DE2025148A1

DE2025148A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sintern und Schmelzen eines Glasgemenges

Info

Publication number: DE2025148A1
Application number: DE19702025148
Authority: DE
Inventors: Laszlo Zürich Nemeth (Schweiz); Harcuba, Siegfried, 66OO Saarbrücken
Original assignee: Interverre Etablissement, Vaduz
Priority date: 1969-05-22
Filing date: 1970-05-22
Publication date: 1970-11-26
Also published as: GB1310249A; ZA703404B; CH508560A; BE750834A; AT320889B

Description

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Patentanwalt

Ölpl.-Ing. H. Lesser

Interverre Etablissement. Vaduz (Liechtenstein)

Verfahren und Vorrichtung zum Sintern und Schmelzen eines

Glasgemenges, -

Bei den bekannten Verfahren zum kontinuierlichen Schmelzen von Glas mittels eines dauernd in Betrieb gehaltenen Glasschmelzofens wird das den Glassatz darstellende Rohstoffgemenge, vorzugsweise unter Zugabe von Glasscherben, mittels einer Einlegevorrichtung kontinuierlich oder in gleichen zeitlichen Abständen in die die Glasschmelze enthaltende Schmelzwanne des Glasschmelzofens eingelegt. Im eingelegten Gemenge beginnt unter der Einwirkung der Ofenwärme die Silikatbildung durch Reaktionen zwischen den festen Gemengebestandteilen, wobei sich das Gemenge unter starker Gasbildung allmählich in eine gesinterte Masse, Glasfritte genannt, umwandelt, die aus Silikaten und Dieselsäure besteht. Der Sintervorgang ist zum Beispiel bei gewöhnlichen Natriumkalziumkieselsäuregläsern bei einer Temperatur der Glasfritte von annähernd 90O⁰C abgeschlossen.

Fall 22

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Die Glasbildung beginnt durch weitere Erhitzung der Glasf ritte, wobei sich die Silikate und die Kieselsäure ineinander lösen und schliesslich^ eine Erstschmelze entsteht, in der sich keine festen Gemenge bestandteile Kehr befinden. Diese Erst3chmelze ist noch nicht homogen, sondern reich an.-Schlieren und Gasblasen. Der Schmelzvorgang ist be;L Gewöhnlichen Gläsern bei einer Temperatur von etwa 1200⁰C abgeschlossen» ^

Durch weiteres Erhitzen wird die L&uterung der Erstschnell« bewirkt, wobei deren Z&hsgkeit erniedriij* wird_p wodurch, die aus* vielen Schlieren bestehende Erstschmelz© homogenisiert und die" Gasblacen ausgetrieben werden. Das Austreiben der sichtbaren : Gasblasen ist bei gewöhnlichen Gläsern bei einer Temperatur zwischen 1400 und 1500 C und einer Viskosität von 10 Poisen beendet· Eel gewöhnlichen Gläsern liegen die Temperaturen, bei denen die Zusammensetzung des Glases durch Verschv.inden der Schlieren homogen wird, unterhalb der Lauterungstemperatur, Bei anderen Gläsern wird die Homogenisierung durch Kalten der Erstschmelze auf hoher Temperatur erreicht»

Kach der Läuterung wird die Glasschmelze In eine von der Schselzwanne getrennte Abstehwanne "geleitei und in diese*¹ stehen gelassen, bis die Glasschmelze die zur weiteren Verarbeitung notwendige Viskosität erreicht hat. Die Temperaturabnahme der Glasschmelze in der Abstehwanne beträgt gewöhnlich 200 bis 3GO^C

Bei allen!bekannten Verfahren zum Glasschmelzen vollzieht eich der geschilderte Schmelzvorgang von der Silikatbildung* (Sinterung) bis zur läuterung und Homogenisierung dsr Schmelze

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BAD ORIGINAL

in der Gleichen ScLmelzwanne»

Durch die bei den bekannten Verfuhren Übliche Einlage des Rohst of fcecentjes in Form von Haufen, Schichten oder Briketts in die in der Sckinelzv/anne befindliche Glasschmelze ist iininer oin Grosser Teil der Oberfläche der Glasschmelze vom Gemenge bedeckt· Zudem rird durch das ein£ele£te kalte Genionce das Auftreten von ⁿiraltstr3inuncen^B in der Glasechrielze JJadurch ergibt sich der Kachteil, dass schon bei Teiipcraturschwanlamnen in Glassclii-elzofen, zum Beispiel verursacht durch UnregeliaUssickeiten der FlauncnführunGi durch Strünunöon in der Glasschmelze unceschinolzeno C-enenceteile in die Lauterunjjssone der Scianelzwanne und von dort in die Ab· stehwanne GeI⁰^CCO können und zwar auch dann, wenn zur Verhindcrung des Eindringens von uncesciimolzencn Gemencteilen in die unter höherer temperatur gehaltene LUuterunsszone der Schmelzwärme vor der LUuterungszone cittels UUsen von unten Luft in die Glasschmelze geblasen wird· Die festen Gemenge· teile können in der Abstehwanne nicht mehr scljaelzen und bilden iia dec Glasschcelzofen entnocuaenen Glas Ausschuss verursachende Gcir.enGeeinschlUssen»

Bei der kontinuierlichen Glasentnahne ist der spezifischen

2 Schmelzlcistung ( SchnelzleistunG pro Im Schnelzflache) eines GlasschLiclzofens, gleichartig ob dieser mit OeI, Gas oder elektrisch beheizt nird, eine obere Grenze Gesetzt, die auch durch Vercrüsserung der zuoefülirten Vttirmeenergie nicht mehr

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erhöht werden kann. Soll die Produktion von Glas erhöht werden, muss eine grössere Schmelzfläche, d.h. eine grössere Schmelzwanne verwendet werden, was jedoch einen teuereren Glasschmelzofen und grössere Heizenergie bedingt.

Durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zum Sintern und Schmelzen eines Glasgemenges mittels eines Glasschmelzofens mit einer Schmelzwanne, die eine Glasschmelze enthält, wird eine wesentliche Erhöhung der spezifischen Schmelzleistung des Glasschmelzofens und die Herstellung von besser geläutertem Glas ermöglicht, so dass in einem Ofen mit gleicher Schmelzfläche wesentlich mehr und besseres Glas als bisher erzeugt werden kann«

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Glasgemengehaufen mittels einer Einlegevorrichtung dem Glasschmelzofen zugeführt und bis zum Rand der Schmelzwanne gebracht wird, dort auf der Einlegevorrichtung. durch die Ofenhitze gesintert, der heisse, gesinterte Glasgemengehaufen durch die Einlegevorrichtung in die in der Schmelzwanne befindliche Glasschmelze eingelegt und die leere Einlegevorrichtung ausserhalb des Glasschmelzofens wieder mit einem Glasgemengehaufen beladen wird.

Dadurch wird der Glasschmelze nicht kaltes Gemenge, sondern die auf Sinterungstemperatur erhitzte gesinterte Masse zugeführt, wodurch die Glasbilduag In der Schmelzwanne beschleunigt, die spezifische Schmelzlei s.tung des Schmelzofens erhöht und die {Slasströmungen in der Glasschmelze wesentlich verringert werden«

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Da die Sinterung des Glasgemenges beim Verfahren nach der Erfindung am Rand der Schmelzwanne im Glasschmelofen erfolgt, kann das heisse, gesinterte Gemenge unmittelbar in die Schmelzwanne eingelegt werden und muss nicht, wie.bei einigen bekannten Verfahren, von einer vom Schmelzofen räumlich getrennten Sinterkammer zur Schmelzwärme transportiert werden, wodurch bei den.bekannten Verfahren eine unerwünschte Abkühlung des gesinterten Gemenges auftritt, sofern dieses auf seinem Vfeg von der Sinterkammer zur Schmelzwanne nicht beheizt wird· Zudem gelangen bei dem Verfahren nach der Erfindung die bei φ der Sinterung des Glasgemenges aus dem Gemenge austretenden flüchtigen Bestandteile in den Ofenraum des Glasschmelzofens * und bilden dort einen erwünschten Bestandteil der Ofenatmösphäre, der u.a. eine regenerative Heizung des Glasschmelzofens unterstützt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig.l einen Horizontalschnitt durch einen Glasschmelzofen mit ^ U-förmiger Flammenführung,

Fig.2 eine längs der Linie I-I in der Fig.l geschnittene Seitenansicht des Glasschmelzofens,

Fig.3 einen Querschnitt des Glasschmelzofens längs der Linie H-II in der Fig.l,

Fig.4 eine geschnittene Seitenansicht der Einlegevorrichtung des Glasschmelzofens nach der Fig.l und

Fig.5 einen Horizontalschnitt durch die Einlegevorrichtung längs der Linie II1-III in d,er Fig.4.

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Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Glasschmelofen mit U-förmiger Flaramenführung hat einen Schmelzofenteil 1 mit einer Schmelzwanne 10 und einer Abstehwanne 2, die über einen Durchlass 3 ^i* der Schmelzwanne 10 verbunden ist.« Die Abstehwanne 2 weist eine Abflusslippe (Fig.2) auf, über die das erzeugte Glas dem Glasschmelzofen entnommen wird. In den zwei Brennergehäusen 4 an der Stirnseite des Schmelzofens sind die sich im Betrieb abwechselnden Brenner für die Umkehrflamme angeordnet, deren Rauchgase durch einen Kamin 5 abziehen,»

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist zwischen den Brennergehäusen 4 eine Gemengeeinlege vor richtung mit einem Fülltrichter 7 angeordnet. Wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, besitzt die Schmelzwanne einen horizontalen Randteil 8 vorgelagert, dessen Oberfläche höher liegt als der Spiegel 9 der Glasschmelze in der Schmelzwanne. Der Randteil 8 ist vorzugsweise zusätzlich beheizbar.

Zur besseren Uebersicht ist die Einlegevorrichtung 6 und der Randteil 8 in den Figuren 4 und 5 nochmals vergrössert dargestellt.

Das Rohstoffgemenge, vorzugsweise mit einem Zusatz an Glasscherben gelangt durch den Fülltrichter 13 bis zu einem Doppelboden, dessen unterer'Bodenteil I4 fest angeordnet ist und dessen oberer Bodenteil I5 in Pfeilrichtung hin-und herbewegt werden kann. Beide Bodenteile haben Schlitze l6, die sich in der Fig.4 gezeichneten Stellung nicht decken und daher kein Gemenge durchlassen. Durch Verschieben des oberen Bodenteiles können die Schlitze im oberen' und unteren Bodenteil zur Deckung gebracht werden, so dass das Gemenge durch die

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Schlitze auf eine darunter befindliche Schaufel 17 gelangen und aus dieser praktisch gleichmässig verteilt abgelagert werden kann. Die Schaufel 17 hat bei der Ablagerung des Genienges, die in dor Fig.4 strichpunktierte Stellung. Durch eine Füllstandsanzeige kann das Füllen, der Schaufel automatisch beendet I
werden, wenn die gewünschte Menge an Gemenge auf der Schaufel

abgelagert worden ist«

Auf der Schaufel 17 ist ein relativ zur Schaufel verschiebbarer Stempel 18 angeordnet. Die Schaufel und der Stempel können durch Stangen 19 und 20 horizontal verschoben werden, wobei die Stangen hydraulisch, pneumatisch oder auf. andere V/eise betätigbar sind.

Nach der Füllung der Schaufel 17 mit Gemenge wird die Schaufel gemeinsam mit dem Stempel 18 auf den Randteil 8 geschoben, wobei in der Sndstellung der Schaufel der Stempel den Ofenraum nach aussen abschließet.

Die für die Sinterung des Gemenges notwendige Heizenergie kann dem auf dem Randteil 8 befindlichen Gemenge durch seitlich angeordnete kleinere Brenner 21 und/oder durch elektrische Heizkörper im .Randteil zugeführt werden· Die durch das Sintern erzeugte Glasfritte 22 wird durch den Stempel 18 in die Glasschmelze 23 eingelegt, worauf Stempel und Schaufel in die Ausgangsstellung unterhalb des Fülltrichters 13 zurückgezogen werden. Der beschriebene Vorgang wird periodisch wiederholt, so dass im Mittel der Stand der Glasschmelze in der Schmelzwanne gleich bleibt. Die Einlesevorrichtung kann automatisch betätigt werden, beispielsweise in Abhängigkeit vom Stand der Glasschmelze in der Schmelzwanne·

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Vorteilhafterweise sind im Schaufelkörper elektrische Heizelemente 24 angeordnet, deren abgegebene Warme nicht nur die Sinterung des Gemenges unterstützt, sondern auch ein Kleben des Gemenges an der Schaufel verhindert.

Bei zurückgezogender Schaufel wird der Ofenraum nach aussen durch ein beispielsweise aus Gusseisen bestehendes Gehäuse abgeschlossen, das unmittelbar an den Fülltrichter 13 und an das Ofenmauerwerk angrenzt und abgedichtete Führungen für die Stangen 19 und 20 hat.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren findet die erste Phase des Glasschmelzens, nämlich die Sinterung des Gemenges und die Silikatbildung im Gemenge, wie aus dem vorstehenden ersichtlich ist, nicht mehr in der Schmelzwanne statt, sondern auf einem Randteil der Schmelzwanne. Dadurch steht die ganze Schmelzwanne für den eigentlichen SchmelzVorgang und die Läuterung und Homogenisierung der Glasschmelze zur Verfügung, wobei das Glasschmelzen im Randteil 8 der Schmelzwanne und die Läuterung und Homogenisierung der Glasschmelze in dem durch Düsen 11 in die Glasschmelze eingeblasene Luft von der übrigen Schmelzwanne abgegrenzten Teil, erfolgt. Das Abstehen der Glasschmelze bis zur Erzielung der gewünschten Viskosität geschieht in der Abstehwanne 2.

Selbstverständlich kann die Einlegevorrichtung .auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als Wanderrost. Anstelle einer Einlegevorrichtung können auch zwei oder mehrere vorhanden sein. Die Einlegevorrichtung oder Einlegevorrichtungen können statt an der Stirnseite des Glasschmelzofens auch an der Längsseite oder den Längsseiten des Glasschmelzofens angeordnet sein,

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Claims

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Patentansprüche: .

[Ι.λ Verfahren zura Sintern und Schmelzen eines Glasp.emenfres mittels eines Glasschmelzofens mit einer eine Glasschmelze enthalf tenden Schir.elzwanne, dadurch ^kennzeichnet, dass ein Glas-Remenp.ehaufen mittels einer Einlesevorrichtung dem Glasschmelzofen zugeführt und bis zum Rand der Schmelzwanr.e gebracht v/ird, dort auf der Einlesevorrichtung durch die Ofenhitze gesintert, der heisse, gesinterte Glasueinonfrehaufen durch die Einlegevorrichtung in die in der Schmelswanne befindliche Glasschmelze eingelegt und die leere Einlesevorrichtung ausserhalb des Glasschmelzofens wieder mit einem Glasgemengehaufen beladen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung; des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen Glasschmelzofen mit einer Schmelzwanne, die einen horizontalen Randteil, eine in den Glasschneizofen einführbare, auf dem horizontalen Randteil der Schmelzwanne abstellbare Einlesevorrichtung und Mittel zum Beladen ausserhalb des Glasschmelzofens be*

findlichen Einlesevorrichtung mi% einem Glasgemengehaufen.

3« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gkennzeichnet, dass der auf der am Rand der Schmelzwanne abgestellten Einlegevorrichtung befindliche Glasnemenpehaufen durch im Glasschmelzofen angeordnete Brenner und/oder elektrische Heizkörper . " 'zusätzlich erhitzt wird.

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'J. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beladen der Einlesevorrichtung- rait Glasg;erenp-e selbsttätig beendet wird, sobald das Gewicht des Glasgerr.enrehaufens auf der Einlesevorrichtung einen vorgeschriebenen V/ert erreicht hat.

5. Verfahren nach Anspruch *l, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegen des gesinterten heissen Glasger.enrehaufens in die Glasschmelze durch die-Einlesevorrichtung in Abhünp;in;-keit vom Stand der Glasschmelze in der SehneIzwanne gesteuert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass die Beladefläche der Einlegevorriefitiisrig geheizt v/ird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch im Boden der Sehraelzwanne zwischen der Sehne}zzone und der Läuterungszone der Schmelzwanne angeordnete Düsen Luft in die Glasschmelze geblasen wird.

8.-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet₉ dass die EinlegeVorrichtung elektrische Heizkörper zum Beheizen ihrer Deladefliehe aufweist.

9» Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum selbsttätigen Beenden des Beladens der Einlesevorrichtung·^ wenn das Gewicht des Glasgemengehaufens auf der Einlesevorrichtung eineft bestimmten Viert erreicht hat»

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch Mittel zum Steuern den Einlepens des heisaen, gesinterten Glasffenenrehaufens in die Glasschmelze in Abhängigkeit vom Stand der Glasschmelze in der r>chmel:iv:anr.e.

Für: Interverre Etablissenent

Die Vertreter:

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