DE2407229C3 - Glasschmelzwanne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Glasschmelzwanne nach w dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei einer bekannten Glasschmelzwanne dieser Ai t (US-PS 3417 186) sind zwei in Längsrichtung mit Abstand angeordnete Elektrodenreihen vorgesehen, die derart mit einem elektrischen Versorgungskreis verbun- « den sind, daß der zwischen den Elektrodenreihen fließende elektrische Strom nicht variiert werden kann. Die Elektrodenreihen dienen dazu, in dem insgesamt sie einschließenden Bereich der Glasschmelzwanne eine allgemeine Aufheizung zu bewirken. Eine Beeinflussung wi der Glasströmung in der Oberflächenschicht nahe dem zur Abziehstation führenden Ausgang der Glasschmelzwanne ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich.

Durch die US-PS 3140 134 ist eine andere Glas- 1,5 schmelzwanne mit Elektrodenreihen bekanntgeworden, die aber dort dem Zweck dienen, zur Verbesserung der Homogenität des Glases ein komplexes Muster einzelner Konvektionsströme zu erzeugen. Diese bekannte Vorrichtung gibt keine Möglichkeit, nahe dem Ausgang der Glasschmelzwanne eine besonders gleichmäßig strömende Oberflächenschicht zu erzeugen, zumal hier keine Konditionierzone im Anschluß an die Läuterzone vorgesehen ist Auch die Glasschmelzwannen nach der GB-PS 6 32 172 oder der US-PS 36 83 093 geben keine Möglichkeit durch entsprechende Steuerung des zwischen den Elektrodenreihen fließenden elektrischen Stromes die Oberflächenströmung in der dem Ausgang der Glasschmelzwanne benachbarten Oberflächenschicht zu beeinflussen. Eine solche Mög lichkeit bietet auch nicht die einzige, bei der Glasschmelzwanne nach der GB-PS 8 22 818 vorgesehene Elektrodenreihe. Bei der Glasschmelzwanne nach der US-PS 32 08 841 haben die Elektroden lediglich den Zweck, Konvektionsströme zu steuern und zu produzieren, die infolge der erzeugten intensiven vertikalen Durchwirbelung des Glases ein rasches Schmelzen gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glasschmelzwanne der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in der an die Läuterzone in Richtung auf den Wannenausgang anschließenden Konditionierzone die Erzeugung einer Oberflächenströmung ermöglicht deren Geschwindigkeit exakt steuerbar ist, damit etwaige Schichtungen oder Streifen, die im hergestellten Flachglas vorliegen, soweit wie möglich in Ebenen parallel zar Oberfläche des erzeugten Flachglases, nicht aber in Längsrichtung gewellt verlaufen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch Verwendung der erfindungsgemäß vorgesehenen Elektrodenreihen werden Steuersäulen mit Aufwärts- bzw. Abwärtsströmung erzeugt, innerhalb welcher sich die Geschwindigkeit der Aufwärts- bzw. Abwärtsströmung durch entsprechende Variationen des zwischen den einzelnen Elektrodenreihen fließenden Stromes exakt regulieren läßt Hierdurch läßt sich wiederum die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Glases in der Oberflächenschicht bei der Bewegung in Richtung auf die Abziehstation präzise steuern. Dies gelingt dadurch, daß infolge einer Temperaturerhöhung in der aufsteigenden Steuersäule mehr Glas an die Oberfläche steigt, während durch ein Reduzieren der Temperatur der abwärtsströmenden Steuersäule ein größerer Anteil des Glases in einen Strömungspfad rezirkuliert wird, welcher aus den Steuersäulen besteht, so daß ein geringerer Anteil des Glases in die Oberflächenschicht gelangt. Die Abmessungen der Steuersäulen sind dabei grundsätzlich durch den gegenseitigen Abstand der Elektrodenreihen bestimmt, wobei dieser Abstand so gewählt wird, daß immer eine geeignete Reserve von erhitztem in die Oberflächenschicht überführbarem Glas in den Steuersäulen verbleibt. Durch Änderung des zwischen den Elektrodenreihen fließenden elektrischen Stromes lassen sich innerhalb der Steuersäulen Temperaturänderungen erzielen, mit entsprechender Änderung der Relativtemperaturen in den Steuersäulen, wodurch sich wiederum die Rate des in die Konditionierzonen-Oberflächenschicht strömenden Glases exakt einstellen läßt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 in Seitenansichi und im senkrechten Schnitt in schematischer Darstellung eine Glasschmelzwanne nach der Erfindung,

F i g. 2 in Seitenansicht sowie im senkrechten Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä-Ben Glasschmelzwanne in stark detaillierter Darstellung,

F i g. 3 das in F i g. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel im horizontalen Schnitt durch die Oberfläche des geschmolzenen Glases in der Draufsicht, ι ο

F i g. 4 eine Schaltungsanordnung, welche ein Ausführungsbeispiel des Haupitversorgungskreises für die Elektrodenreihen zum Durchleiten von elektrische'ii Strom in Längsrichtung der Wanne darstellt; und

Fig.5 bis 11 verschiedene Ausführungsbeispiele eines Hüfsversorgungskreises zur Verbindung mit einer oder mehreren der Elekti cidenanordnungen.

F i g. 1 zeigt in diagrammartiger Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glasschmelzwanne. Dabei wird Flachglas dadur-h hergestellt, daß Glas von der Oberfläche· eines langgestreckten, rechteckigen, geschmolzenen Glaskörpers 1 abgezogen wird. Dieses Abziehen erfolgt von der Oberflächenschicht 2 an einer Abziehstation an einem Ende des Glaskörpers. Der Glaskörper weist drei Hauptzonen 2"> auf, nämlich eine Schrnelzzone 3 an dem der Abziehstation gegenüberliegenden Ende des Glaskörpers, wobei die Schmelzzone eine Ladestation 4 aufweist, an der Gemenge 3 in festem Zustand auf die Oberfläche aufgegeben wird. In dieser Zone wird dem κι Glas Wärme zugeführt, um das Gemenge zu schmelzen. Weiterhin ist eine Läutenrane 6 vorgesehen, in der dem Glas ebenfalls Wärme zugeführt wird, in welcher jedoi h kein Gemenge mehr auf der Oberfläche schwimmt. Dies wird teilweise dadurch gewährleistet, daß in der » Oberfläche des Glases eine Strömung erzeugt wird, weiterhin aber auch, wenn erforderlich, durch eine mechanische Barriere oberhalb der Glasoberfläche. Schließlich ist noch eine Konditionierzone 7 vorgesehen, von deren Oberflächenschicht 2 das Glas an der Abziehstation 8 abgezogen wird. Wärme, die hier gegebenenfalls zugeführt wird, dient lediglich dazu, das Glas auf der in der Abziehstation benötigten Temperatur zu halten.

Die Erfindung ist bei Glaswannen anwendbar, bei i^r> denen Brenner für fossile Brennstoffe vorgesehen sind, welche durch öffnungen in den Seitenwandungen des Wannengewölbes oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Glases in der Schmelz- und Läuterzone wirksam werden. Wie jedoch bei dem beschriebenen ^r>o Ausführungsbeispiel gezeigt ist, erfolgt dort die Aufheizung durch eine Elektrodeneinrichtung, die eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen aufweist, die jeweils aus aufrechtstehenden Elektrodenstäben besteht, welche sich durch die Bodenwand des Behälters, in v> dem der Glaskörper 1 aufgenommen ist, erstrecken. Die Elektroden sind in jeder Anordnung quer zur Wanne mit gegenseitigem Abstand angeordnet. Die einzelnen Elektrodenanordnungen sind mit a bis g-bezeichnet.

Für die Herstellung von Flachglas mit befriedigender wi Qualität ist es wichtig, daß Streifen, wenn diese überhaupt auftreten, parallel zu den Glasoberflächen verlaufen, nicht also welilij; oder in einer Richtung längs des hergestellten Flachglases gekrümmt sind, d. h. also, in Längsrichtung des Glaskörpers, von dem das<> Flachglas abgezogen wird. Um dies zu erreichen, müssen die Strömungsbüdingungen in der Oberflächenschicht 2 sorgfällig kontrollier! werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Glases muß dabe; an jedem Punkt kontrolliert werden, ebenso die Änderung der Geschwindigkeit, d. h. also die Beschleunigung. Im wesentlichen besteht die Glasströmung in diesem Bereich des Glaskörpers aus einem horizontalen Fortschreiten des Glases in Richtung auf die Abziehstation 8, wie es durch die Pfeile 9 dargestellt isL Wie durch die Pfeile 10 dargestellt ist, findet dabei eine geringfügige Abspaltbewegung des Glases nach unten statt. Das Glas, welches «abspaltet«, welches also nach unten strömt und rückwärts fließt, kann sich entweder mit dem durch die Pfeile 9 repräsentierten Strom gleich wieder in dem Bereich, in dem es »abgespalten« worden ist, wieder vereinigen, oder aber es bewegt sich tief in die unteren Bereiche der Konditionierzone 7 und strömt wieder in die Läuterzone zurück, woraufhin es rezirkuliert wird.

Bisher wurden die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Glasstromes, der durch die Pfeile 9 repräsentiert wird, teilweise dadurch gesteuert, daß die Ziehgeschwindigkeit an der Abziehstation reguliert wird, und teilweise dadurch, daß die Menge des im Raum oberhalb des Glases in der Läuterzone und in der Schmelzzone verbrannten Treibstoffes variiert wird, wodurch die Aufheizwirkung an verschiedenen Stellen entlang des langgestreckten Glaskörpers im Raum oberhalb des Glaskörpers geändert wird. Während durch dieses Verfahren kommerziell befriedigende Ergebnisse erzielt werden konnten und es noch weit verbreitet verwendet wird, erfordert es zweifellos eine extrem hohe Aufmerksamkeit seitens der die Wanne beobachtenden Überwachungspersonen. Außerdem ergeben sich dabei beträchtliche zufällige Veränderungen, die zu einer Verschlechterung der Qualität des Flachglases führen, beispielsweise Veränderungen im Heizwert des den Brennern zugeführten Brennstoffes, Veränderungen der aus dem Gemenge und dem Glas freigesetzten gasförmigen Bestandteile, wodurch es zu einer Ablenkung der Brennerflammen kommt, und schließlich eine Veränderung in der Zusammensetzung der Verbrennungsprodukte. All diese Faktoren beeinflussen die Temperaturbedingungen an jeder Stelle entlang des Hauptglasstromes von der Ladestation 4 zur Abziehstation 8.

Bei der Erfindung wird das Glas durch hindurchgeleiteten elektrischen Strom erwärmt, so daß sich in der Läuterzone 6 eine konvektiv ansteigende Steuersäule ergibt, die vom Boden der Wanne nach oben verläuft und im wesentlichen die gesamte Breite der Wanne einnimmt. Diese Steuersäule hat eine mehr oder weniger ebene Form, in der rechtwinklig zur Längsrichtung der Glaswanne liegenden Ebene gesehen. Während, wie dargestellt, in der Schmelzzone 3 in Längsrichtung mit Abstand angeordnete Elektrodenreihen a, b und c zur allgemeinen Erhitzung des Glases in dieser Zone vorgesehen sind, ist in der Läuterzone eine weitere Gruppe von Elektrodenreihen d, e, /und gzum Aufbau der gewünschten Steuersäule oder, wie bei dem speziellen, dargestellten Ausführungsbeispiel, einer Vielzahl derartiger Steuersäulen vorgesehen. Diese Anordnungen sind mit einem elektnschen Versorgungskreis, der nachfolgend noch beschrieben wird, verbunden, welcher zwischen aufeinanderfolgenden Elektrodenreihen eine Spannung aufrechterhält. Die durch die Steuc^rsäule gewährleistete Kontrolle über das Fließverhalten ermöglicht es, die in die Oberflächenschicht 2 eingeführte und in Richtung des Pfeiles 9 strömende Glasmenge sowie die Menge des in der entgegengesetzten Richtung strömenden Glases zu regulieren, letzteres

aus einem nachfolgend noch zu beschreibenden Grund. Die Elektrodenreihen in der Läuterzone 6 sind an den Grenzen einer Anzahl von Säulen angeordnet, vorzugsweise von drei Säulen, wobei die erste Säule I in Längsrichtung durch die Elektrodenanordnungen c/und e, die zweite Säule Il durch die Elektrodenanordnungen e und /und die dritte Säule III durch die Elektrodenanordnungen fund ^begrenzt ist.

Die an die Elektrodenreihen e und f angelegte Spannung wird auf einen Wert eingestellt, der in der Säule U eine höhere mittlere Glastemperatur im Vergleich zu der in der Säule I und III herrschenden gewährleistet, in jedem Fall durch die an die Elektrodenreihe d und e bzw. / und g angelegte Spannung gesteuert. Dementsprechend hat das Glas die Tendenz, in den Säulen I und III mit einer von der gesteuerten Temperatur innerhalb dieser Säulen abhängigen Strömungsrate nach unten zu strömen. In der Säule II versucht das Glas nach oben zu strömen. Das die Oberfläche erreichende Glas teilt sich dabei auf und fließt teilweise horizontal stromab, wie durch einen Pfeil It angezeigt, und verbindet sich mit dem durch die Pfeile 9 repräsentierten Strom. Ein anderer Teil fließt horizontal stromauf, dargestellt durch den Pfeil 12, in Richtung auf die Schmelzzone. Eine weitere Kontrolle der Glasmenge, die sich mit dem durch die Pfeile 9 repräsentierten Strom aus dem durch den Pfeil 11 repräsentierten Strom verbindet, wird natürlich durch die Steuerung der Temperatur der Säule III erzielt, durch weiche die Glasmenge kontrolliert wird, welche sich von dem Strom 11 in der durch die Pfeile 13 repräsentierten Weise nach unten abspaltet. In ähnlicher Weise wird die sich von dem durch den Pfeil 12 in Form des durch die Pfeile 14 repräsentierten Stromes abspaltende Strömung durch Einstellung der Temperatur in der Säule I gesteuert

In vielen Fällen reicht das Vorhandensein der Strömung 12 allein aus, um zu verhindern, daß ungeschmolzenes Gemenge 5 in die Läuterzone gelangt. Dies läßt sich jedoch erforderlichenfalls dadurch unterstützen, daß ein nach oben gerichteter Konvektionsstrom erzeugt wird, welcher in der Nachbarschaft der Elektrodenreihe d entspringt und durch den Pfeil 15 repräsentiert ist In dem Fall, daß diese sich jedoch als ungeeignet herausstellt, läßt sich durch eine mechanische Barriere das Stromabwandern von Gemengebestandteilen verhindert Schematisch ist eine derartige Oberflächenbarriere bei 18 gezeigt

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet, daß die Glasströmung in Richtung auf die Abziehstation in der Oberflächenschicht mit einer beträchlich größeren Rate erfolgt als die Strömung, welche erforderlich ist um das Abziehen zur Herstellung des Flachglases zu ermöglichen, so daß also die überschüssige Strömung sich nach unten abspaltet und rezirkuliert Die in der Oberflächenschicht aufgebaute Strömungsgeschwindigkeit unterstützt die Verlängerung jedweder Streifen oder Schichten, die infolge von Variationen in der Zusammensetzung existieren können, beispielsweise mangelnde Homogenität des Glases in Ebenen parallel zur Oberfläche des Glases. Dies ist die Bedingung, welche erwünscht ist, um die Gefahr von Schichtungen oder Streifen mit Längswellung im Flachglas auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Strömungssteuersäulen I, II, III lassen sich bei einer Glasschmelzwanne Verwendern, bei der die Erwärmung des Glaskörpers 1 vollständig durch elektrischen Strom erfolgt, welcher mittels Elektrodenreihen, beispielsweise mittels der Anordnungen d bis g, durch den Glaskörper geleitet wird. Es ist jedoch zu beachten, daß wie bereits erwähnt, eine Hilfsheizung mittels Brennern im Raum oberhalb des Glases in der '■> Läuterzone 6 sowie in der Schmelzzone vorgesehen sein kann.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, ist bei dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel eine langgestreckte, rechteckige Wanne mit einem Boden 20, Seitenwandungen 21 und

ίο Stirnwandungen 22 und 23 vorgesehen. Wenn hohe Durchsätze gewünscht werden, beispielsweise in der Größenordnung von 4001 pro Tag, hat die Wanne Abmessungen von etwa 49 bis 58 m in der Länge, 9 min der Breite und etwa 1,44 m in der Tiefe. Die

r> Tiefenabmessung wird dabei vom Boden der Wanne zum normalen Oberfiächenspiegei des Giases gemessen. Diese Abmessungen dienen lediglich zur Erläuterung des Ausführungsbeispieles, jedoch wird allgemein angenommen, daß die Wanne insgesamt vier- bis

2(i sechsmal so lang wie breit ist Die normale Tiefe des Glases kann in einem Bereich von ¹Ao bis ¹A der Brehe der Wanne liegen. Ein Endabschnitt der Wanne dient als Schmelzzone, ein Mittelabschnitt als Läuterzone und ein weiterer Endabschnitt als Konditionierzone, wie durch die jeweiligen Bezugszeichen 3, 6 und 7 angezeigt ist. Gemenge wird der Schmelzzone vorzugsweise durch Gemengeförderer zugeführt, welche das Gemenge einheitlich über die Oberfläche der Glasschmelze verteilen. Das normale Niveau der Oberfläche des geschmolzenen Glaskörpers in der Wanne ist durch die Linie 26 angedeutet Oberhalb der Schmelzzone weist der Glasschmelzofen ein Dach 27 auf.

Wie bereits erwähnt, kann die Trennung zwischen der Schmelzzone und der Läuterzone in vielen Fällen allein durch die Einstellung des gewünschten Strömungsmusters des Glases bewirkt werden. Vorzugsweise ist die Wanne jedoch mit der Oberflächenbarriere 18 ausgestattet. Diese Barriere kann als Brücke oder Balken ausgebildet sein, die bzw. der sich über die gesamte Breite des Behälters oder der Wanne erstreckt und im Querschnitt U-förmig ist. Die Oberflächenbarriere weist eine horizontale Wandung 29 und in Längsrichtung mit Abstand angeordnete vertikale Wandungen 30 und 31 auf, wobei die vertikale Wandung 30 mit dem aufgehängten Dach 27 verbunden und davon abgestützt sein kann. Zusätzlich oder alternativ können die Brücke oder der Balken unabhängig an ihren Enden an seitlich der Seitenwandungen 21 der Wanne liegenden Stellen abgestützt werden. Die Oberflächenbarriere weist weiterhin eine sich nach unten erstreckende Rippe auf, die vorzugsweise als von der horizontalen Wandung strukturell getrenntes Element ausgebildet ist. Die Rippe kann durch den unteren Abschnitt eines langgestreckten, plattenförmigen Bauteils 32 ausgebil-

det sein, welcher durch eine öffnung in der horizontalen Wandung, vorspringt und gegebenenfalls mit Einrichtungen zur Höhenverstellung der Rippe versehen ist Es ist zu beachten, daß, während die Unterfläche 33 des Bodens normalerweise einen geringen Abstand gegenüber dem Glasniveau 26 hat, die Rippe nach unten in das Glas hinein vorspringt Die vertikale Abmessung des Zwischenraumes zwischen dem Glasniveau 26 und der Unterfläche 33 reicht nicht aus, um ein Wandern von schwimmendem Gemenge zwischen der Schmelzzone

(·'< und der Läuterzone zu gewährleisten. Falls jedoch kleine Partikel unter der Unterfläche 33 hindurchschlüpfen sollten, so werden sie durch die nach unter vorspringende Rippe wirksam festgehalten.

Am Übergang zwischen der Läuterzone und der Konditionierzone ist eine Schirmwand 34 angeordnet, welche sich über den oberhalb des normalen Glasniveaus 26 liegenden Raum zwischen dem Glasniveau und einem Dach 35 erstreckt. Das Dach kann entweder nur die Läuterzone und die Konditionierzone 6 bzw. 7 oder, in einigen Fällen, auch alle drei Zonen 3, 6 und 7 überspannen. Die untere Randfläche 36 der Schirmwand liegt auf einem Niveau, welches sich leicht oberhalb des Niveaus der Unterfläche 33 befindet. Die Funktion der Schirmwand besteht darin, den oberhalb des Glases liegenden Kammerabschnitt 38 der Konditionierzone von dem oberhalb des Glases liegenden Kammerabschnitt 37 der Läuterzone, in der Heizeinrichtungen, wie beispielsweise mit fossilen Brennstoffen arbeitende Brenner oder elektrisch beheizte Strahlungselemente, angeordnet sein können, zu isolieren.

Der Zweck für Konditionierzone besteht darin, sicherzustellen, daß das Glas (wenigstens in seinen Oberflächenschichten) die gewünschte Temperatur für die Zeit, in der es die Ziehstation erreicht, annimmt (diese Temperatur ist niedriger als die in der Läuterzone herrschende Temperatur). Während in der Konditionierzone keine Elektrodenreihen und keine oberhalb des Glases angeordneten Heizeinrichtungen vorgesehen sind, wird dem Glas dort etwas Wärme durch Wärmeleitung durch das Glas hindurch aus der angrenzenden Läuterzone zugeführt Auch kann die Schirmwand 34 vertikal verstellbar ausgebildet sein, so daß der Spalt zwischen ihrer Unterkante und der Oberfläche des Glases vergrößert werden kann, um zu ermöglichen, daß oberhalb des Glases Wärme von dem Kammerabschnitt 37 in den Kammerabschnitt 38 übertragen wird. Am Ende der Konditionierzone sind Einrichtungen zum Begrenzen der Abziehstation 8 vorgesehen, beispielsweise ein Auslaß 39, der zu einem Tunnel 40 führen kann, der, wie gezeigt, weniger breit ist als die Wanne. Die Auslässe können sich aber auch über die volle Breite der Wanne erstrecken, wenn dies wünschenswert erscheint.

Jede Elektrodenreihe e, d, e, f und g besteht aus Elektrodenstäben, die vom Boden 20 der Wanne nach oben vorspringen wobei vorzugsweise strukturell getrennte Blöcke für die jeweiligen Elektroden im Boden vorgesehen sind. Diese Blöcke weisen Öffnungen auf, durch welche die Elektrodenstäbe ragen, und bestehen aus einem Material, welches erosionsbeständiger ist als der übrige Teil der Bodenwandung. Die Elektrodenanordnungen sind in Längsrichtung mit Abstand angeordnet und in der nachfolgend beschriebenen Weise mit einem Hauptversorgungskreis verbunden, der zum Hindurchleiten von elektrischem Strom durch das Glas in Längsrichtung der Wanne vorgesehen ist. Es ist zu beachten, daß die Elektrodenreihen, welche sich in der Schmelzzone befinden, das Hindurchleiten von Strom durch im wesentlichen den gesamten geschmolzenen Glaskörper, der sich in der Schmelzzone befindet, gewährleisten.

In der Läuterzone ist die Endelektrodenreihe g in Längsrichtung von der Schinnwand um eine Strecke entfernt angeordnet, die etwa gleich der Distanz zwischen den aufeinanderfolgenden Elektrodenreihen ist

Wenn m der Läuterzone dem oberhalb der Glasoberfläche liegenden Kammerabschnitt 37 zusätzlich Wärme zugeführt werden soll, kann dies durch Brenner erfolgen, beispielsweise durch Brenner 41a, 42a, welche durch Öffnungen 41 und 42 vorspringen.

Ein Hauptversorgungskreis zum Zuführen eines Haupt-Wechselstromes zu den Elektrodenreihen im wesentlichen in Längsrichtung des Ofens ist in Fig.4 gezeigt. Dieser Hauptversorgungskreis weist zwei dreiphasige Transformatoren auf, von denen nur die Sekundärwicklungen gezeigt sind. Die Sekundärwicklungen sind deltaartig verbunden. Die Spannungen, die über den Windungen LiA, LIA, bzw. L3A entstehen, sind in Phase mit denen über den Windungen L 1, L 2 und L 3, wobei die Anschlüsse der beiden Deltakonfigurationen in der gezeigten Weise mit den Elektrodenanordnungen verbunden sind.

Zum Regulieren der auf das Glas zwischen jedem Paar aufeinanderfolgenden Elektrodenanordnungen aufgegebenen Spannung sind Regeleinrichtungen, beispielsweise variable, sättigbarc Drossein, in Serie mit den Leitern des Versorgungskreises, welcher die jeweiligen Anordnungen versorgt, geschaltet Sättigbare Drosseln al bis g 1 sind in Serie mit den jeweiligen Elektrodenreihen a bis g geschaltet. Einige dieser sättigbaren, einstellbaren Drosseln können weggelassen werden, ohne daß die Möglichkeit zur Einstellung der individuellen Spannung, die an jedem Paar in Längsrichtung aufeinanderfolgender Elektrodenreihen anliegt, eingeschränkt würde, wenn dies erwünscht ist.

Aus der vorgegebenen Beschreibung ergibt sich, daß die Einstellung der sättigbaren Drossel d\, el, f\ und g 1 dazu dient, das durch die Pfeile in F i g. 1 gezeigte und bereits diskutierte gewünschte Strömungsmuster zu erzeugen. In ähnlicher Weise ließe sich der Strom, der der Elektrodenreihe d zugeführt wird, durch die zugeordnete sättigbare Drossel so einstellen, daß sich eine Konvektionsströmung ergäbe, wie sie durch den Pfeil 15 repräsentiert ist, wenn dies erforderlich werden sollte.

Jede der Elektrodenreihen, insbesondere aber diejenigen, welche zur Erzeugung eines nach oben gerichteten Konvektionsstromes dienen, beispielsweise die Anordnung d oder die Anordnung e und f, können in dieser Funktion durch die Verbindung mit einem Hilfsversorgungskreis einer der in den Fig.5 bis 11 gezeigten Ausführungsform unterstützt werden. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Darstellung wird angenommen, daß ein derartiger Kreis mit der Elektrodenreihe d (oder mit einer modifizierten zweireihigen Anordnung) in Verbindung steht Es ist jedoch klar, daß all diese Anordnungen in gleicher Weise auch bei beliebigen Elektrodenreihen insbesondere bei der Elektrodenreihe e und f, angewendet werden können.

Im folgenden wird zunächst auf Fig.5 Bezug genommen. Die Elektrode d, welche unterhalb der Oberflächenbarriere 18 liegt, wird mit einem Hilfsversorgungskreis verbunden, der Transformatoren Π aufweist Die Primärwindungen dieser Transformatoren werden parallel zueinander von zwei Leitungen 50 und 51 abgeführt Die Leitungen 50 und 51 werden vorzugsweise fiber Steuereinrichtungen, beispielsweise über eine variable, stättigbare Drossel e/2, von einer geeigneten einphasigen Wechselstromquelle, die mit den Anschlüssen Ti, Ti verbunden wird, mit Strom versorgt Die Sekundärwindungen der Transformatoren Ti sind miteinander und bezüglich der jeweiligen Elektroden in der Reihe d in Serie geschaltet Die äußersten Elektroden sind mit den beiden äußeren Anschlüssen der Endtransformatoren Ti verbunden, während die übrigen Elektroden mit den Verbindungsstellen der Reihen, welche mit den Sekundärwindungen verbunden sind, in Verbindung stehen. Die zwischen

benachbarten Elektroden der Reihe d entstehende Spannung bewirkt einen elektrischen Hilfsstrom zwischen diesen Elektroden. Die Pfeile 52 zeigen die Richtungen der momentanen elektrischen Ströme (in einem Halbzyklus des Hilfsstromes) zwischen den ■> Elektroden der Eleklrodenreihe dan.

Der Hauptversorgungskreis kann die in Fig.4 gezeigte Form haben. Die Leitungen 54 sind, wie in F i g. 5 gezeigt, mittels Leitungen 55 zu zentralen Abgreifpunkten an den Sekundärwindungen der Transformatoren Tl geführt. Die Längsströmung des Hauptstromes (elektrisch) zwischen der Anordnung d und den Anordnungen c und e wird durch die über die Windungen L 3 und L 3A entstehenden Spannungen der Transformatoren des Hauptversorgungskreises gewährleistet. Die durch die jeweiligen Transformatoren Ti zwischen den aufeinanderfolgenden Elektroden angelegten Spannungen können verstellbar sein, beispielsweise durch Abgreifen der Primärwindungen, wodurch es ermöglicht wird, daß die über die Zone, in welcher die Anordnung liegt, erzeugte Wärme in der erforderlichen Weise variiert werden kann. Vorzugsweise steht die Spannung, welche auf die Leitungen 50, 51 des Hilfsversorgungskreises aufgegeben wird, relptiv zu der über L 3, L 3A entwickelten Spannung in einer derartigen Phasenbeziehung, daß der Hilfsstrom und der Hauptstrom in Phasenquadratur stehen, oder wenigstens angenähert.

Bei den in den Fig. 6 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispielen tragen Teile, die den bereits beschriebenen entsprechen, gleiche Bezugszeichen, so daß auch die vorstehende Beschreibung hierauf anwendbar ist.

Bei dem in Fig.6 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Hilfsversorgungskreis Transformatoren T2 auf, deren Primärwindungen, wie vorhin, aus Leitungen 50 und 51 mit elektrischem Strom beaufschlagt werden. Die Sekundärwindungen dieser Transformatoren sind jedoch zwischen alternierenden Elektroden in der Anordnung dund dem Leiter 54 des Hauptversorgungskreises in Serie geschaltet Durch diese Anordnung bildet jedei Transformator T2 einen Hilfsstrom, dessen momentane Richtung durch Pfeile 52 zwischen einer Gruppe von Elektroden in der Elektrodenreihe d dargestellt ist

Bei dem in F i g. 7 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel 4s ersetzen die Transformatoren T3 den Transformator 7Ί. Sie unterscheiden sich von letzterem darin, daß anstelle eines zentralen Abgriffes der Sekundärwindung letztere eine zentral abgreifende Spule L 4 aufweist, welche parallel geschaltet ist und deren Mittelabgriff mit der Leitung 54 des Hauptversorgungskreises in Verbindung steht Diese Anordnung kann die Verwendung einer einfacheren Konstruktion des Transformators T3, verglichen mit Tl, ermöglichen.

Bei dem in F i g. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel wird anstelle der einzelnen Transformatoren Tl von F i g. 4 ein einziger Transformator Tl verwendet Die Sekundärwindungen des einzigen Transformators Tl sind an ihren Enden mit Leitungen 56 und 57 verbunden, die jeweils mit alternierend angeordneten Elektroden in der ω Reihe t/in Verbindung stehen.

Bei dem in Fig.9 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Elektrodenreihe zwei Einzelreihen anstelle einer einzigen Reihe auf, welche be\dl,d2 gezeigt sind.

Die durch die Anordnungen dl, dl eingenommenen Stellungen können der durch eine der Einzelanordnungen d bis g in Fig.2 eingenommenen Stellung entsprechen. Ein einziger Transformator d\ ist mit seiner Sekundärwindung mit Leitungen 56, 57 verbunden, die wiederum jeweils mit den Elektroden der Reihe dl, d2 in Verbindung stehen. Die Strömur.gsrichtung des Hilfsstromes innerhalb der Reihe (über einen Halbzyklus) ist schematisch durch die Pfeile 52 gezeigt. Hier handelt es sich um einen Strömungsweg in Zick-Zack-Konfiguration. Der Transformator Tl kann eine zentral abgegriffene Sekundärwindung haben, welche so mit einer Leitung 54 des Hauptversorgungskreises in Verbindung steht. Alternativ hierzu kann die Leitung 54 des Hauptversorgungskreises als eine der beiden Leitungen 56,57 verwendet werden, wobei dann kein Mittelabgriff erforderlich ist. Eine Anordnung dieser Art ist bei dem in F i g. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel verwirklicht wo die Leitung, die mit der Reihe d 2 der Elektrodenreihe in Verbindung steht, die Leitung 54 des Kaupiversorgungskreises ist.

Bei dem in F i g. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Elektrodenreihe zwei Einzelreihen von Elektroden dl, d2 auf. Der Hilfsversorgungskreis weist einen dreiphasigen Transformator auf, dessen Primärwicklungen mit einer dreiphasigen Stromquelle vorzugsweise über Regeleinrichtungen, beispielsweise variable sättigbare Drosseln c/3, d4, d5, in Verbindung stehen. Die Sekundärwicklungen L 5, L 6, L 7 sind sternförmig verbunden und stehen an ihren äußeren Enden mit Leitungen 58, 59, 60 in Verbindung. Die Elektroden in den Reihen dl, d2, die in den Flächen gleichseitiger Dreiecke angeordnet sind, sind jeweils mit den Leitungen 58, 59, 60, wie gezeigt, verbunden. Der Hilfsstrom (in einem Halbzyklus) fließt in Richtung der Pfeile 52.

Es liegt auf der Hand, daß bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ein einziger Transformator zur Zuführung des Hilfsstromes zu den Elektroden jeder Reihe, wie bei einigen der Ausführungsbeispiele gezeigt, verwendet werden kann. Alternativ hierzu können auch dann, wenn die Hilfsstromzuführung einphasig ist einzelne Transformatoren zur Beaufschlagung eines Elektrodenpaares (wie bei einigen der Ausführungsbeispiele) verwendet werden. Im Falle eines dreiphasigen Versorgungsstromes können einzelne einphasige Transformatoren zur Beaufschlagung dreier Elektroden verwendet werden. Auch ist innerhalb des Erfindungsgedankens vorgesehen, eine Vielzahl von Transformatoren zur Versorgung einer Gruppe von Elektroden vorzusehen, welche mehr als zwei Elektroden umfaßt und zwar für eine einphasige Wechselstromversorgung. Auch können mehr als drei Elektroden innerhalb jeder Gruppe für eine dreiphasige Wechselstromversorgung vorgesehen sein, falls dies erwünscht ist Diese Gruppen von Elektroden nehmen jeweils entsprechende Abschnitte der Länge der Reihe ein.

Drei der in der Schmelzzone angeordneten Reihen a, b, c, werden in Kombination mit der Anordnung d normalerweise als Heizeinrichtung für die Schmelzzone verwendet Mit Brennstoff arbeitende Brenner, wie bei 43 gezeigt, werden zu Anfang verwendet Es liegt jedoch auf der Hand, daß in einigen Fällen auch die Hauptheizungseinrichtungen für die Schmelzzone mit Brennstoff arbeitende Brenner, wie bei 43 gezeigt, sein können, wie bei einem normalen, brennstoffbeheizten Ofen. Im erstgenannten Fall können die Brenner zurückgezogen werden, sobald ein Körper aus geschmolzenem Glas in der Schmelzzone hergestellt worden ist Alternativ hierzu kann auch die Brennstoffzufuhr zu den Brennarn abgestellt werden, woraufhin

dann die gesamte Behe ;sung durch die Zufuhr von elektrischem Strom zu den Elektrodenreihen a bis d erfolgt. Für einen Durchsatz der weiter oben genannten Größe können die Transformatoren, deren Sekundärwindungen bei Li, L2, L3 gezeigt sind, separate Transformatoren sein, welche gemeinsam dem geschmolzenen Glaskörper in der Schmelzzone annähernd 11 200 kW zuführen, wodurch am Ende der Schmelzzone eine Oberftächentemperatuir von annähernd 1430°C erzeugt wird.

Wenn die Schmelzzone als Kammer mit kalten, darüber befindlichem Raum betrieben wird, indem schwimmendes Gemenge die Oberfläche des geschmolzenen Glaskörpers bedeckt, läßt sich hierdurch die Menge aus Sulfaten, welche normalerweise dem Glas is zugesetzt werden, auf einen sehr geringen Betrag reduzieren, wodurch Aufkochprobleme weitgehend vermieden werden.

Unter Anfangsbedingungen können die Brenner 41, 42 im Kammerabschnitl 37 oberhalb des normalen Glasniveaus in der Läuterzone etwa 10x10* BTU pro Stunde als nutzbare Wärmeenergie erzeugen. Anschließend kann die Brennstoffzufuhr zu diesen Brennern vollständig abgestellt oder reduziert werden, so daß im letztgenannten Fall die zugeführte Wärmemenge dem vom oberen Teil des Ofens in der Läuterzone verlorengehenden Wärniebetrag entspricht. An der Auslaßstation 39 hat das Glas sich dann auf eine Temperatur von annähernd 1200⁰C abgekühlt.

Die in der Läuterzone zwischen den Elektrodenrei hen e, f und g zugefühirte elektrische Energie kann typischerweise in der G irößenordnung von 4500 kW liegen.

Wie bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits erwähnt wurde, wird die Spannung über die Säulen I₁ II, III (und, wenn erforderlich, liie Spannungen zwischen den einzelnen Elektroden jeder Reihe d, e oder f, die mit einem Hilfsversorgungskreis verbunden ist, wie diejenigen der Fig. 5 bis 11) so eingestellt, daß das durch die Pfeile in F i g. 1 dargestellte gewünschte Strömungsmuster erreicht wird. Allgemein sollte die Differenz zwischen der mittleren Temperatur der Säule II und den Säulen 1 und III im Bereich von 0 bis 25°C liegen. Bei vielen Anwendungszwecken wird sich das gewünschte Strömungsmuster eher dadurch erzielen lassen, daß eine Temperaturdifferenz im unteren Abschnitt des vorstehend genannten Temperaturbereiches gewählt wird.

Es ist klar, daß der weiter oben angegebene Rahmen einer typischen Betriebsweise bei einem Durchsatz von etwa 400 t pro Tag entspricht, und in geeigneter Weise variiert werden kann, je nach den Anforderungen, wie sie der gewünschte Durchsatz und die unterschiedliche Glaszusammensetzung stellen.

Zum Zuführen von Gemenge kann eine Gemenge-Ladevorrichtung vorgesehen sein, welche Gemengematerial im wesentlichen auf die gesamte Oberfläche des Glases in der Schmelzkammer verteilt. In manchen Fällen kann es jedoch wünschenswert oder vorteilhaft sein, Gemenge nur bestimmten Bereichen dieser Oberfläche zuzuführen, beispielsweise am Ende der Schmelzkammer in nächster Nähe der Endwandung 22. In diesem Fall kann es unpraktisch sein, dem aufgegebenen Gemengematerial des Gemenges mit hinreichend hoher Rate zu gewährleisten, so daß in diesen Fällen die genannten Brenner die erforderliche zusätzliche Wärme zuführen können.

In der Schmelzzone sowie in der Läuterzone kann natürlich eine Grund- oder Hauptheizung mittels brennstoffgespeister Brenner vorgesehen sein, wie sie vorstehend beschrieben wurden, wobei die Elektrodenreihen in der Läuterzone zum Regeln der Glasströmung verwendet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Glasschmelzwanne mit in der Läuterzone vorgesehenen Elektrodeneinrichtungen zum Zufüh- "> ren von elektrischem Wechselstrom zum Glas, welche wenigstens zwei mit Längsabstand angeord · nete Elektrodenreihen aufweisen, von denen jede Elektroden umfaßt, die von der Bodenwandung der Wanne vorstehen und sich im wesentlichen über die in gesamte Breite der Wanne erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei in Längsrichtung mit Abstand angeordnete Elektrodenreihen (d, e, f oder e, f, g) vorgesehen sind, zwischen denen sich wenigstens zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgende Steuersäulen (I, II, III) bilden; und daß der elektrische Versorgungskreis Regeleinrichtungen (d\, ei, f\ oder ei, Λ, g\) ium Variieren des in Längsrichtung durch eine Säule (II) relativ zu einer benachbarten Säule (I, III) hindurchgehenden elektrischen Stromes aufweist.

2. Glasschmelzwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeder der die aufsteigende Steuersäule (II) begrenzenden Elektro denreihen (e, f) jeweils derart mit getrennten Ausgängen des elektrischen Versorgungskreises verbunden sind, daß zwischen den einzelnen Elektroden der beiden Elektrodenreihen ein mittels separater Regeleinrichtungen (di) des elektrischen Versorgungskreises regelbarer elektrischer Strom κι fließt.

3. Glasschmelzwanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Oberfläche des Glases zwischen mindestens zwei beliebigen der aufeinanderfolgenden Zonen, nämlich der Schmelz-, ü Läuter- und Konditionierzone (3, 6, 7), eine mechanische Barriere oder mechanische Barrieren (18,34) vorgesehen ist bzw. sind.

4. Glasschmelzwanne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Schmelzzone w (3) und der Läuterzone (6) vorgesehene mechanische Barriere einen oberhalb der Oberfläche (26) des Glases gelegenen oberen Abschnitt (19,30,31) sowie einen höhenverstellbaren, eintauchbaren Abschnitt (32) aufweist. 4«;