DE2362565A1 - Verfahren zur erzeugung eines glasstromes hoher homogenitaet in einem wannenofen und vorrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur erzeugung eines glasstromes hoher homogenitaet in einem wannenofen und vorrichtungen zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Erste Deutsche Floatglas GmbH & Co OHG ve 24?
51oo Aachen
Verfahren zur Erzeugung eines Glasstromes hoher Homogenität in einem Wannenofen und Vorrichtungen zur Durchfuhrung
des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Glasströmes hoher Homogenität in einem Wannenofen, bei dem
vor der Zuführung des geschmolzenen Glases zur Verarbeitungsstation die Oberflächenschicht der Glasschmelze von dem für
die Verarbeitung bestimmten Glasstrom abgetrennt v/ird.
Ss ist bekannt, daß die Oberflächenschicht in einer Glas- ;
■wanne sich von der chemischen Zusammensetzung her von den
darunter liegenden Schichten unterscheidet. Die Änderung in der chemischen Zusammensetzung beruht darauf, daß einige
Bestandteile des Glases mit der Ofenatmosphäre reagieren und/oder verdampfen und entweichen. In der Regel weist daher
die Oberflächenschicht einen höheren Kieselsäuregehalt auf. 3d sweilen können auch Blasen und/oder Schaum entstehen.
Diese Oberflächenschichten können zu Schwierigkeiten bei der Verarbeitung des Glases zum fertigen Gegenstand, sowie zu
mehr oder ""weniger starken Schlierenbildungen im fertigen
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Glasgegenstand führen. Um diese Folgen zu vermeiden, sieht das eingangs genannte zum Stand der Technik gehörende Verfahren
vor, die Oberflächenschicht des geschmolzenen Glases von dem Haupt strom zu trennen, und die abgetrennte Oberflächenschicht
sodann abzulenken und aus dem Vorherd der Schmelzwärme zu entfernen- Ein derartiges Verfahren ist in
der DT-OS 2 1o6 o61 beschrieben.
Für bestimmte Zwecke werden an die Homogenität des zur Verarbeitung kommenden Glases ganz besonders hohe Anforderungen
gestellt, die sich mit dem bekannten"Verfahren nicht erreichen läßt. Das ist immer dann der Fall, wenn
Glasgegenstände mit hoher optischer Qualität hergestellt \tferden sollen, etwa ein durchsichtiges Glasband mit planparallelen
Oberflächen. Gerade bei solchen Glasbändern, die jieute nach einem Ziehprozeß oder nach dem Float-Ver--.
fahren hei°gestellt werden, können sich Schichtungen und
Schlierenbildungen im Glas nachteilig bemerkbar machen. Doch auch bei der Herstellung anderer Gegenstände, etwa ·
bei der Herstellung von Gegenständen aus hochschmelzenden
Glaszusammensetzungen, aus gefärbtem Glas, bei der Herstellung von Hohlgläsern usw. kann die Homogenisierung der
Glasschmelze ein erhebliches Problem darstellen,'so daß auch dort ein Bedürfnis nach einem Verfahren besteht, mit
dem sich eine extrem homogene Glasschmelze erzielen läßt.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtungen
zu schaffen, mit denen ein Glasstrom mit hoher physikalischer und chemischer Homogenität gewonnen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des das geläuterte Glas enthaltenden Arbeitsteiles
des Wannenofens im Abstand von der Stirnwand
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in.einer ausgewählten Schicht unterhalb der Oberflächensctiichten
ein Teil der Glasschmelze entnommen und der Ver~ arbeitungsstation zugeführt, während die Oberflächenschicht
en und die unterhalb der ausgewählten Schicht liegenden .Glasschichten in den stromaufwärts der Entnähmesteile
liegenden Teil des Arbeitsteiles zurückgeführt werden. ·
Die Erfindung macht von der bekannten Tatsache Gebrauch, daß innerhalb einer Glaswanne bestimmte Strömungen.des
Glases in Längs- und in Querrichtung bestehen, und daß in vertikaler Richtung gesehen eine Schichtenfolge von
Glas jeweils gleicher Vergangenheit und hoher physikalischer und chemischer Homogenität besteht. Ausgehend von der Kenntnis dieser Zusammenhänge sieht die Erfindung vor, in diesen
Strömungs- und Schichtenaufbau innerhalb einer Glaswanne
gezielt einzugreifen und nur ausgewählte Strömungsbereiche
herauszugreifen und der Verarbeitungsstation anzuführen.
Die Rückführung der unteren Schichten ist in der Regel nicht kritisch. Besondere Maßnahmen brauchen hierzu im allgemeinen nicht vorgenommen zu werden, weil die natürlichen
Strömungsverhältnisse in Bodennähe der Schmelswanne eine natürliche Rückströmung aufweisen.
Die Eliminierung und Rückführung der Oberflächenschichten dagegen kann z.B. durch eigene Kanäle vorgenommen werden,
die seitlich des Arbeitsteiles der Schmelzwanne verlaufen. In vorteilhafter Weise kann die Rückführung der Oberflächenschichten
aber auch innerhalb des Arbeitsteiles der Wanne selbst verfolgen, und zwar unter Ausnutzung der an sich
vorhandenen natürlichen Rückströmung innerhalb der Oberflächenschicht, die in der Nähe der Seitenwände .des Arbeits-
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toiles verläuft. Dabei kann diese natürliche Rückströmung
unterstützt werden, beispielsweise durch Ex-höbung des Temperaturgradient en in der Oberflächenschicht in der fiähe
der Stirnwand zwischen dem mittleren Bereich der Glasschmelze
und den den Seit entwänden benachbarten Bereichen.
Zu diesem Zweck kann z.B. die Oberflächenschicht in der Kitte erwärmt und/οder in der Nähe der Seitenwände gekühlt
werden. Diese Beschleunigung der Oberflächenströmung begünstigt die Aufrechterhaltung des natürlichen Strömungsgieichgewichtes
und hilft verhindern, daß Teile der Oberflächenschicht in den zu entnehmenden G-lasstron gelangen.
In jedem Fall ist es wichtig, daß die Oberflächenschicht oberhalb der Entnahmestelle ungehindert weiterströmt und
stromabwärts der Entnähmesteile umgelenkt und stromaufwärts
von der Entnahmestelle in ihrer Gesamtheit wieder in die Schmelzwanne zurückgeführt wird»
Die Entnahmestelle für das zur Verarbeitung kommende Glas muß sich in einer ausrechenden Entforming von der stromabwärtigen
Stirnwand der Gl as wanne befinden, v/o das Glas im wesentlichen in Richtung der Längsachse der Schmelzwärme
strömt, und die Glasströme noch nicht umgelenkt 'und noch nicht vermischt werden.
Der auf die beschriebene Weise gezielt ausgewählte und entnommene Glasström kann nach einer ersten Ausführungsförm
des Verfahrens in Richtung der Längsachse der Schmelzwarme weitergeführt und durch einen die Stirnwand dor
Schmelzwanne durchdringenden EanaJ. hindurch der Verarbeitungsstation zugeführt werden. Nach einer anderen Ausführungsform kann der entnommene Glasstrom in vertikaler Richtung
durch einen den Boden der Schmelzwanne durchdringenden
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SAD OR/G/NAL
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Kanal hindurch der Verarbeitungsstation ζυβ-eführt werden.
Eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zeichnet sich grundsätzlich durch einen im. Endabschnittdes
Arbeitsteiles mündenden und aus der ScIjiwoIzwanne
herausführenden geschlossenen Kanal für die Weiterleitung des geschmolzenen Glases zur Verarbeiturigsstelle
aus, dessen Einlaufquerschnitt in seiner vertikalen Ausdehnung wesentlich geringer ist als die- vertikale Ausdehnung
des Glasbades an dieser Stelle, und wobei der Einlaufquerschnitt unterhalb der zu eliminierenden Oberflächenschicht
en der Glasschmelze und in einem horizontalen Abstand von der hinteren Stirnwand der Schmelzwärme angeordnet ist,
in dem die Glasströme im.wesentlichen in der Längsrichtung
der Schmelzwanne verlaufen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den
Patentansprüchen und aus-der-nachfolgenden Beschreibung ·
verschiedener Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig.. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch ein
Ausführungsbeispiel, des erfindungsgemäßen
Tei3.es einer Schmelz wanne mit vertikaler - . - .N
Weiterführung des entnommenen Glasstromes und
mit seitlichen Kanälen für die Rückführung der Oberflächenschichten,
Fig.2 einen horizontalen Längsschnitt durch die
in Fig. 1 dargestellte Schmelzwanne entlang der Linie II-II,
Fig.3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Schmelz-,
wanne mit den Merkmalen der Erfindung in einem, vertikalen Längsschnitt,
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- 6 - VE
Fig. 4 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch die in Figur 3 dargestellte
Schmelzwärme,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform, die sich für
den nachträglichen Umbau einer bestehenden· Schmelzwanne eignet, und
Fig. 6 einen Horizontalschnitt entlang der Linie VI-VI-in Figur 5· ■
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel
umfaßt das hintere Ende des Ar-beitsteiles der Schmelzwaiine
den Boden 1, die Stirnwand 3? die Decke 4 und die Seitenwände
5 und 6. ·
Ih Abstand von größenordnungsmäßig 1 "bis 5 Metern, von der
Stirnwand 3i wobei dieser Abstand je nach der Größe der Schmelzv-iume
in weiten Grenzen schwanken kann, sind unterhalb des Glasniveaus über die gesamte Breite des Arbeitsteiles zwei
senkrechte Wände 7, 8 angeordnet", die einen vertikalen Kanal 9 bilden. Die senkrechte Wand 7 erstreckt sich weiter nach oben
als die in der Strö'mim£srichtung_ gesehen weiter· zurück
liegende Wand 8, wodurch ein ausreichender Einlaufquerschnitt
für das zur Verarbeitungsstation weiterzuleitende Glas gebildet wird. Normalerweise enthalten die Oberflächenschichten
in einer Tiefe von einigen Zentimetern bis größenordnungsmäßig 1o Zentimeter die störenden Inhomogenitäten. Infolgedessen
reicht die V/arid 7 vom Boden des Arbeitsteiles bis in eine
Höhe von etwa 2o bis 5 Zentimeter unterhalb des Niveaus der Glasschmelze.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird hierdurch die Glasschmelze
gewissermaßen in drei übereinander!:i egende Zonen A,B,G
aufgeteilt. Die Zone A entspz-icht der Oberflächenschicht,
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5 A 5 BAD°mQINAL
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die eliminiert werden soll. Die Zone B stellt diejenige
Schic lit der Glasschmelze dar, die durch den Kanal 9 zur
Verarbeitungsstelle weitergeleitet wird. Die Zone G umfaßt die bodennahen Schichten, in denen die Glasschmelze
im wesentlichen zurückströmt.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, weisen die Seitenwände 5 und
in der Nähe der Stirnband. 3 De eine öffnung 21 bzw. 22,
und weiter zurückliegend je eine Öffnung 23 "bzw. 24 auf.
Die Öffnungen stellen die Eintrittsöffnungen "bzw.- die Austritts
öffnungen für die parallel zu den Seitenwänden 5,
verlaufenden Kanäle 25 "bzw. 26 dar. Sie werden durch (Lie
Seitenwände 27 "bzw. 30 und durch die.; Stirnwände 28, 29
bzw. 31 j 32, sowie durch den Boden 33 und die Decke 34 "
gebildet. Diese seitlichen Kanäle 25, 26 dienen der Rückführung der Oberflächenschicht des Glases in eine Zone vor
dem vertikalen Kanal 9·. Die Strömungen in der Oberflächenzone A nehmen dabei in etwa den durch die Pfeile in Fig.
angedeuteten Verlauf. In den Zonen B und C verlaufen die
Strömungen dagegen etwa so, wie in Fig."*1 mit Hilfe der
Pfeile angedeutet ist. ■
In der Stirnwand 3 sind oberhalb des Glasniveaus im
mittleren Bereich des Arbeitsteiles mehrere Brenner 36 angeordnet.' Sie sorgen für eine Erhitzung der Glasschmelzein
diesem Bereich und begünstigen damit die Strömung des
Glases zu den Öffnungen 21 bzw. 22.
Bei dem in den Fig-, 3 "and 4- dargestellten Ausführungsbeispiel
umfaßt der Arbeitsteil der Schmelzwanne den Boden 40, die
Decke .41, die Stirnwand 42, 43 sowie die Seitenwände 44 und
45. Der vordere Teil des Arbeitsteiles ist stufenförmig
ausgebildet, in dem der untere Teil -4-0 der Stirn — . ;
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- O - . "VE
wand gegenüber dem oberen Teil 43 um größenordnungsmäßig
1 bis 5' m zurückgesetzt ist. Der Zwischenboden 46 verbindet
die beiden Teile 42, 43 der Stirnwand miteinander. Er ist
unterhalb der zu eliminierenden Oberfläeheiischichten angeordnet.
Oberhalb dieses Zwischenbodens 46 werden die vorwärts strömenden Oberflächenschichten umgelenkt, und strömen
entlang den Seiteiiwänden 44, 45 wieder zurück, ohne daß sie in die Durchflußöffnung für das zur Verarbeitungsstation
fließende Glas gelangen.
Unterhalb des Zwischenbodens 46 ist durch den Boden 47 und
die Seitenwände 48, 49 ein geschlossener Kanal 5o gebildet,
der die für die Weiterverarbeitung bestimmten Glasschichten weiterleitet. Er erfaßt in der Höhe etwa die Glasschichten
des Bereiches B. Infolge der Seitenwände 48", 49 und der sich in der Höhe der Mündung des Kanals seitlich anschließenden
Verbindungswände 51* 52 werden die Schichten des Bereiches
B nicht auf der ganzen Breite des Arbeitsteiles, sondern nur in dessen mittlerem Bereich aus der gesamten Glasschmelze
herausgegriffen und. in den sich jenseits der Stirnwand 43
fortsetzenden Kanal weitergeleitet, der in diesem Abschnitt durch die Bod'Miteile 53, 5^5 die Decke 55 und die Seitenwände
56 und 57 gebildet wird, und der das schmelzflüssige
Glas unmittelbar zu der nicht dargestellten Verarbeitungsstation weiterleitet, beispielsweise zu einer I1I ο at anlage.
Die eingezeichneten Pfeile veranschaulichen wiederum die
Strömungsrichtung des Glases in den verschiedenen Zonen. In dem oberen Bereich A fließen die Oberflächenschichten
des Glases wiederum über den Einströmquerschnitt des Kanals hinaus, v/erden entsprechend ihrer natürlichen Tendenz in
der liähe der Stirnwand 43 seitlich umgelenkt und strömen
sodann wieder zurück. Diese natürliche Rückströmung wird be- :
günstigt durch die Anordnung von oberhalb des Glasniveaus
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entlang den Seitenwänden 44, 45 in der Nähe der Stirnwand
45 angeordneten Kühlern 60, die durch die Rohre 61 von
Kühlwasser durchströmt v/erden»
In den Figuren 5 und 6 ist schließlich ein Aus'führungsberspiel "beschrieben, das sich für den nachträglichen Umbau
bereits bestehender Schmelzwannen, eignet. VorrausSetzung
ist, daß sich an den Arbeitsteil der Schmelzwanne ein Kanal für die Weiterführung des geschmolzenen Glases anschließt.
Diesel* Kanal wird durch den Boden 65 und die.Seitenwände
und 67 gebildet. Er schließt sich an die Stirnwand 68, 69,
des Arbeitsteiles der Schmelzwanne an. Die Schmelzwanne
v/ird durch den Boden 7Ί und durch die Stirnwäride 72 und
gebildet. Den oberen Abschluß der Schmelzwanne und des Kanals bildet die Decke 74.
Im Bereich der QuerschnittsVerengung, das heißt im Bereich.·
des Überganges zwischen Arbeitsteil der Schmelzwärme" und . .
!'."anal, ist ein L-förmiger Block 75 so angeordnet, daß sein
vertikaler Schenkel über die Glasoberfläche hinausragt, während sein horizontaler Schenkel zur Schmelzwanne hin gerichtet ist
und unterhalb der Glasoberfläche liegt. Ex: ist so tief in die
Glasschmelze eingetaucht, daß sich die zu eliminierende Oberflächenschicht oberhalb dieses Schenkels befindet. Seine
Länge ist ausreichend bemessen, damit die oberflächlichen Glasschichten oberhalb dieses horizontalen Schenkels umgelcOcb
und zurückgeführt werden, können«.
Der vertikale Schenkel des L-förmigen Blockes 75 erstreckt
sich über die gjs-amte Breite des Kanals, und ist zweckmäßigerweise
in den Seitenwänden 66,67 gelagert". Der horizontale Schenkel des L-förmigen Blockes 75 ist breiter als der Kanal.
Der L-föriaige -Block 75 bildet mit dem Boden 65 und den Seiten- wänden
66,67 des Kanals den Entnahiiequerschnitt«
- 10 5098257057:
Claims (12)
- -10- VE 247Pat e nt an sp iii eheHJ Verfahren zur Erzeugung eines G-lasstromes hoher Homogenität in einem Wannenofen, bei cLcn vor der Zuführung des geschmolzenen Glases zur Verarbeitungsstation die . Oberflächenschicht der Glasschmelze von dem für die Verarbeitung bestimmten Glasstrcm abgetrennt 'wird, d a ~ durch gekennzeichnet, daß innerhalb des die geläuterte Glasschmelze enthaltenden Arbeitsteiles des Wannenofens im Abstand von der Stirnwand in einer ausgewählten Schicht unterhalb der Oberflächenschichten ein Teil der Glasschmelze entnommen und der -Verarbeitungsstation zugeführt wird, während die Oberflächenschichten und die unterhalb der ausgewählten Schicht liegenden Glasschichten in den stromaufwärts der Entnahmestelle liegenden Teil des Arbeitsteiles zurückgeführt werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht en über die Entnahme stelle für die 'ausgewählte Schicht hinausgeführt, und hinter dieser Stelle nach den Seiten umgelenkt und zurückgeführt werden.
- 3' Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der Oberflächenschichten des geschmolzenen Glases durch neben den Seitenwänden des Arbeitsteiles der Schmelzwärme verlaufende Kanäle erfolgt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der Oberflächenschichten des geschmolzenen Glases innerhalb des Arbeitsteiles der- 11 -509825/0579- 11- '■ VE-'247-Schme Iz wanne selbst unter Ausnutzung der natürlichen-. Rückströmung entlang den Seitenwinden des Arbeitsteiles erfolgt.
- 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Stirnwand." des Arbeitsteiles der Schmelzxvranne ein Von der Mitte zu den Seitenwänden hin verlaufendes Ternperaturgefalle erzeugt, b zv/. das vorhandene natürliche Temp e rat urge fälle - vergrößert wird. . :
- 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme der ausgewählten Glasschicht in einer solchen Entfernung von der Stirnwand " des Arbeitsteiles der Schmelzwanne erfolgt, in der das Glas im wesentlichen in Richtung der Längsachse der. Schmelzwärme strömt und eine Vermischung der Glasströme noch nicht stattgefunden hat. ' -"
- 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1hbis 6, .-" dadurch gekennzeichnet, daß der entnoiamene Glasstrom in Richtung der Längsachse der Schmelzwärme weitergeführt, und durch einen die Stirnwand der Schmelzwanne durchdringenden Kanal hindurch der Verarbeitungsstation zugeführt wird. ..'-..."..
- 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,-dadurch gekennzeichnet, daß der entnommene Glasstrom'in vertikaler Richtung durch einen den Boden der Schmelzwanne durchdringenden Kanal hindurch der Verarbeitungsstation zugeführt wird. : ;
- 9. Schmelzwärme für die Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch- 12 - 247einen im Endabschnitt des Arbeitsteiles mündenden und aus dem Arbeitst eil her axis führ enden geschlossenen Kanal Tür die Weiterleitung des geschmolzenen. Glases zur Ver« " arbeitungsstation, dessen EinlaufQuerschnitt in seiner1 vertikalen Ausdehnung wesentlich geringer i.st als die ■ vertikale Abmessung des Glasbades an dieser Stelle, und wobei der Einlaufquerschnitt unterhalb der zu eliminieren den Oberflächenschichten, und in einem solchen horizontalen Abstand -von der Stirnwand des Arbeitsteiles angeordnet ist, in dem· die Glasströme im wesentlichen in der Längsrichtung des Arbeitsteiles verlaufen.
- 10. Schmelzwärme nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß neben den seitlichen Begrenzungswänden (5, 6) des Arbeitsteiles je ein geschlossener Kanal (25, 26) vorgesehen'ist, in den die Oberflächenschicht in der ITähe der Stirnwand durch die Öffnung (21) bzw. (22) in der Seitenwand 5 bzw« 6 hineinströmt, und durch die Öffnung (23) bzw. (2-4) wieder in den Arbeitsteil derSchmelzwanne zurückströmt.
- 11. Schmelzwärme, nach Anspruch % dadurch geken.nzeich.net, daß der geschlossene Kanal (50) für* die Weiterleitung des Glases zur Verarbeitungsstation-horizontal unter der Oberflächenschicht angeordnet ist, und daß die obere Wand (46) des Kanals (50) den Boden für den Bereich des Arbeitsteiles bildet, in dem die Oberflächenschichten umgelenkt und seitlich zurückgeführt werden.
- 12. Schmelzwanne nach Anspruch. 9 mit einer sich an Arbeiteteil der Schmelzwärme anschließ enden Kanal für die Weiterleitung des geschmolzenen Glases zur Verarbeitungsstelle, dadurch gekennzeichnet,, daß im Bereich des ;SAD509825/0579' - 1-3 '- VE 247Überganges zwischen Arbeit »st eil der Schmelzwärme und Kanal üb ei* die gesamte Breite des Kanals unterhalb der zu eliminierenden Oberflächenschicht ein Block (75)mit L-förmigem Querschnitt angeordnet ist, dessen vertikaler Schenkel über die Glasoberfläche übersteht, und dessen horizontaler Schenkel zur Schmelzwärme hin gerichtet ist.8ÄD ORIGINAL509825/0579'ι '*♦ Leerseite
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| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EGA | New person/name/address of the applicant | ||
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Owner name: VEGLA VEREINIGTE GLASWERKE GMBH, 5100 AACHEN, DE |
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