DE2214157B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Läutern von geschmolzenem Glas - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Läutern von geschmolzenem Glas

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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
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Description

abwärts gerichteten Kanäle ist so bemessen, daß der Durchfluß genügend langsam vor sich geht, um eine ausreichende Läuterung im Hohlraum zu ermöglichen. Wenn bei dieser bekannten Vorrichtung der Läuterungsgrad einigermaßen zufriedenstellend sein soll, kann die Durchsatzgeschwindigkeit der zu läuternden Glasschmelze nur sehr gering sein. Außerdem ist die Vorrichtung recht aufwendig im Aufbau.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Läuterung von geschmolzenem Glas und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben zu schaffen, mit denen eine größere Durchsatzleistung bei gleichzeitig besserem Läuterungsgrad erzielbar sein sollen, als dies bisher möglich war.
Diese Aufgabenstellung wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, dadurch gelöst, daß die Drehzahl der Kammer und die darin enthaltene Glasmenge so geregelt wird, daß ein im wesentlichen paraboloidförmiger Hohlraum im oberen Teil des geschmolzenen Glases entsteht, wobei die untere Spitze des Paraboloids ein ausreichendes Maß über dem unteren Ende der Kammer gehalten wird, so daß sich eine wesentliche Glasmasse zwischen der Spitze des Paraboloids und dem Boden der Kammer ansammeln kann, von wo das geschmolzene Glas entfernt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch die Bildung des paraboloidförmigen Hohlraums im oberen Teil des geschmolzenen Glases Bereiche höheren und niedrigeren Druckes erzeugt, so daß in der rotierenden Glasmasse ein Druckgefälle entsteht, was dazu führt, daß sich die Gasblasen von den Bereichen höheren Druckes in die Bereiche niedrigeren Druckes und dann aus dem geschmolzenen heraus in den paraboloidförmigen Hohlraum hinein bewegen. Da der paraboloidförmige Hohlraum eine verhältnismäßig große Oberfläche aufweist, die durch Änderung der Drehzahl regelbar ist, ist praktisch jeder gewünschte Läuterungsgrad erzielbar. Die Verweilzeit der Glasmasse im Läuterungsvorgang wird gegenüber dem bekannten Verfahren wesentlich verkürzt, so daß Wärmeverluste auf ein Minimum herabgesetzt werden und eine wesentliche Kostenersparnis erzielt wird.
Zweckmäßig wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Drehzahl der rotierenden Kammer so eingestellt, daß der Abstand von der Paraboloidspitze und dem Boden der Kammer wenigstens die halbe Länge des Hohlraums beträgt.
Um das Austreiben der Gasblasen weiterhin zu unterstützen, sieht die Erfindung vor, daß die zwischen der Paraboloidspitze und dem unteren Ende der Kammer befindliche Glasmasse nahe der Kammerwand radial nach außen umgelenkt wird, bevor sie den Boden der Kammer erreicht.
Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Drehzahl der Kammer so geregelt wird, daß die Höhe des paraboloidförmigen Hohlraums in der geschmolzenen Glasmasse wenigstens ein Mehrfaches des maximalen Durchmessers des paraboloidförmigen Hohlraums beträgt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Menge des geschmolzenen Glases in der Kammer so geregelt wird, daß die radiale Dicke des Glases am oberen Ende der Kammer größer als der Radius des paraboloidförmigen Hohlraums am oberen Ende der Kammer ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Menge des dem oberen Ende der Kammer zugeführten, ungeläuterten Glases so bemessen wird, daß eine im wesentlichen konstante Glasmasse in der rotierenden Kammer aufrechterhalten wird.
Bevorzugt wird, daß das geschmolzene Glas kontinuierlich vom Boden der Kammer im wesentlichen an der mittleren Rotationsachse ausgetragen wird.
Ausgehend von einer Vorrichtung zum Läutern geschmolzenen Glases, in dem Gaseinschlüsse enthalten sind, mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Behälter, der eine obere öffnung zur kontinuierlichen Zuführung ungeläuterten Glases und eine untere Öffnung aufweist, aus der das geläuterte Glas ausgetragen wird, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der Behälter einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum aufweist, durch den sich eine Umlenkplatte quer erstreckt, die nahe der unteren Öffnung angeordnet und mit um den Umfang verteilten, nahe der Innenwand des Behälters angeordneten Öffnungen versehen ist.
Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß eine Schleuderplatte sich quer über den Innenraum des Behälters nahe der oberen Öffnung erstreckt, die mit radialem Abstand von der Drehachse des Behälters aufweisenden Öffnungen versehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung soll nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt «
Fig.l eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt,
F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1 bei Draufsicht auf die Schleuderplatte,
F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1 bei Draufsicht von oben auf die Ablenkplatte,
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Läutervorrichtung mit den Stabilisierungsrädern,
F i g. 5 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, und zwar der Mehrfachbehandlungszonen,
F i g. 6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer variablen Bedingung des Verfahrens, z. B. Glasausstoß in Tonnen pro Tag gegenüber der Anzahl Bläschen je Gewichtseinheit des geläuterten Glases bei Verwendung der Vorrichtung nach Beispiel I.
Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung werden vorher vermischte und geschmolzene Materialien verwendet, die ein ungeläutertes geschmolzenes Glas mit Gaseinschlüssen in hoher Dichte hervorbringen. Dieses ungeläuterte Glas wird anschließend in das obere Ende einer ununterbrochenen umlaufenden Kammer der Läuterungsvorrichtung eingeführt. Die Kammer enthält eine große Masse Glas zur Erzeugung eines Hohlraums in dem Glas während der Drehbewegung der Kammer; dieser Hohlraum hat im allgemeinen die Form einer Parabel. Das fortgesetzte Drehen der Kammern um ihre eigene Achse unterwirft Teile der Glasmasse in der Kammer einer Zentrifugalkraft und verursacht dadurch im allgemeinen radial gerichtete Druckgefälle innerhalb des geschmolzenen Glases, was zu einer Wanderung der Gaseinschlüsse in den Hohlraum in Form einer Parabel führt.
Das geläuterte geschmolzene Glas wird ununterbrachen vom unteren Ende der Kammer fortbewegt, und zwar bei einer Geschwindigkeit im wesentlichen entsprechend derjenigen, bei welcher das ungeläuterte geschmolzene Glas in die Kammer eingeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der eintretende Strom ungeläuterten geschmolzenen Glases in Richtung auf die Seiten der Kammer radial nach außen gelenkt. Außerdem werden Teile des geschmolzenen Glases von unterhalb des parabolischen Hohlraums radial nach außen in Richtung auf den Umfang der Kammer umgelenkt, um diese Abschnitte in einen Bereich größerer Zentrifugalkraft zu bewegen und die Entfernung der Gaseinschlüsse weiter zu begünstigen, bevor das geläuterte geschmolzene Glas aus dem unteren Ende der Kammer entfernt wird, was im Anschluß hieran ausführlich beschrieben wird.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung zur Entfernung der Gaseinschlüsse 22 aus der Masse geschmolzenen Glases 21, bestehend aus einem Behälter 10 mit einem Zylinder 11, Schichten 12 aus feuerfestem Material und Isoliermaterial 13, die in dem Zylinder angeordnet sind, um eine Kammer 35 zu bilden, die das geschmolzene Glas hält und Wärmeverluste herabsetzt. Der Behälter ist zum Umlauf um seine vertikale Achse gelagert. Die Umlaufachse kann über einen bestimmten Bereich aus der Senkrechten heraus in Richtung auf die Horizontale gekippt werden, jedoch ist die Umlaufachse vorzugsweise mehr senkrecht als waagerecht.
Der Behälter besitzt einen Einlaßabschnitt 14 und einen Abgabeabschnitt 15. Der Einlaß ist im Oberteil des Behälters zentriert. Der Abgabeabschnitt 15 ist im Boden des Behälters zentriert.
Der Einlaß 14 weist einen engen Einlaßöffnungsteil 26 auf, der einen geringeren Durchmesser hat als die Kammer 35.
In der Nähe des Einlasses 14 ist eine Schleuderplatte 30 angeordnet und lenkt das ungeläuterte geschmolzene Glas von einem axial verlaufenden Eintrittspfad radial in Richtung auf die Innenseite der hitzebeständigen Kammer 35 zu ab. Die Schleuderplatte 30 ist in dem hitzebeständigen Auskleidungsmaterial verankert (Fig. 1).
Die Schleuderplatte 30 weist in der Draufsicht nach F i g. 2 zwei Reihen mit Umf angsabstand angeordneter im wesentlichen identischer Schlitze 31 auf, durch welche das ungeläuterte geschmolzene Glas hindurch in die Kammer hineinströmt, und aus der Kammer strömt gasförmiges Material heraus, das den Behälter verläßt.
Der Gesamtquerschnitt der Schlitze 31 der Schleuderplatte 30 ist derart, daß ein relativ unbehinderter Fluß des ungeläuterten geschmolzenen Glases durch die Schleuderplatte 30 hindurch stattfinden kann. Die Schleuderplatte 30 lenkt den axialen Fluß des ungeläuterten geschmolzenen Glases ab und führt einen Richtungswechsel von dem axial gerichteten Fluß auf einen allgemein radial nach außen gerichteten Fluß in der Kammer durch.
In der Nähe des Abgabeabschnitts 15 des Behälters ist eine Umlenkplatte 16 (F i g. 1) allgemein waagerecht angeordnet. Die Umlenkplatte 16 ist in dieser Ausführungsform an dem feuerfesten Futter 12 verankert. F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Umlenkplatte 16. Die Platte 16 ist mit einer Vielzahl von Durchgängen versehen, die gleichmäßig voneinander auf Abstand gehalten, im wesentlichen identische Schlitze 25 im Bereich des Außenumfanges der Platte angrenzend an die Kammerwände sein können, welche einen Durchgang für das geschmolzene Glas in das Abgaberohr 27 der Kammer hinein bilden.
Die Ablenkplatte 16 lenkt das geschmolzene Glas in Richtung auf den Umfang der Innenwand der Kammer 35 in Bereiche erhöhter Zentrifugalkraft hinein, verglichen mit der Zentrifugalkraft, die von der Wand aus radial nach innen herrscht. Die erhöhte Zentrifugalkraft hat die Neigung, die Anzahl der zu dem infolge der Drehbewegung in dem Glas gebildeten parabolischen Hohlraum 23 hin gerichteten gasförmigen Einschlüsse zu vergrößern und entfernt
ίο zusätzliche Gaseinschlüsse aus dem in der Kammer befindlichen Glas.
In dem Kammerboden ist ein Abgaberohr 27 vorgesehen, das einen kleineren Durchmesser hat als der Boden der Kammer 35. Ein Ende des Abgaberohres 27 erstreckt sich über die Unterseite des Kammerbodens hinaus in den Abgabeschnitt 15 des Behälters hinein.
Im Bereich des Abgaberohres 27 ist eine Glassammelstange 20 angeordnet, um das austretende geschmolzene Glas zu sammeln.
Zur Lagerung des Behälters ist ein Flansch 17 vorgesehen, der den Außenumfang des Zylinders 11 umgibt. Die drehbaren Antriebsräder 18 und 19 erfassen die Unterseite des Flansches und lagern den Behälter.
Eines der Räder wird durch eine Antriebswelle 24 von einer bekannten Antriebskraft her angetrieben, z. B. von einem Elektromotor (nicht gezeigt), wobei das angetriebene Rad 18, das eine Oberfläche des Flansches 17 erfaßt, den Behälter dreht. F i g. 4 zeigt die Stabilisierungsräder beim Halten des umlaufenden Behälters im allgemeinen in seiner Umlaufachse.
Die drehbaren Räder 33 und 34 sind um die Außenfläche des Behälters herum in der Nähe des Oberteils und des Bodens angeordnet, um den Behälter beim Umlauf zu stabilisieren (F i g. 4).
Die Kammer 35 hat von außen die Gestalt eines langgestreckten Zylinders mit einem Radius, der von ihrem Oberteil zu ihrem Boden im wesentlichen konstant ist, insbesondere in den Abschnitten, die die Kammer zur Aufnahme des geschmolzenen Glases bilden.
Die äußere Gestalt der geschmolzenen Glasmasse 21 wird durch die Form des Behälters überwacht. In der zylindrischen Gestalt nach F i g. 1 wird die Glasmasse so überwacht, daß sie längs jeder Linie mit gleichem Abstand von der senkrechten Mittelachse und parallel zu dieser derselben Kraft unterworfen ist.
In den Ausführungsformen, bei denen der Behälter das geschmolzene Glas ohne eine feuerfeste Kammer hält, kann dieselbe Form wie für die Kammer beschrieben, verwendet werden, und die obige Beschreibung ist gleichmäßig anwendbar auf den Behälter.
Es können auch andere Formen benutzt werden, wie z. B. eine solche, bei der der Radius des unteren Teils der Kammer größer ist als der Radius eines benachbarten oberen Abschnitts der Kammer.
Die Entfernung der eingefangenen Gaseinschlüsse, die in der Technik auch als Bläschen oder Blasen bekannt sind, wird in der Weise durchgeführt, daß man ungeläutertes geschmolzenes Glas in einen sich schnelldrehenden Behälter einführt, in dem Behälter eine darin rotierende Glasmasse vorsieht, wobei in dem geschmolzenen Glas ein im wesentlichen parabolischer Hohlraum gebildet wird, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die Drehbewegung der Glasmasse unterwirft das ungeläuterte geschmolzene
Glas Zentrifugalkräften, die wesentlich größer sind als die Schwerkraft, und entwickelt statische Druckunterschiede innerhalb der Glasmasse, die dazu führen, daß sich Druckgefälle in dem geschmolzenen Glas bilden. Diese Druckgefälle schaffen eine Bewegungskraft, welche die Gaseinschlüsse veranlaßt, sich von den Bereichen höheren statischen Druckes in Bereiche geringeren statischen Druckes zu bewegen, und so eine große Anzahl der Gaseinschlüsse in den Hohlraum sendet und aus der in dem Behälter enthaltenen rotierenden Glasmasse ein geschmolzenes Glas abführt, bei dem die Anzahl der Gaseinschlüsse herabgesetzt ist und die verbleibenden Gaseinschlüsse von geringerer Größe sind.
Die Druckgefälle veranlassen die Gaseinschlüsse, sich längs einem solchen Druckgefälle von einem Punkt höheren Druckes zu einem Punkt niedrigeren statischen Druckes zu bewegen, jedoch ist die Richtung der Bewegung eines jeglichen Gaseinschlusses ein Vektor, der das Resultat aller auf die Gaseinschlüsse wirkenden Kräfte ist; jedoch die Gaseinschlüsse, die nicht in den Hohlraum eintreten, bleiben in dem geschmolzenen Glas und fließen zu einem Bereich des geschmolzenen Glases, der unter dem Scheitel des Hohlraums liegt.
Die Ablenkplatte 16 ist unterhalb des Scheitels des Hohlraums angeordnet und lenkt das geschmolzene Glas auf seinem Weg zum Auslaß in einen Bereich erhöhter Zentrifugalkraft. Die erhöhte Zentrifugalkraft lenkt einen bestimmten Teil der Gaseinschlüsse, die in dem Glas verblieben sind, in Richtung auf den Hohlraum zu und in diesen hinein um and entfernt dabei die meisten Gaseinschlüsse im Größenbereich von 0,0254 bis 0,254 mm und darüber aus dem geschmolzenen Glas und führt dabei eine weitere Läuterung des Glases durch. Die Gaseinschlüsse im Größenbereich von weniger als 0,0254 mm gehen nicht in den Hohlraum ein, sondern verlassen die Läuterungsvorrichtung in dem geläuterten geschmolzenen Glas; geringere Größen können durch einen Wechsel in der Betriebsweise oder in den Parametern des Verfahrens entfernt werden.
F i g. 5 zeigt Mehrfachverfahrenszonen in der rotierenden Glasmasse, die als Zonen A, B und C bezeichnet werden. Die Zone A ist eine Zone rotierenden geschmolzenen Glases zur Bildung des parabolischen Hohlraums. Die Zone C schließt den Bereich oberhalb der Ablenkplatte und den Bereich geschmolzenen Glases unter dem Einfluß der Ablenkplatte ein, die Zone B ist der Bereich des geschmolzenen Glases zwischen der oberen Grenze des Einflußbereichs der Ablenkplatte auf den Strom des geschmolzenen Glases und unterhalb der Spitze des Hohlraums. Eine ausführliche Beschreibung der Verarbeitungszonen wird im folgenden gegeben.
In einer Ausführungsform dieser Erfindung werden die Materialien zur Herstellung von Glas in eine Schmelzvorrichtung (nicht gezeigt) eingebracht und zur Homogenisierung des Versatzmaterials vermischt; die Mischung der Versatzmaterialien wird auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Versatzmaterials erwärmt, um geschmolzenes und geläutertes Glas zu erzeugen, das eine große Anzahl unerwünschter Gaseinschlüsse aufweist. Das ungeläuterte geschmolzene Glas wird dann aus der Schmelzvorrichtung in den Behälter 10 übertragen, und zwar entweder in einem zusammenhängenden oder in einem unterbrochenen Strom. Der Behälter dreht sich, und das geschmolzene Glas wird somit auch in Umdrehung versetzt und entwickelt einen Hohlraum, wie es in Zone A in F i g. 5 gezeigt wird.
Die Oberfläche des rotierenden Hohlraums weist Abschnitte auf, die steil zur Senkrechten geneigt sind. Der Winkel dieser Oberflächenneigung wird durch die Drehgeschwindigkeit und die Entfernung des Punktes auf der Oberfläche vom Scheitel des parabolischen Hohlraums bestimmt, worin der Neigungswinkel gemessen wird. Der Abstand von dem Scheitel des Hohlraums zum Boden des Behälters wird bei jeder gegebenen Umlaufgeschwindigkeit durch das Volumen des innerhalb des rotierenden Behälters befindlichen Glases bestimmt.
Die den Hohlraum umgebende Glasmasse hat eine nach unten zunehmende Dicke, bei Messung längs einer beliebigen axial verlaufenden Linie. Die Zentrifugalkräfte in dem Glas an der Kammerwand und die Zentrifugalkräfte im innersten Abschnitt des Glases an dem Hohlraum unterscheiden sich, und dieser Unterschied nimmt beim Fortschreiten der Glasmasse vom oberen Ende der Kammer in Richtung auf den Boden des Hohlraums zu, bei Messung längs einer beliebigen radial verlaufenden Linie von der Achse zur Wand.
Der Bewegungspfad eines jeden Gaseinschlusses ist ein Vektor, der aus den auf den Einschluß einwirkende Kräften resultiert. Zu den Kräften, die auf die Gaseinschlüsse in der Zone A einwirken, gehören die durch die rotierende Glasmasse erzeugte Zentrifugalkraft, die Schwerkraft, die in die Geschwindigkeit des Abwärisstroms des zähflüssigen geschmolzenen Glases durch den Behälter resultiert, sowie eine Auftriebskraft des Gaseinschlusses in dem geschmolzenen Glas.
Wenn sich die Zentrifugalkräfte in einer solchen Beziehung zu den anderen auf den Gaseinschluß einwirkenden Kräften befinden, daß sie eine günstige resultierende Kraft des Vektors hervorbringen, dann
+0 führt der Bewegungspfad für die meisten Gaseinschlüsse im allgemeinen auf den Hohlraum zu, wenn nicht die Kombination aus einer nach unten gerichteten Glasgeschwindigkeit, einem Abstand vom Hohlraum und der Zeit eine Bewegung zum Hohlraum unterbindet.
Die resultierende Kraft des Vektors, die auf die Gaseinschlüsse in der Zone A einwirkt, wird beeinflußt durch die Größe der Gaseinschlüsse, die Viskosität des geschmolzenen Glases, die Dichte des geschmolzen en Glases, die Schwerkraft, die Zentrifugalkraft sowie die Geschwindigkeit des nach unten gerichteten Stroms des geschmolzenen Glases in der Vorrichtung. Diese Kräfte sind untereinander wirksam zur Erzeugung einer resultierenden Kraft eines Vektors, welche bestimmt, ob eine bestimmte Blase über den Hohlraum aus dem Glas entfernt wird oder ob sie in dem Glas verbleibt und in die Zone B unterhalb des Scheitels des Hohlraums eingeht, diese Gaseinschlüsse werden als »Umgehungseinschlüsse« (»bypass« inclusions) bezeichnet.
Die Erfindung sieht Mittel und Verfahren vor, um diese Umgehungseinschlüsse wieder einzufangen und zurückzuleiten, in dem sie die auf einige der Blasen in Zone C einwirkende resultierende Kraft des Vektors umkonstruieren, und einen Prozentsatz der Umgehungsblasen durch die Zone B zum Hohlraum zurückzusenden. Dieses Mittel besteht in der Ablenkplatte 16, die in der Zone C zwischen dem Scheitel
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des Hohlraums und dem Auslaß 27 angeordnet ist. Die Ablenkplatte veranlaßt das gesamte geschmolzene Glas in der Zone B, sich durch einen Bereich größerer Zentrifugalkraft an dem Umfang einer Zone C hindurchzubewegen. Diese erhöhte Zentrifugalkraft verändert die resultierende Kraft des Vektors in ihrer Einwirkung auf einige der Blasen und verursacht in einigen Fällen ein Rückwandern der Gaseinschlüsse in die Zone B und in Richtung auf den parabolischen Hohlraum zu. Diese Tätigkeit des »Wiedereinfangens« der Ablenkplatte führt zur Entfernung einer größeren Menge von Gaseinschlüssen aus dem geschmolzenen Glas, als der Fall sein würde, wenn das Verfahren ohne die Ablenkplatte 16 durchgeführt würde.
Diejenigen Gaseinschlüsse, die durch diese Umlenktätigkeit nicht entfernt werden, bewegen sich mit dem geschmolzenen Glas weiter in den Ablaß der Vorrichtung hinein.
Die Erfindung entfernt Gaseinschlüsse schnell im Vergleich zu den bekannten Wärmeläuterungen im Glasbad von bis zu 30 Stunden und mehr; die Anzahl der Gaseinschlüsse wird innerhalb einer Stunde auf etwa 500 bis 600 Bläschen je 28,4 g vermindert, und zwar im allgemeinen innerhalb einer durchschnittlichen Verweilzeit von etwa 15 Minuten oder darunter für jede beliebige zurückhaltende Glasmasse. Die Anzahl und die Größen der verbleibenden Gaseinschlüsse nimmt ab mit einer Zunahme in der Verweilzeit einer zurückgehaltenen Glasmasse.
Beispiel I
Bei Herstellung des Beispiels I wird ein ungeläuterter Glasversatz unter Verwendung einer Mischung aus Sand, Natriumkarbonat, Kalkstein, Feldspat gebildet und in einem Drehofen bis zu einer Temperatur von mehr als 1427° C geschmolzen und das ungeläuterte Glas hatte eine Gaseinschluß- oder Bläschenzahl von etwa 20 000 bis 40 000 Bläschen je 28,4 g. Das ungeläuterte, geschmolzene Glas wurde einem rotierenden Behälter 10 bei etwa 1427° C zugeführt. Der Behälter 10 in Beispiel I hatte eine Gesamthöhe von etwa 1220 mm, einen Außendurchmesser von etwa 610 mm und einen Kammerdurchmesser von etwa 152 mm. Der Behälter wurde bei einer Geschwindigkeit von etwa 970 UpM gedreht. Bei dieser Geschwindigkeit entwickelte sich ein Paraboloid mit einem Durchmesser von etwa 63,5 mm bei einer Hohlraumhöhe von etwa 508 mm und einer Tiefe des geschmolzenen Glases von etwa 381 mm von der Spitze des Hohlraums 23 zum Kammerboden.
Das Drehen des Behälters bei etwa 970 UpM erzeugt eine Zentrifugalkraft in der Nähe der Innenfläche der Kammer von etwa dem 80fachen der Schwerkraft.
Die Oberfläche des parabolischen Hohlraums weist Abschnitte auf, die steil zur Waagerechten geneigt sind. Der Neigungswinkel dieser Oberfläche wird bestimmt durch die Geschwindigkeit der Drehbewegung und dem Abstand des gemessenen Oberflächenpunktes vom Scheitel des parabolischen Hohlraums. Zum Beispiel hat bei einer Geschwindigkeit von etwa 970 UpM eine Linie, die als Tangente an einem Punkt 304,8 mm über dem Scheitel des parabolischen Hohlraums gezogen ist und eine waagerechte Ebene überschneidet, eine Neigung von der horizontalen Linie von 87,8°.
Die Vorrichtung läuterte geschmolzenes Glas bei einer Geschwindigkeit von etwa 5 t in einem 24-Stundentag und erzeugte ein Glas mit etwa 500 Bläschen je 28,4 g bei Anwendung der im folgenden zu beschreibenden Bläschenzählmethode.
Das Verfahren der Bestimmung von Bläschen je Volumeneinheit gründet sich auf augenscheinlicher Zählung von Bläschen je 28,4 g Glas, wenn das Glas schräg angeleuchtet und in eine Flüssigkeit mit einem ähnlichen Brechungsindex getaucht wird, wie z. B.
Monochlorbenzol.
Die Größe der Bläschen kann bestimmt ,werden unter Verwendung eines Fadenkreuzes oder eines Gradienten in Verbindung mit einer Vergrößerungslinse oder durch automatische Verfahren einer Differentialbereichbestimmung, wie sie Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind.
F i g. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Angaben des Beispiels I, und zwar die Beziehung zwischen dem Durchfluß (Ausstoß) in Tonnen je 24-Stundentag, sowie eine annähernde Bläschenzählung in Bläschen je 28,4 g des geläuterten Glases. Das geschmolzene Glas wurde während des ganzen Verfahrens etwa bei seiner Eintrittstemperatur gehalten, und der austretende Strom des geläuterten Glases hatte annähernd die Temperatur des Stroms bei seinem Eintritt.
Die Tabelle zeigt zusätzlich zu Beispiel I noch vier weitere Beispiele der Bläschenentfernung unter Anwendung dieser Erfindung.
Temperatur (° C) außen Drehzahl Parabel 0Höhe Durchsatz Angenäherte Zählung
JvI H. SSC innen 1427 UpM (mm) (mm) t pro Tag Bläschen je 28,4 g
I 1427 1160 970 63,5 508 5 etwa 500
II 1246 1427 900 63,5 457 2 6500 bis 7000
III 1427 1427 900 73 610 4 1000 bis 1500
IV 1440 2500 1000 60,3 508 8 1750 bis 3500
V 1427 900 63,5 457 4 500 bis 600
Die Eingangs- und Ausgangstemperaturen wurden unter Verwendung eines optischen Pyrometers gemessen.
Der Parabeldurchmesser wurde bei seinem größten axialen Durchmesser bei den angegebenen Höhen gemessen, die wiederum längs der Umlaufachse von der Spitze des Hohlraums gemessen wurden.
Das Ergebnis aller Faktoren, nämlich UpM, Viskosität und Durchsatz in Auswirkung auf den Prozentsatz entfernter Gaseinschlüsse in jedem beliebigen Größenbereich wird als der »Läuterungsfaktor« (»Refining Factor«) bezeichnet. Der Läuterungsfaktor kann beim Betrieb der Vorrichtung nach Beispiel I erhöht werden durch eine Erhöhung der Anzahl der Umdrehungen, in der Temperatur, der Verweilzeit der zurückgehaltenen Masse entweder durch
Erhöhung jedes dieser Faktoren einzeln oder gemeinsam, oder durch eine Veränderung in den Parametern der Vorrichtung.
Diese Fähigkeit zur Erwirkung bedeutsamer Veränderungen in dem Läuterungsfaktor schafft ein Läuterungsverfahren mit einem hohen Grad an Vielseitigkeit in der Wahl der Betriebsbedingungen zur Bestimmung der endgültigen Bläschenzahl des geläuterten Glases.
Der maximale Läuterungsfaktor für einen gegebenen Satz ausgewählter Betriebsbedingungen, d. h. Beispiel I, wird erzielt bei einer Länge des parabolischen Hohlraums etwa gleich der Tiefe des geschmolzenen Glases unterhalb der Spitze des Hohlraums bis zum Boden der Kammer.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Läuterung ungeläuterten geschmol-
zenen Glases, bei dem unerwünschte Gaseinschlüsse schnell von einer rotierenden Masse geschmolzenen Glases zu einem Hohlraum bewegt werden, der durch die infolge der Rotation der Glasmasse erzeugte Zentrifugalkraft in dieser Masse gebildet wird. Das Verfahren kann gegebenenfalls ohne Läuterungsmittel durchgeführt werden, und die Läuterung wird ohne zusätzliche Erwärmung des Glases während des Läuterungsvorgangs durchgeführt.
ίο Die Vorrichtung nach F i g. 1 dieser Erfindung kann ohne die Ablenkplatte 16 betrieben werden; der Läuterungsfaktor ist dann erheblich herabgesetzt, und diese Herabsetzung im Läuterungsfaktor verringert auch die Anzahl der Gaseinschlüsse, die unter Verwendung beispielsweise der Betriebsbedingungen entsprechend Beispiel I entfernt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 nenwand des Behälters angeordneten Öffnungen Patentansprüche: (25) versehen ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge-
1. Verfahren zum Läutern von geschmolzenem kennzeichnet, daß eine Schleuderplatte (30) sich Glas, in dem Gaseinschlüsse enthalten sind, bei 5 quer über den Innenraum (35) des Behälters (12) dem das geschmolzene Glas in eine um eine mitt- nahe der oberen Öffnung (26) erstreckt, die mit lere Achse rotierende Kammer eingeführt und das radialen Abstand von der Drehachse des Begeläuterte Glas nach dem Zentrifugieren und hälters aufweisenden Öffnungen (31) versehen ist. Ausscheiden der Gaseinschlüsse aus der Kammer
entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, io
daß die Drehzahl der Kammer und die darin enthaltene Glasmenge so geregelt wird, daß ein im
wesentlichen paraboloidförmiger Hohlraum im Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Läutern oberen Teil des geschmolzenen Glases entsteht, von geschmolzenem Glas, in dem Gaseinschlüsse wobei die untere Spitze des Paraboloids ein aus- 15 enthalten sind, bei dem das geschmolzene Glas in reichendes Maß über dem unteren Ende der eine um eine mittlere Achse rotierende Kammer einKammer gehalten wird, so daß sich eine wesent- geführt und das geläuterte Glas nach dem Zentrifuliche Glasmasse zwischen der Spitze des Para- gieren und Ausschneiden der Gaseinschlüsse aus der boloids und dem Boden der Kammer ansammeln Kammer entfernt wird.
kann, von wo das geschmolzene Glas entfernt 20 Derartige Verfahren, bei denen die Glasschmelze
wird. zentrifugiert wird, um Gas- und Luftblasen aus der
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Schmelze auszutreiben, sind seit langem bekannt,
kennzeichnet, daß der Abstand von der Para- Ein bekanntes Verfahren zum Einschmelzen von boloidspitze und dem Boden der Kammer wenig- Glas sieht vor, daß der Schmelzvorgang in einem stens die halbe Länge des Hohlraums beträgt. 25 Schachtofen, der Läutervorgang dagegen in einem
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch schnell umlaufenden Drehrohrofen verhältnismäßig gekennzeichnet, daß die zwischen der Paraboloid- kleiner Abmessungen unter Einwirkung der Zentrispitze und dem unteren Ende der Kammer befind- fugalkraft durchgeführt wird. Demgemäß besteht die liehe Glasmasse nahe der Kammerwand radial Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens aus nach außen umgelenkt wird, bevor sie den Boden 30 einer Kombination eines Schachtofens mk einem der Kammer erreicht. schnell umlaufenden Drehrohrofen, welchem das im
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Schachtofen erschmolzene, ungeläuterte Glas aufbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl gegeben wird, um hier der Läuterung unterworfen der Kammer so geregelt wird, daß die Höhe des zu werden.
paraboloidförmigen Hohlraums in der geschmol- 35 Diesem bekannten Verfahren liegt die Aufgabe zenen Glasmasse wenigstens ein mehrfaches des zugrunde, eine bessere Wärmeausnutzung zu ermaximalen Durchmessers des paraboloidförmigen zielen, als dies bei der üblichen Wannenläuterung erHohlraums beträgt. reichbar war. Zweifellos wurde gegenüber der all-
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- gemein bekannten Wannenläuterung eine wesentkennzeichnet, daß die Menge des geschmolzenen 4° Hch bessere Wärmeausnutzung und auch eine Lei-Glases in der Kammer so geregelt wird, daß die stungssteigerung erzielt, aber der Läuterungsgrad der radiale Dicke des Glases am oberen Ende der Glasschmelze, d. h. die Austreibung der Gas- und Kammer größer als der Radius des paraboloid- Luftblasen ließ zu wünschen übrig.
förmigen Hohlraums am oberen Ende der Kam- Ein anderes bekanntes Verfahren benutzt zur Aus-
mer ist. 45 führung eine Vorrichtung zum fortlaufenden Läutern
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 geschmolzenen Glases durch Zentrifugieren in einem bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge um eine senkrechte Achse umlaufenden, geschlossedes dem oberen Ende der Kammer zugeführten nen Behälter und Abziehen der geläuterten Masse ungeläuterten Glases so bemessen wird, daß eine an einer von der Zuflußstelle möglichst entfernten im wesentlichen konstante Glasmasse in der rotie- 50 Stelle. Diese bekannte Vorrichtung weist einen im renden Kammer aufrechterhalten wird. Aufnahmeraum des Behälters vorgesehenen, als
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Schleuderscheibe dienenden Block mit einer zweckbis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmol- mäßig waagerechten Auflauffläche auf, auf die das zene Glas kontinuierlich vom Boden der Kammer geschmolzene Glas durch eine Zulauföffnung in der im wesentlichen an der mittleren Rotationsachse 55 Decke des Behälters in stetigem Strom auffließt. Am ausgetragen wird. Rand des Blockes sind abwärts gerichtete Kanäle
8. Vorrichtung zum Läutern geschmolzenen vorgesehen, die sich zu einer in Achsrichtung des Glases in dem Gaseinschlüsse enthalten sind, mit Behälters liegenden Bodenöffnung vereinigen, aus einem um eine vertikale Achse drehbaren Be- der das geläuterte Glas in stetigem Strom abfließt, hälter, der eine obere Öffnung zur kontinuier- 60 Über dem als Schleuderscheibe dienenden Block ist liehen Zuführung ungeläuterten Glases und eine ein Hohlraum in Form eines oben offenen Kegeluntere Öffnung aufweist, aus der das geläuterte stumpfes vorgesehen, so daß die Gasblasen in der Glas ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, mit gekrümmter Oberfläche rotierenden Glasmasse, daß der Behälter (12) einen im wesentlichen wenn sie zur Mitte derselben wandern, leicht entzylindrischen Innenraum (35) aufweist, durch den 65 weichen können. Bei dieser bekannten Vorrichtung sich eine Umlenkplatte (16) quer erstreckt, die findet die Läuterung der Glasschmelze nur in dem nahe der unteren Öffnung (27) angeordnet und Hohlraum statt, dessen Boden der als Schleudermit den Umfangsabstand verteilten nahe der In- scheibe dienende Block bildet. Der Querschnitt der
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