DE2461700C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung von glasführenden Kanälen, Speisern und Speiserköpfen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung von glasführenden Kanälen, Speisern und Speiserköpfen

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DE2461700C3 DE2461700A DE2461700A DE2461700C3 DE 2461700 C3 DE2461700 C3 DE 2461700C3 DE 2461700 A DE2461700 A DE 2461700A DE 2461700 A DE2461700 A DE 2461700A DE 2461700 C3 DE2461700 C3 DE 2461700C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung von glasfUhrenden Kanälen, Speisern und Speiserköpfen, die aus unter hoher Temperatur stehendem feuerfestem, schmelzflüssig gegossenem, keramischen Material ausgeführt sind; sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist bereits bekannt, glasführende Kanäle, Speiser und Speiserköpfe durch in das Glasbad eingeführte Elektroden oder in die Kanalwand eingesetzte Elektroden (FR-PS 5 36 187) zu beheizen, die einen Strom durch das Glasbad leiten, so daß eine direkte Widerstandsbe-
,o heizung erfolgt
Die direkte Beheizung mit Elektroden weist aber den Nachteil auf, daß die abgegebene Energie an den Elektrodenspitzen konzentriert ist, das Glas dort stärker aufgeheizt wird und so thermische Inhomogeni-
iS täten entstehen können. Außerdem sind die Elektroden entweder reduzierend (Molybdän, Graphit) oder oxidierend (Zinnoxid), wodurch unerwünschte Verunreinigungen auftreten können. Außerdem kann es bei einer zu starken Beheizung durch einzelne Elektroden zu einer Blasenbildung im Bereich des Kontaktes zwischen dem Glas und der Elektrode kommen.
Ferner ist es bekannt das Glasbad durch indirekte Widerstandsbeheizung warm zu halten (FR-PS 5 36187, US-PS 23 IO 715). Dazu sind im oder außerhalb des
2s keramischen Materials Widerstandsheizdrähte verlegt Dieses Verfahren hat sich jedoch ebenfalls nicht bewährt da die Querschnitte dieser Widertiandsdrähte relativ klein sein müssen, um eine genügende Energiemenge aufnehmen zu können, andererseits aber bei den notwendigen Dauertemperaturen von etwa 13000C die Drähte zum Teil aufgrund der geringen Querschnitte frühzeitig zerstört werden. Als Sonderfall der indirekten Widerstandsheizung ist auch bekannt (US-PS 2310 715), bei Kanälen, deren Innenwand von einem Platinrohr gebildet wird, dieses Platinrohr selber als stromgespeistes Element zu benutzen. Dieses Vorgehen ist jedoch praktisch kaum durchführbar, da einerseits durch das Platinrohr erhebliche Kosten entstehen und andererseits das Platinrohr äußerst dünn und somit wenig fest ausgebildet sein müßte, damit die Energieaufnahme ausreichend groß ist
Schließlich ist auch bekannt (GB-PS 2 25 211), im Glasbad oder in elektrisch leitfähigen Teilen im keramischen Material des Kanals oder dergleichen Induktionsströme zu induzieren, die das Glasbad bzw. die leitfähigen Teile erwärmen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Heizleistung verhältnismäßig gering ist daß der Kanal oder dergleichen vollständig von einer Induktionswicklung umgeben sein muß und die Wärmeerzeugung ungünstig in der Mitte des Glasbades konzentriert ist so daß es zu thermischen Inhomogenitäten kommen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beheizung von fließendem Glas in Kanälen, Speisern und Speiserköpfen zu Finden, welche eine hohe Temperatufhömogenität des fließenden Glases einzustellen vermögen und welche weder die geringe Heizleistung und Störanfälligkeit der Widerstandsbeheizung aufweisen, noch Verunreinigungen und Gasbildung in dem Glas erzeugen und einen Abbrand verhindern.
Im weiteren sollen die bekannten und aufgeführten Nachteile der Speiserbeheizung vermieden werden und es soll unter Beschreiten eines neuen technischen Weges eine störungsunanfällige, zu bisher noch nicht erreichten Temperaturhomogenitäten führende und wirtschaftlich einsetzbare Speiserbeheizung gefunden werden, die weiterhin eine Anpassung an verschieden-
ste Glassorten und eine Temperaturanpassung an die verschiedensten Verarbeitungsbedingungen ohne Schwierigkeiten gestattet
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das feuerfeste Material als elektrischer Letter vom Heizstrom direkt durchflossen wird und die Stromführung des Heizstromes in eine Anzahl von getrennt regelbaren Stromkreisen aufgeteilt ist
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, daß jeder Stromkreis bei Aufnahme einer höheren als einer vorher bestimmten Leistung abschaltbar ist
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich vorteilhaft durch eine Anzahl von flachen Elektroden, die an das unter hoher Temperatur stehende feuerfeste Material angepreßt werden und die von gegeneinander unabhängigen Stromkreisen mit elektrischer Energie versorgt werden.
Zur leichten Regelung der einzelnen Stromkreise kann die Sekundärseite eines Trenn- uncL'oder Regeltransformator» zur Versorgung der jeweiligen unabhängigen Stromkreise in eine Anzahl galvanisch getrennter Spulen aufgeteilt sein, und jeder der Heizstromkreise kann ein Oberstromrelais oder eine Sicherung aufweisen, die den Stromkreis beim Oberschreiten einer bestimmten Leistungsaufnahme abschalten.
Mit der erfindungsgemäßen Speiserbeheizung ist es möglich, diesen als glasführenden Kanal im Rohrform auszubilden, der bis zu seinem Scheitelpunkt mit flüssigem Glas gefüllt ist und bei welchem die Elektroden das Rohrmaterial umspannende BäDder sind, wobei der Stromfluß jeweils von einem zum nächstfolgenden Band verläuft
Im Bereich von auftretenden Fugen sind die Bänder vorteilhaft geteilt oder liegen nicht an dem feuerfesten Material an, um eine Durchleitung des Stromes durch in den Fugen stehendes Glas zu verhindern.
Die Elektroden selbst können Bandform aufweisen, wobei ein Teil oder ein Ende des Bandes abgewinkelt ist und durch die das Feuerfestmaterial umgebende Isolation herausgeführt ist, so daß an diesen herausgeführten und relativ kühlen Enden ohne weiteres elektrische Leitungen zur Verbindung mit den Transformatoren angesetzt sein können.
Vorteilhaft können weiterhin die Elektroden dort am 4S dichtesten eingebaut sein und so dort am meisten Energie zuführen, wo die Temperatur des strömenden Glases am geringsten ist
Für den F&chmann überraschend Ut es also erfindungsgemäß möglich, mit einem technisch neuen Verfahren, nämlich der Verwendung des Feuerfestmaterials als Widerstands-Heizleiter eine verbesserte Speiserbeheizung durchzuführen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Speiser gemäß der Erfindung,
Fig.2 einen ähnlichen schematischen Querschnitt wie in F i g. 1, aber mit drei Elektroden,
Fig.3 einen entsprechenden Querschnitt wie in den F i g. 1 und 2, aber mit vier Elektroden und einem Transformator, der zwei Sekundärwicklungen aufweist,
F i g. 4 die Aufsicht und die Seitenansicht schematisch eines Speiserkanals mit Speiserkopf in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig.5 die Aufsicht schematisch sowie den Querschnitt durch einen Speiserkanal in Rohrform.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß das feuerfeste Material, speziell wenn es sich um schmelzflussig gegossene Materialien handelt, bei hohen Temperaturen leitend ist Das Verfahren eignet sich also für solche glasfahrenden Kanäle, Speiser und Speiserköpfe, bei denen diese Bedingung gegeben ist
Der Widerstand des feuerfesten Materials (branchenüblich Zac genannt) liegt bei den in Frage kommenden Temperaturen in einen>. glasfahrenden Kanal etwa fünfmal so hoch wie der Widerstand eines normalen Kalk-Natrium-Glases. Es ist also möglich, bei den üblichen Wandstärken in solchen Speiserkanälen (etwa 15 cm) Strom durch das feuerfeste Material hindurchzuschicken und dieses aufzuheizen. Zur Verwendung kommen dabei Spannungen, die zwischen 200 und 300 Volt liegen und die eine elektrische Isolation der'spannungsführenden Teile zum Schutz des Personals voraussetzen.
Die in Frage kommende Temperatur für das feuerfeste Material liegt bei mindestens 9000C, die glasführende Rinne muß also isoliert sein, um eine Temperaturdifferenz zwischen Außen- und Innenwand zu schaffen, die möglichst gering ist und auch die Außentemperatur oberhalb von 9000C einstellt
Gegen die Außenwand des feuerfesten Materials 1 einer zweckentsprechend ausgestalteten Speiserrinne oder eines entsprechenden Kanals oder Speiserkopfes werden zwischen die Isolierung 14 und das Feuerfestmaterial 1 Elektroden 2 angelegt Diese Elektroden 2 bestehen aus einem hochhitzebeständigem Material, z. B. das bekannte Heizleitermaterial »Aluchrom« oder andere hochlegierte Feuerfeststähle, z. B. hochlegierte Nickel-, Chrom- oder Molybdänstähle. Die Isolation aus bekannten Materialien ist zweckmäßig im Bereich der Elektroden 2 beweglich und kann durch Federn 4 gegen die Elektroden 2 gedrückt werden, so daß diese ihrerseits gegen das Feuerfestmaterial 1 gepreßt werden und so immer ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Elektroden 2 und dem Feuerfestmaterial 1 gewährleistet ist
Falls die Elektroden 2 unterhalb des Feuerfestmaterials 1 angebracht sind, so genügt der Anpreßdruck des Gewichtes des Feuerfestmaterials bzw. des glasführenden Kanals, um einen genügend guten Kontakt zu gewährleisten.
Die Elektroden 2 werden zweckmäßigerweise in Form eines länglichen Bandes ausgeführt, wobei ein Ende 3 durch die Isolation 14 hindurchgeführt wird und als Kontaktfahne dient, an welcher Leitungen 5 zur Zuführung elektrischer Energie angeschlossen werden können.
Zur gleichmäßigen Beheizung eines z. B. Speisers ist es erforderlich, die Elektroden 2 entsprechend der Form des Speisers so anzuordnen, daß eine möglichst gleichmäßige Erwärmung der Stellen erfolgt, an welchen normalerweise die Temperatur der Rinne am niedrigsten ist In diesen Bereichen werden also zweckmäßigerweise besonders viele Elektroden 2 angebracht sein oder die Elektroden 2 sind so gesetzt, daß entsprechende gewünschte Stromwege eingestellt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Strom den Weg des geringsten Widerstandes wählt und entsprechend den bekannten physikalischen Gesetzen also über die besonders erwärmten Bereiche oder über die kürzesten Wege fließt. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß bei diesem Material der Widerstand mit wachsender Temperatur sinkt
Gemäß den F i g. 1 bis 3 werden in einem oben
geöffneten Speiserkanal nahe dem Boden des Kanals Elektroden 2 mit ihren abgewinkelten Enden 3 angesetzt, die über Federn 4 angepreßt werden und wobei die Isolation 14 Wärmeverluste vermeidet und die Einstellung der Temperatur des Feuerfestmaterials 1 auf die richtige Höhe gewährleistet.
Den ungefähren Hauptstromweg bezeichnen Linien 15 und da der Widerstand des Glases, wie angeführt, wesentlich geringer ist als der des feuerfesten Materials, wird also ein gewisser Teil des Stromes durch das Glasbad selbst fließen.
Die Elektroden 2 sind hauptsächlich im unteren Bereich der Rinne angeordnet, um den unteren Bereich zu beheizen, da ohne weiteres ein Temperaturausgleich von unten nach oben, aber nicht von oben nach unten !5 erfolgt.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Beheizung liegt darin, daß die Platten gezielt so angesetzt werden können, daß jeder Bereich der Rinne aufgeheizt werden kann, wie aus den Zeichnungen klar to hervorgeht. Dabei kann die Energiedichte bzw. der Energiefluß im feuerfesten Material im Verhältnis zur Volumeneinheit sehr gering gehalten werden, da die mit den Elektroden 2 bedeckten Flächen beliebig groß gewählt werden können. Bei genügend guter Isolation ij kann die Rinnentemperatur beliebig hoch eingestellt werden bzw. es kann eine beliebige Temperaturverteilung eingestellt werden, so daß eine weitgehende Temperaturvergleichmäßigung im Speiser bzw. Speiserkopf oder anderem glasführenden Kanal erzwungen werden kann.
Gemäß Fig.4 kann über die gesamte Länge des Speiserkanals nebeneinander eine größere Anzahl von Elektroden 2 angesetzt werden, wobei der Stromfluß dort jeweils quer durch den Speiserkanal erfolgt Im Speiserkopf selbst ist eine ringförmige Elektrode 11 unterhalb des Ausflusses 10 angeordnet welche mit den rings um den Speiserkopf angeordneten Elektroden 2 zusammengeschaltet ist Es ist auf diese Weise leicht möglich, den sonst kühlsten Teil des Speisers, nämlich die Unterseite des Speiserkopfes entsprechend zu beheizen und Temperaturinhomogenitäten des ausfließenden Glases durch Abkühlung am Ausfluß zu vermeiden.
Es ist erfindungsgemäß zweckmäßig, die Beheizung eines Speisers oder Speiserkopfes in eine Anzahl von verschiedenen Zonen aufzuteilen, die jeweils von galvanisch getrennten Sekundärspulen unabhängig voneinander in getrennten Stromkreisen mit elektrischer Energie versorgt werden. Es ist dabei weiterhin zweckmäßig, den Widerstand zweier Parallelschaltungen annähernd gleich zu halten oder den Widerstand entsprechender, parallelliegender Heizkreise anzugleichen. Zu diesem Zweck kann die Sekundärseite eines Trenn- oder Regehransformators aus einer Anzahl von Sekundärspulen 6 bestehen, die über eine gemeinsame Primärspule 8 erregt werden, wobei gemäß dem Pfeil 7 angedeutet eine individuelle Regelung der verschiedenen Sekundärkreise möglich ist
Die Auslegung solcher Trenn- und Regeltransformatoren ist dem Fachmann bekannt und braucht daher nicht näher beschrieben zu werden.
Jeder der Heizkreise weist eine mit 9 bezeichnete Sicherung oder ein entsprechendes Oberstromrelais auf, welches den Heizkreis bei Aufnahme einer höheren, als einer vorher bestimmten Heizleistung abschaltet Es wird dadurch vermieden, daß einzelne Heizkreise überlastet werden und zu hohe Temperaturen einstellen.
Die Aufteilung der Beheizung in einer Anzahl von untereinander unabhängige Heizkreise und der Einsatz der Sicherungen 9 ist aber auch noch in dem Falle notwendig, falls auf Grund einer nie ausschließbaren Rißbildung im Feuerfestmaterial der einzelne Stromweg durch das Eindringen von Glas in den Riß beeinflußt würde.
Beim Eindringen von Glas in einen solchen Riß würde der Widerstand an dieser Stelle durch das eingedrungene Glas erheblich herabgesetzt. Es würde eine Energiekonzentration in den Riß und damit eine weitere Ausspülung und Vergrößerung des Risses folgen und der einzelne Heizkreis muß daher vor dem Eintreten einer solchen Störung sicher geschützt werden. Diesem sicheren Schutz dient die bereits beschriebene Aufteilung in viele einzelne Heizkreise, die einzeln abgesichert werden.
In den F i g. 1 bis 3 ist die Schaltung einzelner Heizkreise zu ersehen, wobei gemäß F i g. 1 von einer Sekundärspule über die Leitungen 5 und die Sicherung 9 zwei sich gegenüberliegende Elektroden 2 versorgt werden, gemäß F i g. 2 ebenfalls von einer Sekundärspule über die Leitungen 5 und die Sicherung 9 eine Mittelelektrode versorgt wird, die mit zwei sich ebenfalls gegenüberliegenden und miteinander verbundenen Elektroden 2 geschaltet ist und gemäß F i g. 3 ein Transformator mit zwei Sekundärspulen über die bereits genannten Leitungen und Sicherungen insgesamt fünf Elektroden versorgt. In diesem Fall ist die mittlere Elektrode ebenfalls den beiden äußeren Elektroden entgegengesetzt geschaltet und die beiden rechts und links von der Mittelelektrode angeordneten Elektroden werden von der zweiten Sekundärspule versorgt
Gemäß Fig.4 können eine größere Anzahl von Stromkreisen in Strömungsrichtung des ausfließenden Glases an einem Speiser hintereinander angeordnet sein, wobei jeweils ein Querdurchfluß des Stromes durch das feuerfeste Material und weiterhin auch durch das Glasbad erfolgt und jeweils vier Sekundärspulen regelbar von einer Primärspule erregt werden. Jeder der Kreise trägt selbstverständlich — auch in dem Fall, in dem es nicht eingezeichnet ist die üblichen Sicherungsorgane 9.
Auf den ersten Vierfach-Beheizungsbereich folgt ein zweiter entsprechender und es ist dann die Beheizung des Speiserkopfes mit der bereits beschriebenen Ringelektrode 11 angeschlossen. In diesem Falle ist die Schaltung so getroffen, daß der Strom beispielsweise von der Elektrode 2a zur Elektrode 2b fließen kann, von der wiederum der Strom nicht nur zur Elektrode 2a, sondern auch zur auf der anderen Seite danebenliegenden Elektrode Ic und zu der Ringelektrode 11 fließen kann.
Die Elektrode 2c kann wiederum einen Stromfluß zur Mittelelektrode 2d aufweisen. Nähere Einzelheiten gehen aus der F i g. 4 für den Fachmann selbstverständlich hervor.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann gemäß Fig.5 der Speiserkanal auch rohrförmig ausgebildet sein, wobei der Glasstand bis zur Scheitelhöhe des Rohres reicht und die Ausbildung eines Gaspolsters ausgeschlossen ist Die Elektroden 12 werden jetzt bandförmig ausgeführt und der StromfluS erfolgt jetzt immer von einer Elektrode 12 zu den beiden danebenliegenden Elektroden, soweit nicht die Bandelektrode 12 am Ende des Beheizungsbereiches angeordnet ist und damit nur ein einseitiger StromfluB
gemäß F i g. 5 möglich ist.
Auch hier ist wieder jeder Beheizungskreis getrennt abgesichert, um eine nachteilige übermäßige lokale Überhitzung zu vermeiden. Die Elektrodenbänder 12 bestehen aus dem gleichen hochwärmebeständigen Material, wie vorstehend beschrieben, und sie sind vorzugsweise dort ebenfalls geteilt, wo im Feuerfestma-
terial eine Fuge 13 vorliegt. Die Teilung wird von einer leitenden Verbindung überbrückt, es wird aber so verhindert, daß etwa in der Fuge befindliches Glas nachteilig die Ausbildung eines besonderen Strompfades hervorruft und damit die anhand von Rißbildungen beschriebenen Nachteile hervorruft.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Beheizung von glasführenden Kanälen, Speisern und Speiserköpfen, die aus unter hoher Temperatur stehendem, feuerfestem, schmelzflüssig gegossenem, keramischen Material ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material als elektrischer Leiter vom Heizstrom direkt durchflossen wird und die Stromführung des Heizstromes in eine Anzahl von getrennt regelbaren Stromkreisen aufgeteilt ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stromkreis bei Aufnahme einer höheren als einer vorher bestimmten Leistung abschaltbar ist
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl von flachen Elektroden (2), die an dem unter hoher Temperatur stehendem feuerfesten Material (1) angepreßt und von gegeneinander unabhängigen Stromkreisen (5, 6, 8) mit elektrischer Energie versorgt werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärseite eines Trenn- und/oder Regeltransformators (6,8) zur Versorgung der jeweiligen unabhängigen Stromkreise in einer Anzahl galvanisch getrennter Spulen (6) aufgeteilt ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Heizstromkreise (S, 6, 8) ein Oberstromrelais oder Sicherung (9) vorhanden ist das den Stromkreis beim Überschreiten einer bestimmten Leistungsaufnahme abschaltet
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speiser oder der glasführende Kanal als Rohr ausgebildet ist, das bis zu seinem Scheitelpunkt mit flüssigem Glas gefüllt ist und bei dem die Elektroden (2) das Rohrmaterial umspannende Bänder (12) sind, wobei der Stromfluß jeweils von einem zum nächstfolgenden Band (12) verläuft
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbänder (2, 12) im Bereich der Fugen (13) nicht an dem feuerfesten Material anliegen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2) Bandform besitzen und mindestens ein Ende (3) abgewinkelt ist, das aus der Isolation (14) herausstehen kann und an dem eine Stromleitung (5) angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 12) an der Stelle am dichtesten angeordnet sind, an der die Temperatur des Speisers oder des Kanals am geringsten ist
10. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß federnde Mittel (4) zum Anpressen der Elektroden (3) an das feuerfeste Material (1) vorhanden sind.
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