund
dieser Seitenwände vergrößert sich der
Strömungsquerschnitt des Strömungskanals. Infolge
dieser Strömungsquerschnittsvergrößerung
verlangsamt sich die Geschwindigkeit des durch den Strömungskanal
hindurchströmenden Vorwärmmediums. Hierdurch wird
der positive Effekt erzielt, dass vom Vorwärmmedium weniger
Stäube, Partikel und/oder dergleichen aus dem Glasscherbengemenge
mitgerissen und abtransportiert werden. Zum einen wird hierdurch
der Verschmutzungsgrad des Vorwärmmediums reduziert, zum
anderen kann sichergestellt werden, dass der die spätere
Glasqualität beeinträchtigende Mitriss von insbesondere
in Form von Stäuben, Partikel und/oder dergleichen im Glasscherbengemenge
enthaltenen Rohstoffen zur Glasherstellung vermindert wird.
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Die
Vergrößerung des Strömungskanalquerschnitts
hat ferner den Vorteil einer vergrößerten wärmeabgebenden
Oberfläche. Damit wird eine verbesserte Wärmeübertragung
an das Glasscherbengemenge erreicht, womit auch etwaige Wärmeübertragungsverluste
kompensiert werden, die sich aufgrund einer verminderten Durchströmungsgeschwindigkeit
des Vorwärmmediums ergeben können.
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Da
das Glasscherbengemenge von oben in die Vorwärmeinrichtung
eingefüllt wird, ist die Gefahr eines Mitrisses von Staub,
Partikeln oder dergleichen insbesondere glasscherbengemengeeingangsseitig der
Vorwärmeinrichtung gegeben. Das Vorwärmmedium
durchströmt die Vorwärmeinrichtung bevorzugterweise
etagenweise von unten nach oben. Die in Strömungsrichtung
des Vorwärmmediums zuletzt vorgesehenen Strömungskanäle
bzw. Strömungsebenen sind also glasscherbengemengeeingangsseitig
vorgesehen und hinsichtlich des Mitrisses von Staub, Partikel und/oder
dergleichen von besonderer Bedeutung. Es wird deshalb mit der Erfindung
vorgeschlagen, dass insbesondere die Winkelprofile derjenigen Strömungskanäle,
die in Strömungsrichtung des Vorwärmmediums zuletzt
ausgebildet sind, über entsprechende Seitenwände
verfügen.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere in Höhenrichtung übereinander angeordnete
Kanalebenen aus jeweils nebeneinander liegenden Strömungskanälen
vorgesehen, wobei die in Durchströmungsrichtung zuletzt
ausgebildeten Kanalebenen strömungstechnisch parallel geschaltet sind.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass infolge der Parallelschaltung
der letzten Kanalebenen die Durchströmungsgeschwindigkeit
in den Strömungskanälen dieser Kanalebenen weiter
vermindert werden kann. Der positive Effekt, dass von dem die Strömungskanäle
durchströmenden Vorwärmmedium sehr viel weniger
Stäube, Partikel oder dergleichen aus dem Glasscherbengemenge
mitgerissen wird, kann hierdurch noch verstärkt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung anhand der Fign. Dabei zeigen
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1 in
einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße
Vorrichtung;
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2 in
einer schematischen Ausschnittsdarstellung einen Querschnitt durch
die Vorwärmeinrichtung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gemäß Schnittlinie II-II nach 1 und
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3 in
einer schematischen Perspektivansicht ausschnittsweise eine Vorwärmeinrichtung nach
der Erfindung.
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1 lässt
in schematischer Ansicht die erfindungsgemäße
Vorrichtung 1 erkennen, die Teil einer Gesamtanlage zur
Glasherstellung ist. 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht
an der Rauchgaseintrittseite.
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Einem
Bevorratungsbunker 4 werden einerseits Glasscherben 5 und
andererseits Rohstoffe 6 zur Glasherstellung zugeführt.
Die Glasscherben 5 und die Rohstoffe 6 bilden
das kalte Glasscherbengemenge 7 aus.
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Das
Glasscherbengemenge 7 gelangt vom Bevorratungsbunker 4 in
eine Vorwärmeinrichtung 2, die Teil der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 ist. Mit Bezug auf die Bildebene nach 1 weist
die Vorwärmeinrichtung 2 oberseitig eine nicht
näher gezeigte Öffnung zur Einfüllung
des Glasscherbengemenges 7 auf.
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Das
Glasscherbengemenge 7 durchströmt die Vorwärmeinrichtung 2 in
Höhenrichtung 20, das heißt mit Bezug
auf die Bildebene nach 1 von oben nach unten. Innerhalb
der Vorwärmeinrichtung 2 findet eine Vorwärmung
des Glasscherbengemenges 7 statt, so dass dieses die Vorwärmeinrichtung 2 als
warmes bzw. vorgewärmtes Glasscherbengemenge 8 verlässt.
Die Vorwärmung des Glasscherbengemenges 7 erfolgt über
ein gasförmiges Vorwärmmedium. Dieses durchströmt
von der Vorwärmeinrichtung 2 bereitgestellte Durchströmungskanäle 14.
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Das
die Vorwärmeinrichtung 2 verlassende Glasscherbengemenge 8 wird
einem Schmelzofen 3 zugeführt, wo dann in einer
nicht näher dargestellten Glasschmelzwanne die eigentliche
Aufschmelzung des Glasscherbengemenges 8 erfolgt. Das den
Glasschmelzofen 3 verlassende heiße Abgas wird
nach einem Durchströmen von Wärmetauschern zur
Aufwärmung der den Gasschmelzofen 3 zuzuführenden Verbrennungsluft
als Vorwärmmedium 9 – auch Rauchgas genannt – der
Vorwärmeinrichtung 2 zugeführt. Das Abgas 9,
das heißt das Vorwärmmedium 9 durchströmt
die Vorwärmeinrichtung 2 mit Bezug auf die Bildebene
nach 1 von unten nach oben und verlässt die
Vorwärmeinrichtung 2 als kaltes Abgas 10,
das heißt als abgekühltes Vorwärmmedium.
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Das
kalte Abgas 10 kann nach einem Verlassen der Vorwärmeinrichtung 2 einer
Reinigungseinrichtung 11 zugeführt werden, beispielsweise
einem Filter. Hier kann eine Reinigung des erkalteten Abgases 10 stattfinden,
und der Reinigungseinrichtung 11 können schlussendlich
ein gereinigtes Abgas 12 und die aus dem Abgas 10 entstammenden
Stoffe 13 entnommen werden.
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Die
Vorwärmeinrichtung 2 stellt eine Mehrzahl von
Strömungskanälen 14 für das
Vorwärmmedium 9 bereit. Diese Strömungskanäle 14 sind
in Höhenrichtung 20 übereinander angeordnet
und bilden in Höhenrichtung 20 übereinanderliegende
Kanalebenen 21 aus, wie sich insbesondere aus der Darstellung
nach 2 ergibt. Dabei sind je Kanalebene 21 eine
Mehrzahl von Strömungskanälen 14 vorgesehen,
die mit Bezug auf die Zeichnungsebene nach 2 nebeneinanderliegend
ausgebildet sind. Wie 2 ferner erkennen lässt,
sind die Strömungskanäle 14 von in Höhenrichtung 20 aufeinander
nachfolgender Kanalebenen 21 versetzt zueinander angeordnet.
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Ein
Strömungskanal 14 ist aus einem Winkelprofil 17 einerseits
und einem sich im bestimmungsgemäßen Verwendungsfall
unterhalb desselben ausbildenden Schüttkegels 16 aus
dem Glasscherbengemenge 7 andererseits gebildet. In der Zeichnung
nach 2 sind beispielhaft einige Schüttkegel 16 als
Strichlinie eingezeichnet.
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Wie
sich gleichfalls aus der Darstellung nach 2 ergibt,
besteht ein Winkelprofil 17 jeweils aus zwei Längsseiten 24.
Die Längsseiten 24 können das Winkelprofil 17 bildend
einstückig ausgebildet sein. Aber auch ein Verschweißen
der beiden Längsseiten 24 zur Bildung des Winkelprofils 17 ist
möglich.
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Die
Winkelprofile 17 der Strömungskanäle 14 der
in Durchströmungsrichtung des Vorwärmmediums 9 letzten
vier Kanalebenen 21 verfügen über Seitenwände 18 und 19.
Diese Seitenwände 18 und 19 erstrecken
sich in Höhenrichtung 20, das heißt mit Bezug
auf die Zeichnungsebene nach 2 ausgehend
vom Winkelprofil 17 von oben nach unten. Infolge dieser
Seitenwände 18 und 19 wird eine Vergrößerung
des jeweiligen Querschnitts der Strömungskanäle 14 erreicht,
wie sich anschaulich aus der Darstellung nach 2 ergibt.
Infolge des vergrößerten Strömungskanalquerschnitts
ergibt sich eine Verringerung der Durchströmungsgeschwindigkeit
des die Strömungskanäle 14 passierenden
Vorwärmmediums 9. Infolge dieser Geschwindigkeitsverminderung wird
der Mitriss von Stäuben, Partikel und/oder dergleichen
aus dem Glasscherbengemenge 7 reduziert.
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Wie
die Darstellung nach 1 erkennen lässt, durchströmt
das Vorwärmmedium 9 die Vorwärmeinrichtung 2 von
unten nach oben, wobei mit Ausnahme der letzten vier Kanalebenen 21 die
in Höhenrichtung 20 aufeinander nachfolgenden
Kanalebenen 21 aufeinander nachfolgend durchströmt
werden. Die einzelnen Kanalebenen 21 sind strömungstechnisch
durch Übertragungskanäle 15 miteinander verbunden.
Diese Übertragungskanäle 15 schalten die
Strömungskanäle 14 einer Kanalebene 21 parallel
zueinander, so dass die Strömungskanäle 14 einer Kanalebene 21 parallel
vom Vorwärmmedium 9 durchströmt werden.
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Wie
die Darstellung nach 1 ferner erkennen lässt,
sind die in Durchströmungsrichtung des Vorwärmmediums 9 austrittsseitig
letzten vier Kanalebenen 21 parallel geschaltet. Im Ergebnis
sind die Strömungskanäle 14 der letzten
vier Kanalebenen 21 parallel geschaltet und werden vom
Vorwärmmedium 9 parallel durchströmt.
Im Ergebnis dieser Parallelschaltung ergibt sich eine Verminderung
der Durchströmungsgeschwindigkeit des Vorwärmmediums 9, was
den Mitriss von Stäuben, Partikel und/oder dergleichen
aus dem Glasscherbengemenge 7 reduziert.
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Austrittsseitig
der Strömungskanäle 14 der letzten vier
Kanalebenen 21 ist ein Durchströmungsraum 22 vorgesehen.
Dieser Durchströmungsraum 22 stellt eine Beruhigungszone
bereit.
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Der
Durchströmungsraum 22 weist einen sehr viel größeren
Durchströmungsquerschnitt als die Strömungskanäle 14 auf.
Das die Strömungskanäle 14 der letzten
vier Kanalebenen 21 verlassende Vorwärmmedium 9 wird
deshalb beim Eintritt in den Durchströmungsraum 22 in
seiner Geschwindigkeit stark abgebremst. Infolge dieser Geschwindigkeitsreduzierung
erfolgt eine Beruhigung des Vorwärmmediums, so dass vom
Vorwärmmedium beim Durchströmen der Vorwärmeinrichtung 2 mitgerissene
Stäube, Partikel und/oder dergleichen ausfallen und sich
insbesondere am Boden des Durchströmungsraums 22 absetzen
können. Diese nieder- bzw. abgesetzten Stäube,
Partikel und/oder dergleichen fallen als Austragsstoffe 23 dem
Gemenge in der Vorrichtung wieder zu.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Vorwärmbunker
- 3
- Schmelzofen
- 4
- Bevorratungsbunker
- 5
- Glasscherben
- 6
- Rohstoffe
- 7
- Glasscherbengemenge
(kalt)
- 8
- Glasscherbengemenge
(warm)
- 9
- Abgas
(warm)
- 10
- Abgas
(kalt)
- 11
- Reinigungseinrichtung
- 12
- gereinigtes
Abgas
- 13
- Stoff
- 14
- Strömungskanal
- 15
- Überströmungskanal
- 16
- Schüttkegel
- 17
- Winkelprofil
- 18
- Seitenwand
- 19
- Seitenwand
- 20
- Höhenrichtung
- 21
- Kanalebene
- 22
- Durchströmungsraum
- 23
- Austragstoff
- 24
- Längsseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0211977
B1 [0002, 0003, 0006]