DE2538970A1

DE2538970A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmelzen von glas

Info

Publication number: DE2538970A1
Application number: DE19752538970
Authority: DE
Inventors: Philip Anthony Maunsell Gell; Douglas Graeme Hann
Original assignee: Elemelt Ltd
Current assignee: TECO/ELEMELT Ltd LONDON GB
Priority date: 1974-09-06
Filing date: 1975-09-02
Publication date: 1976-03-25
Also published as: US4000360A; CA1054662A; SE414398B; JPS5182308A; FR2288712B1; JPS5619292B2; GB1524517A; DE2538970C2; FR2288712A1; SE7509917L

Description

JiLEIiELT LIMITED, 27, Martin iiane, Gannon Street, London E.C.4-., England

Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Glas

Die Erfindung betrifft ein" Verfahren zum Schmelzen von Glas unter Verwendung eines Ofens mit einer einen geschmolzenen Glaskörper enthaltenden Wanne, welche eine Bodenv/andung sowie aufrechte Seitenwandungen und einen Auslaß aufweist, der so angeordnet ist, daß aus ihm Glas vom Boden der Wanne abgezogen v/erden kann, wobei die Wanne weiterhin voneinander getrennte, in horizontal axt Abstand angeordneten Bereichen der Wanne gelegene Heizzonen definierende Elektroden so^ie in ihrer Boden-Landung offene Kanäle aufweist, welch letztere einen

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Abzugs-Strömungsweg für das Glas bilden und einen Auslaßzweig 'aufweisen, v/elcher sich zwischen den Heizzonen und dem Auslaß erstreckt, x^obei a) feste Gemengematerialien zugeführt werden, welche die Oberfläche des geschmolzenen Glaskörpers in der Ofenwanne bedecken, b) der Glaskörper durch Zuführung von Wechselstrom zu den Elektroden erwärmt wird, und c) Glas entlang des Abzugsötrömungsweges durch den Auslaß abgezogen wird, soxvie einen Glasschmelzofen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Allgemein bezieht sich die Erfindung also auf die Erzeugung von geschmolzenem Glas, wobei es sich speziell um ein Verfahren zum Erzeugen geschmolzenen Glases sowie um einen Glasschmelzofen handelt, der sich zur Durchführung des Verfahrens eignet und bei dem dem Glas die erforderliche Wärme durch Hindurchleiten eines elektrischen Wechselstromes zugeführt wird.

Bei den bekannten Verfahren zum Schmelzen von Glas sowie bei den hierfür geeigneten Glasschmelzofen besteht ein Problem darin, daß das Glas in der Ofenwanne für eine vorgegebene Glaszusammensetzung und für einen gegebenen Durchsatz, d.h. also bezogen auf die Tonnage, die vom Ofen über eine vorgegebene Zeitdauer abgezogen v/erden soll, idealerweise auf einer spezifischen Temperatur oder Jedenfalls im Bereich einer derartigen Temperatur gehalten werden sollte, v/obei auch die Zeitdauer des Erwärmens in der Wanne zumindest annähernd auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden sollte. Es ist klar, daß die Verweilzeit für einen vorgegebenen Durchsatz durch die Wannengröße bestimmt ist. In vielen Fällen ist es erforderlich, geschmolzenes Glas mit

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unterschiedlichen Raten abzuziehen, je nach der Art des Glasverarbeitungsprosesses, für den das Glas benötigt wird. Da es unpraktikabel ist, das Volumen der Of enkaiamer zu ändern, ist es zwangsläufig erforderlich, infolge der variablen Nachfrage nach geschmolzenem Glas letzeres zu verschiedenen Zeiten nach unterschiedlichen Verweildauern innerhalb der Ofenwanne abzuziehen

allgemeinen xfird die Größe der Ofenwanne auf den maximalen Durchsatz, den der Ofen bewältigen soll, abgestimmt, um sicherzustellen, daß sich das Glas, welches am Verwendungspunkt anlangt, in einem hinreichend geläuterten Zustand befindet. Jede Änderung der Durchsatsrate besteht also logischerweise in einer Herabsetzung des Durchsatzes, mit dem Resultat, daß das Glas in der Ofenwanne oder Ofenkammer länger verweilt, als es idealerweise der Fall sein sollte. Wenn die Verweilzeit infolge des reduzierten Einsatzes ansteigt, treten verschiedene unerwünschte Effekte auf. Zunächst einmal verdünnt sich, xirenn nicht die Glastemperatur im Ofen herabgesetzt wird, die Dicke der Gemengeschicht auf dem geschmolzenen Glaskörper. Venn die Gemengeschicht rascher als üblich in den geschmol-Z3nen Zustand übergeführt wird, so geht der Isoliereffekt, vxelcher durch die Gemengeschicht auf dem geschmolzenen Glaskörper bewirkt wird, über einen Teil der oder aber über die gesamte Oberfläche der Vanne verloren. Wird aber die Temperatur des Glases in der Oienkammer reduziert, so besteht das Risiko, daß im geschmolzenen Glaskörper Turbulenzen auftreten, wodurch wiederum die Tendenz besteht, daß sich festes Gemengematerial in den Schmelzkörper einmischt anstatt daß,

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wie erwünscht, die Gemengeschicht langsam von der Unterseite her aufschmilzt.

Zusätzlich tritt noch der Effekt auf, daß'dann, wenn ein Teil oder aber die gesamte Gemengeschicht verschwunden ist, die Umgebungstemperatur im Raum oberhalb des geschmolzenen Glaskörpers auf einen Wert ansteigen kann, bei dem die Lebensdauer oder aber zumindest die befriedigende Wirkungsweise des Gemengeförderers, welcher das Gemenge auf die Glasoberfläche ausbreitet, beeinträchtigt xverden.

Es ist also erforderlich, bei Durchsätzen, die unterhalb des maximalen Durchsatzes liegen, für den der Ofen ausgelegt ist, die Temperatur des geschmolzenen Glaskörpers in der Ofenkammer oder Ofenwanne zu reduzieren.

Das Abziehen des geschmolzenen Glases aus dem Glaskörper erfolgt vorteilhafterweise in der Art, daß Glas vom unteren Teil des Glaskörpers über einen so breiten Bereich wie möglich abgezogen wird. Dementsprechend sind vorzugsweise Abzugseinrichtungen vorgesehen, welche dieses Resultat erbringen. Beispielsweise kann die Abzugseinrichtung einen Auslaß im unteren Teil einer der Umfangswandungen, welche die seitliche Begrenzung des geschmolzenen Glaskörpers bilden, aufweisen. Die Bodenwandung der Wanne, welche den geschmolzenen Glaskörper enthält, kann ein System von Kanälen aufweisen, die zum Auslaß führen und einen Abzugs-Strömungsweg bilden, der sicherstellt, daß Glas vom unteren Teil des Glaskörpers über einen breiten Bereich abgezogen wird.

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Venn die Viskosität des Glases durch eine Herabsetzung der Temperatur abgesenkt wird, so wird das Muster der zum Auslaß gerichteten Strömung gestört. Insbesondere besteht für Teile des Glases, die im geschmolzenen Glaskörper in der Nähe und insbesondere oberhalb des Abzugs-Strömungsweges liegen, die Tendenz, in die Abzugsströmung hineingezogen zu werden, ein Effekt , der bei der idealen Betriebstemperatur nicht auftritt. Es besteht also das Risiko, daß in unzureichendem Maße geläutertes Glas oder Glas, weiches feste Gemengeteile enthält, von einem dberflächennahen Bereich des Glaskörpers in der Nähe des Auslasses aus in den Abzugs-Strömungsweg hineingezogen wird.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Lösung des vorstehend skizzierten Problems, wie es bei Glasschmelzofen auftritt, die in der US-PS 3 757 020 beschrieben sind. Bei dem dort beschriebenen Glaschmelzofen sind in der Ofenkammer oder Ofenwanne Elektrodeneinrichtungen vorgesehen, welche jeweils Heizzonen bilden, die sich in horizontal mit Abstand angeordneten Bereichen der Wanne befinden. Zwischen den Heizzonen existiert eine Zwischenzone, welche teilweise durch die Heizzonen und teilweise durch Abschnitte der aufrechten Umfangswandungen der Wanne begrenzt ist. Kanäle 'bilden einen Abzugs-Strömungsx^eg in der Bodenwandung der Kammer. Die Kanäle gewährleisten eine Abzugs strömung vom unteren Teil jeder der Heizzonen zur Zwischenzone, wo sich die beiden einander entgegengerichteten Abzugsströmungen treffen. Von dort führt eine weitere Abzugsströmung entlang des unteren Teiles des Zwischenbereiches oder der Zwischenzone zu einem

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Auslaß, der im unteren Teil einer der Umfangswandabschnitte gelegen ist, welche eine Begrenzung in der Zwischenzone "bilden.

Wenn der Ofen so betrieben wird, daß die Temperatur des geschmolzenen Glaskörpers in den Heizzonen durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes angehoben wird, wobei im Zwischenbereich oder in der Zwischenzone das Anheben der Temperatur durch Wärmeübertragung erfolgt, bis schließlich die ideale Betriebstemperatur oder eine Temperatur im Bereich der idealen Betriebstemperatur erreicht ist, erfolgt das Abziehen des Glases in der beschriebenen Form von Stellen aus, die über einen weiten Bereich des unteren Abschnittes des geschmolzenen Glaskörpers verteilt sind. Das abgezogene Glas wird durch im wesentlichen in der Ofenwanne selbst von oben nach unten strömendes Glas ersetzt, welches dadurch erzeugt wird, daß die Gemengedecke von der Unterseite aus aufschmilzt. Diese Anordnung hat unter zwei Gesichtspunkten besondere Vorteile. Zunächst einmal resultiert, wenn Glas in den Schichten nahe der Oberfläche des Glaskörpers in den Abzugsstrom hineingezogen wird, die [Datsache, daß die Abzugsströmung aus den horizontal mit Abstand angeordneten Heizzonen in einander entgegengesetzten Richtungen stattfindet, die Tendenz, daß im Zwischenbereich ein stationäres Glasvolumen gebildet wird, wodurch die die Umfangswandungen der Gfemranne insbesondere in der Nachbarschaft des Auslasses zerstörende Erosion auf ein Minimum verringert wird. V/eil das Glas in der Zwischenzone außerdem nicht selbst direkt durch den Heizstrom durchströmt wird, sondern durch Wärmeübertragung aus den

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horizontal mit gegenseitigem Abstand angeordneten Heizaonen erwärmt wird, läßt sich, weiterhin die Temperatur des Zwischenbereiches auf einer Höhe halten, die ausreicht, um das gewünschte Aufschmelzen der Geniengedecke von der Unterseite aus zu gewährleisten, wobei die Temperatur aber nicht so hoch ist, als daß eine zerstörende Erosion der Umfangswandung in der Nachbarschaft des Auslasses infolge einer leichten Einziehströmung, die noch existieren könnte, verstärkt würde.

Wenn jedoch die Temperatur des Glases im Ofen als Ganzes abgesenkt wird, wird nicht nur das sorgfältig geregelte Muster der Abzugsströmungen unterbrochen, sondern der Einsieheffekt in der Zwischenzone hat die Tendenz, in der Nachbarschaft des Auslasses Glas von der Oberfläche nach unten zu ziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Glasschmelzofen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche die Möglichkeit geben, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden oder zumindest deren Auswirkungen zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der ,-iingangs genannten Gattung gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Glas an einer oberhalb des Abzugs-Sti'ömungsweges gelegenen Stelle zur Erzeugung eines nach oben gerichteten, konvektiven Druckes erwärmt wird, welcher dem auf das Glas durch den Mitnehmeffekt der Strömung entlang des Abzugs-Strömungsweges erzeugten, nach unten gerichteten Zug entgegenwirkt.

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Obwohl die Erfindung allgemein anwendbar ist, unabhängig davon, welche Strotawege für den elektrischen Primärstrom ausgewählt werden, läßt sich die Erfindung mit beson-. ■ derem Vorteil dann anwenden, wenn die Gesamterwärmung des Glaskörpers dadurch erfolgt, daß ein Primärstrom durch horizontal mit Abstand angeordnete Bereiche geleitet wird, xvelche durch einen Zwischenbereich voneinander getrennt sind, der teilweise durch die horizontal mit Abstand angeordneten Bereiche und teilweise durch Umfangswandabschnitte der Ofenwanne begrenzt ist. Das Glas wird dabei aus dem Zwischenbereich durch einen Auslaß in der Bodenwandung nahe den Umfangswandabschnitten oder aber durch einen Auslaß in der Umfangsvrandung abgezogen. Die örtliche oder lokale Erwärmung erfolgt dadurch, daß ein elektrischer Hilfsstrom durch das Glas in dem Zwischenbereich in der Nachbarschaft des Auslasses vorzugsweise an einer unmittelbar oberhalb des Auslasses gelegenen Stellung durchgeleitet wird.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Glasschmelzofen mit einer Wanne zur Aufnahme eines geschmolzenen Glaskörpers, welche eine Bodenx^andung, aufrechte Seitenwandungen sowie einen Auslaß aufweist, der zum Abziehen von Glas vom Boden der Wanne angeordnet ist, v/obei primäre Elektroden separate, in horizontal mit Abstand angeordneten Bereichen der Wanne liegende Heizzonen bilden und die Wanne im Boden einen offenen Kanal aufweist, der einen Abzugs-Strömungsweg für das Glas bildet und einen Auslaßzweig umfaßt, v/elcher sich von den Heizzonen zum Auslaß erstreckt, vorgeschlagen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Hilfselektrodeneinrichtung vorgesehen und derart angeordnet ist, daß elektrischer

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Strom örtlich durch das Glas oberhalb des Abzugs-Strömungsweges in der Nachbarschaft des Auslasses hindurchgeleitet wird.

Vorzugsweise weist der Ofen eine Versorgungsschaltung auf, welche Einrichtungen zum Segeln des den Hilfselektrodeneinrichtungen zugeführten Stromes relativ zu dem den primären Elektrodeneinrichtungen augeführten Strom umfaßt.

Die primären Elektrodeneinrichtungen können so angeordnet sein, daß ein primärer elektrischer Strom jeder von zwei horizontal mit Abstand angeordneten Heizzonen zugeleitet wird, zwischen denen ein Zwischenbereich existiert. Der Auslaß liegt vorzugsweise im unteren Teil einer der Umfangswandungen, welche eine seitliche Begrenzung des Zwischenbereiches bilden, oder in der Bodenwandung nahe der Seitenwandung. Vorzugsweise weisen die Hilfselektrodeneinrichtungen Elektroden auf, die nahe dem Auslaß liegen und zum Hindurchleiten von elektrischem Strom durch den Zwischenbereich an einer unmittelbar oberhalb des Auslasses liegenden Stelle dienen.

Die offenen Kanäle, x-relche in der Bodenwandung vorgesehen sind, können einen Zweig aufweisen, der sich in Längsrichtung des Zwischenbereiches erstreckt und den Auslaßsweig bildet, sowie weitere Zweige, die von den horizontal mit Abstand angeordneten Bereichen zum ersten Zweig führen und mit diesem in Verbindung stehen

Bei jeder beliebigen der vorstehend beschriebenen An-

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Ordnungen können die primären Elektrodeneinrichtungen soviie die Hilfselektrodeneinrichtungen eine oder mehrere Elektroden auf v/eisen, die beiden Elektrodensystemen gemeinsam ist bzw. sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt bzw. zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ofens, der sich zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eignet, in der Draufsicht; ·

Fig. 2 eine seitliche üchnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1;

Fig. 3 iⁿ diagrammartiger Darstellung den Ofen von Fig. Λ , wobei der Versorgungskreis dargestellt ist; und

Fig. 4-8 abgewandelte Ausführungsbeispiele eines Versorgungskreises, die sich ebenfalls anwenden lassen.

In Fig. 1 und 2, auf welche zunächst Bszug genommen wird, ist ein Glasschmelzofen zur Herstellung von geschmolzenem Glas aus festen, glasbildenden Materialien, dem Gemenge, dargestellt.

Der Ofen weist eine Wanne von im wesentlichen rechteckiger

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Form auf, wie sie in der Draufsicht dargestellt ist. Die Wanne ist durch eine Bodenwandung 11 sowie durch Umfangswandungen begrenzt, welche zwei parallele Stirnwandungen 12 sowie zwei parallele Seitenwändungen 13 umfassen.

Zum Herausführen von Glas aus der Wanne ist eine Abzugseinrichtung vorgesehen, welche einen Auslaß 14-, gegebenenfalls in Form einer rechteckigen Öffnung, aufweist, welcher im unteren Teil einer der Seitenwandungen 13 etwa in deren Längsmitte vorgesehen ist und andererseits das Ende eines Zweiges 15 eines Systems von Kanälen in der Bodenwandung bildet. Es ist jedoch klar, daß der Auslaß 14 auch gans in der Seitenwandung 13 oder ganz als Öffnung in der Bodemvandung 11 vorgesehen sein könnte.

Der Auslaß 14- steht mit dem Inneren einer Leitung 16 in Verbindung, welche zu einer weiteren Kammer 17 führt.

Ein Glaskörper aus geschmolzenem Glas, welcher sich in der Wanne 10 befindet, wird beheizt und mit frischem Gemenge in pulverisierter oder feinverteilter Form beaufschlagt, welches über die gesamte Oberfläche des geschmolzenen Glaskörpers mittels eines Gemengeförderers (nicht gezeigt) aufgegeben wird. Die Wanne 10 kann eine Schmelzkammer sein, d.h. also eine Kammer,-deren primäre Funktion darin besteht, das Gemengematerial aus dem festen Zustand in den geschmolzenen Zustand umzuwandeln und das geschmolzene Glas aus dem Auslaß 14-herauszuführen, wobei nur in geringfügigem Maße eine mehr oder weniger zufällige Läuterung stattfindet,

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also eine Befreiung des Glaskörpers von dessen Gasgehalt und die Umwandlung des Glaskörpers in eine homogene Form. Andererseits kann die Wanne 10 auch eine Schmelz- und Läuterkammer sein, in welcher der gesamte erforderliche Läuterprozeß stattfindet. Im erstgenannten Fall kann die Kammer 17 eine Läuterkammer sein. Im letztgenannten Fall hingegen kann die Kammer 17 eine Arbeitskammer oder eine Vorkammer sein, aus der Glas nachfolgend zur Verwendung als Arbeitsmaterial in einer zugeordneten Maschine oder einer zugeordneten Vorrichtung abgezogen wird. Das Glas wird in der Kammer 16 durch Primärelektroden in zwei horizontal mit Abstand angeordneten Bereichen 18 und 19 erwärmt, wobei gegenüber dem. Auslaß 14- ein Zwischenbereich 20 vorgesehen ist. In den Bereichen 18 und 19 wird das Glas durch Hindurchleiten von elektrischem Wechselstrom durch den Glaskörper zwischen Elektroden, die an den Ecken eines Quadrates oder eines Rechteckes sitzen, erwärmt. Diese Elektroden können einzelne Elektrodenelemente oder Gruppen von Elektrodenelementen sein, wobei also jede Gruppe zwei oder mehr Elektrodenelemente aufweisen kann. Ein Elektrodensatz, welcher im Bereich 18 arbeitet, weist Elektroden 21A bis 21D auf, während ein v/eiterer Elektrodensatz 22A bis 22D im Bereich 19 wirksam ist.

Jedes der Elektrodenelemente weist vertikal aufrechtstehende Molybdänstäbe oder Stäbe aus anderem geeignetem, elektrisch leitendem Material auf. Die Stäbe erstrecken sich, wie bei der Elektrode 21A erkennbar ist, durch Blöcke 23A, welche sich wiederum nach oben durch eine Plattform 24A erstrecken. Für alle anderen Elektroden-

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elemente, die zum Aufheizen bzw. Erwärmen in den Bereichen 18 und 19 dienen, sind analoge Blöcke bzw. Plattformen vorgesehen, wobei die Blöcke sowie Plattformen die Bezugszeichen 23 und 24 mit einem entsprechenden Buchstabenzusatz (A-D) für den Bereich 18 sowie die Bezugszeichen 25 und 26 mit dem entsprechenden Buchstabenzusatz für den Bereich 19 tragen. Die Elektrodenelemente selbst sind durch das Bezugszeichen 27 mit entsprechendem Buchstabenzusatz für den Bereich 18 und durch das Bezugszeichen 28 mit dem entsprechenden Buchstabenzusatz für den Bereich 19 gekennzeichnet.

Durch das Glas in der Leitung 16 läßt sich ebenfalls zwischen Elektroden 16A und 16B elektrischer Strom leiten, welche jewexls an einander gegenüberliegenden Enden der Leitung angeordnet sind.

Die sich auf diese Weise ergebende Bodenwandung der Ofenkammer weist also eine Vielzahl von Kanälen auf, welche den Zweig 15, auf den bereits Bezug genommen wurde, sowie weitere Zweige aufweisen, die durch die Plattformen, beispielsweise 24-A, begrenzt sind. Diese Zweige 29 und 30 erstrecken sich durch die Bereiche bzw. 19 parallel zu den Seitenwandungen I3. Zweige 3I und 32 in den Bereichen 18 bzw, 19 erstrecken sich parallel zu den Endwandungen 12 und schneiden sich mit den entsprechenden Zweigen 29 und 30, wodurch sich ein System einander kreuzender Kanäle ergibt, xirelches über die beiden inneren Endabschnitte der Zweige 29 und 30 zu dem Kanalzweig 15 in einer Position führt, die in der Kammer- oder Wannenmitte liegt.

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Der geschmolzene Glaskörper wird durch den hindurchgeleiteten elektrischen Strom, wie nachfolgend noch beschrieben wird, in den Bereichen 18 und 19 erwärmt, wobei der Strom zwischen den darin jeweils vorgesehenen Elektroden fließt. Im Zwischenbereich 20 hingegen wird das Glas durch Wärmeübertragung von den Bereichen 18 und 19 her aufgeheizt, wobei diese Wärmeübertragung teilweise durch Wärmeleitung und teilweise durch, eine Glasströmung aus den Bereichen 18 und 19 in den Bereich 20 erfolgt.

Das Abziehen des Glases erfolgt vom unteren Teil des Glaskörpers, d.h. also aus dem Bereich, der sich von der Bodenwandung der Wanne über eine Distanz nach oben erstreckt, die zwischen einem Viertel und einer Hälfte der Tiefe des Glaskörpers liegen kann, wobei.diese Distanz aber je nach der Abzugsrate variieren kann. Das Abziehen erfolgt durch ein Abströmen entlang der verschiedenen Zweige 15, 29, 30, 3^ uncL 32 des Kanalsystems.

Pur eine gegebene Glaszusammensetzung und einen vorgegebenen Durchsatz, also Abzugsrate durch den Auslaß 14, existiert eine Optiinaltemperatur (repräsentiert durch die mittlere Temperatur in den drei Bereichen 18, 19 und 20), bei welcher der Ofen betrieben werden soll, um sicherzustellen, daß der gewünschte Läuterungsgrad, welcher erzielt werden kann, in der Wanne 10 tatsächlich erreicht wird. Außerdem soll diese Optimaltemperatur sicherstellen, daß die Genengeschicht über die gesamte Glasoberfläche aufrechterhalten wird, ohne daß das Gemenge an irgendeinem Punkt in untunlicher

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V/eise zu dünn würde, wobei gleichzeitig das Strömungsnuster im unteren Teil des Glaskörpers, der durch die Kanäle gebildet ist, aufrechterhalten werden soll.

Während eine gewisse Toleranz "bezüglich einer Änderung dieser üptimaltemperatur unter dem genannten optimalen Wert existiert, hingegen nur zu einem geringeren Ausmaß oberhalb der Optinaltemperatur, je nach einer Änderung des Durchsatzes unterhalb und oberhalb des vor- gegebenen Wertes, für den der Ofen ausgelegt ist, führt ein Abweichen von diesem Bereich, insbesondere durch eine Reduktion der Temperatur, zu einer Störung des Strömungsmusters entlang dem Abzugsweg, xtfelcher durch die Zweige des Kanalsystems gebildet ist. Als Resultat hat das Glas eine Tendenz, von oberen Teil des Glaskörpers in der Nachbarschaft des Auslasses, also in dem mit 33 bezeichneten Bereich, nach oben in den Auslaß 14 heruntergezogen au werden.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken, ist eine Einrichtung vorgesehen, x-relche in dem oberhalb des Zweiges 15 iß¹- Bereich 33 gelegenen Teil des Glaskörpers einen Auftrieb bewirkt. Dieser Auftrieb wird konvektiv erzeugt, indem ein Hilfsstrom durch den Bereich 33 des Glases gerichtet wird. Dieser Hilfsstrom wird vorzugsweise relativ zu und getrennt von der Steuerung für die Größe des primären Wechselstromes, welcher durch den Glaskörper in den Bereichen 18 und 19 zwischen den dort vorgesehenen Elektroden hindurchgeht, gesteuert.

Die G-röße des elektrischen Hilfsstromes läßt sich also

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auf einen Optiiaalwert einstellen, welcher im Bereich gerade die ausreichende Wärme und damit auch den ausreichenden konvektiven Auftrieb oder nach oben gerichteten Druck erzeugt, welcher notwendig ist, um dem nach unten gerichteten Zieheffekt entgegenzuwirken, der anderenfalls dazu führen würde, das Glas nach unten in den Zweig 15 von oberhalb der normalen Ebene, in v/elcher das Glas entlang des Abzugsnetzwerkes von den Kanälen strömt, gelegenen Schichten abzuziehen.

Aus diesem Grund sind Hilfselektroden vorzugsweise in Form vertikal nach oben vorstehender Stabelektroden 34- und 35 vorgesehen, und zwar eine auf jeder Seite des Zweiges15 des Kanalsystems. Der elektrische Strom strömt zwischen diesen Elektroden unmittelbar oberhalb des oberen Endes de3 Kanalzweiges 15 in. einer Zone, die sich kontinuierlich nach oben bis an eine Stelle in der Nahe des normalen Glasniveaus, welches mit 36 bezeichnet ist, erstreckt. Ein Teil des Stromes, welcher zwischen den Hilfselektroden 3^, 35 fließt, kann durch das Glas im Kanal 15 quer hindurchströmen. Da aber das Glas in Sichtung auf den Auslaß 14 bewegt wird, wird es nur für eine kurze Zeitdauer aufgeheizt, so daß der darin bewirkte Temperaturanstieg klein ist im Vergleich zu demjenigen Temperaturanstieg, welcher in dem relativ stillstehenden Glas im Bereich 33 erzeugt wird.

Alternativ hierzu, oder auch zusätzlich, können Hilfselektroden in horizontalen (oder möglicherweise geneigten) Ebenen angeordnet sein und sich durch die angrenzende Seitenwandung 13 erstrecken, wie bei 34a

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35a dargestellt.

Diese Elektroden können an einer im mittleren Bereich zwischen der Bodenwandung und dem normalen Glasniveau 36 gelegenen Stelle oder aber, wie gezeigt, etwas näher zua Glasniveau 36 angeordnet sein.

Eine geeignete Versorgungsschaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei handelt es sich um eine zweiphasige Versorgung, wobei eine X-Phase und Y-Phase, mit einer Phasenverschiebung von 90 , den Primärwicklungen von Transformatoren T1, T2 zugeführt werden, von denen jeder zwei Sekundärwicklungen aufweist. Eine Sekundärwicklung eines Transformators TI und eine Sekundärwicklung des anderen Transformators T2 sind in der gezeigten V/eise über diagonal einander gegenüberliegende Elektroden 21D, 21B sowie 21G, 21A geschaltet, xtfodurch vektoriell bei VX, VY im Bereich 18 dargestellte X-phasige und Y-phasige Spannungen erzeugt werden. Xn ähnlicher Weise werden VX-phasige und VY-phasige Spannungen in der gezeigten Weise zwischen den Elektroden im Bereich 19 erzeugt. Hieraus ergibt sich, daß zwischen den Elektroden 21B und 22A so^la zwischen den Elektroden 21C und 22D keine Spannungsdifferenz erzeugt wird, so daß der einzige Strom, welcher durch das Glas im Bereich 33 hindurchgeht, derjenige zwischen den Elektroden 34-, 35 und/oder 34-a, 35a ist.

Dieser Strom kann aus der Sekundärwicklung eines dritten Transformators T3 herangeführt werden, dessen Primärwicklung aus einer separaten Spannungsquelle in Z-Phase beaufschlagt wird, welche vorzugsweise be—

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züsrlich VX sowie bezüglich VY einen Vorlauf- bzw. Nachlauf Phasenwinkel von 45° aufweist. Der Transformator- T3 kann ein Transformator mit variablem Abgriff oder ein Transformator mit auf andere V/eise variabler Spannung sein, wodurch es möglich wird, die Spannung VZ, welche über die Elektroden 3^, 35 und/oder 34-a, 35a liegt, je nach den Erfordernissen relativ zu den Phasenspannungen VX und VY zu variieren.

Bei dem in Fig. 4- gezeigten modifizierten Ausführungsbeispiel sind die separaten Hilfselektroden 3^-, 35 und 34a, 35a weggelassen. Die Z-Phasen-Spannung ist über die Elektroden 21B, 22A durch den Transformator T3 6^el^eS"t· Die Zufuhr von Primär strom zu den Elektroden, welcher zur generellen Aufheizung in den Bereichen 18 und 19 dient, ist von der in Pig. 3 dargestellten Art. Es zeigt sich, daß die Verv/endung der Elektrode 21B und der Elektrode 22A zum Zwecke des Hindurchleitens des elektrischen Hilissbromes durch den Bereich 33 cles Glaskörpers dadurch erfolgen kann, daß die gesamten Elektrodenelemente 21A sowie die gesamten Elektrodenelemente 22B oder eine kleinere Anzahl von Elektrodenelementen, beispielsweise eines odex* zxirei von drei Elektrodenelenenten, verwendet '.verden.

Ein wiederum abgewandeltes Ausführungsbeispiel ist in 5¹Ig. 5 dargestellt. Dabei bestehen die Elektroden, welche zum Zuführen des Primärstromes zu den Bereichen 18 und 19 dienen, Jeweils aus einer Gruppe, welche normalerweise drei Elektrodenelemente aufweist. Soweit es die Elektroden 21B und 22A betrifft, werden

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nur sv/ei der Elektrodenelemente als Primär elektroden verwendet und sind elektrisch miteinander verschaltet. Das dritte Elektrodenelement, welches mit den übrigen "beiden Elektrodenelementen nicht verdrahtet ist, ist mit der Sekundärvficklung des Transformators T2 verbunden. Im übrigen gleicht der Versorgungskreis dem in Fig. 3 dargestellten.

Bei einem wiederum abgewandelten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Verbindung diagonal einander gegenüberliegend angeordneter Elektrodenpaare mit den entsprechenden Sekundärwicklungen der Transformatoren T1 und T2 bezüglich derjenigen Elektroden, x-ielche den Bereich 19 erwärmen, im Vergleich su der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ungekehrt, so daß vektoriell die Phasenspannung VX zwischen den Elektroden 22B und 22D anliegt, während die Phasenspannung VX zwischen den Elektroden 22A, 22G liegt.

Dementsprechend wird über den Bereich 33 des Glases oberhalb des Kanalzweiges 15 zwischen den Elektroden 21B und 22A eine Spannung erzeugt. Außerdem liegt eine Spannung zwischen den Elektroden 21G und 22D, so daß elektrischer Strom durch den Glasbereich auf einem Niveau oberhalb des Kanalzweiges 15, jedoch nahe der vom Auslaß 14 entfernt gelegenen Seitenwandung 13 hindurchgeht. Bei der Anordnung, wie sie hier gezeigt ist, ist der elektrische Strom v/elcher den Bereich 33 passiert, zusätzlich auch den mit 33a bezeichnete:: Glasberaich, nicht separat relativ zum Hauptsfcron, welcher durch die Bereiche 18 und 19 hindurchgeht, einstellbar.

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Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführuagsbeispiel ist eine Hilfselektrode 27 vorgesehen, welche an einer Stelle angeordnet ist, die in der Mitte des Kanalzweiges 15 und nahe dem Auslaß 14 und dementsprechend im Bereich 33 liegt. Der Versorungskreis weist einen Transformator T4- auf, dessen entsprechende Sekundärwicklungen zwischen der Elektrode 37 und den Elektroden 21B und 22A liegen. Hierdurch wird .bewirkt, daß elektrischer Strom von diesen.Elektroden zur Elektrode 37 durch den Bereich 33 hindurchgeht. Der Transformator T4- weist eine Einstelleinrichtung auf, die es ermöglicht, die in den Sekundärwicklungen erzeugten Spannungen relativ zu. den primären Wechselstromspannungen, die auf die Elektroden in den Bereichen 18 und 19 aufgegeben werden, zu variieren.

In Fig. 8 ist ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel gezeigt, welches dem in Fig. 7 gezeigten ähnelt, wobei jedoch ein Transformator T5 mit einer einzigen Sekundärwicklung Verwendung findet, welche zwischen der Hilfselektrode 37 und den beiden Elektroden 21B, 22A liegt, die elektrisch miteinander verbunden sind. Der Transformator T5 sowie der Transformator T4- liegen nie ihren Primärwicklungen an einer separaten Spannungsquelle, beispielsweise der bereits erwähnten Z-Phase.

Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung lassen sich anstelle von Hilfselektroden in Form einzelner Elektrodenelemente auch Gruppen von Elektrodenelementen, beispielsweise Stabelektroden, verwenden.

In allen Fällen läßt sich die Größe des Hilfsstromes,

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welcher zxtfischen den Hilf selektroden fließt, einstellen, um das "bereits erörterte Gleichgewicht zwischen dem nach oben gerichteten konvektiven Druck und dem nach unten gerichteten Zug zu erzielen, welcher durch den Abzugvorgang entsteht. Hierdurch läßt sich das Muster des A"bzuge3 aus dem im ganzen "beheizten Glaskörper über einen wesentlich weiteren Temperaturbereich aufrechterhalten, als dies bisher möglich war. Dies wiederum gibt die Möglichkeit, einen Ofen vorgegebener Größe über einen xfeiteren Durchsatzbereich befriedigend verwenden zu können.

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Claims

BOEHMERT & BOEHMERT

ANSPRÜCHE

M. verfahren zum Schmelzen von Glas unter Verwendung eines Ofens mit einer einen geschmolzenen Glaskörper enthaltenden Wanne, welche eine Bodenwandung sowie aufrechte Seitenwaridungen und einen Auslaß auf v/eist, der so angeordnet ist, daß aus ihm Glas vom Boden der Wanne abgezogen v/erden kann, wobei die Wanne weiterhin voneinander getrennte, in horizontal mit Abstand angeordneten Bereichen der Wanne- gelegene Heizzonen definierende Elektroden sowie in ihrer Bodenv/andung offene Kanäle aufweist, welch letztere einen Abzugs-Ströinungsweg für das Glas bilden und einen Ausiaßzweig aufweisen, welcher sich zwischen den Heizzonen und dem Auslaß erstreckt, wobei a) feste Gemengeniaterialien zugeführt werden, welche die Oberfläche des geschmolzenen Glaskörpers in der Ofenwanne bedecken, b) der Glaskörper durch Zuführung von Wechselstrom zu den Elektroden erwärmt wird, und c) Glas entlang des Abzugs-Strömungsweges durch den Auslaß abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas an einer

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oberhalb des Absuga-Ströniungsweges gelegenen Stelle zur Erzeugung eines nach oben gerichteten, konvektiven Druckes" erwärmt wird, welcher dem auf das Glas durch den Mitnehmeffekt der Strömung entlang des Abzugs-Strömungsweges erzeugten, nach unten gerichteten Zug entgegenwirkt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden derart angeordnet werden, daß zwischen den Heizzonen eine Zwischenzone gebildet wird, xielche teilweise durch die Heizzonen und teilxieise durch wenigstens einen Seitenwandabschnitt der Ofenwanne begrenzt ist.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die erbliche Erv/äriaung durch Hindurchleiten eines elektrischen Wechselstromes durch das in dem Zwischenbereich in der Nachbarschaft des Auslasses vorhandene Glas bewirkt wird.
4-, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Wechselstrom durch das Glas an einer unmittelbar unterhalb des Auslasses gelegenen Stelle hindurchgeleitet wird.
5· Verfahren nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Wechselstrom, welcher die lokale Erwärmung bewirkt, mit dem auf die ersten Elektroden aufgebrachten Wechselstrom außer Phase ist.
6. Glasschmelzofen, mit einer Wanne zur Aufnahme eines geschmolzenen Glaskörpers, welche eine Bodenwandung,

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aufrechte Seitenwandungen sowie einen Auslaß auf v/eist, der zum Abziehen von Glas vom Boden der Wanne angeordnet ist, wobei primäre Elektroden separate, in horizontal mit Abstand angeordneten Bereichen der Wanne liegende Heizzonen bilden und die Wanne im Boden einen offenen Kanal auf v/eist, der einen Abzugs-Ströinungsweg für das Glas bildet und einen Auslaßzweig umfaßt, welcher sich von den Heizzonen zum Auslaß erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfselektrodeneinrichtung (34A, 35A; 21B, 22A; 21B, 37, 22A) vorgesehen und derart angeordnet ist, daß elektrischer Strom örtlich durch das Glas oberhalb des Abzugs-Strömungsweges (15) in der Nachbarschaft (33) des Auslasses hindurchgeleitet wird.
7· Ofen nach Anspruch 7, gekennzeichnet, durch einen mit den primären und den Hilfseiektrodeneinrichtungen (21A-D, 22A-D, 3^-A₅ 35A, 37) verbundenen Versorgungskreis, welcher erste Transformatoreinrichtungen (T1, T2), die mit den primären Elektrodeneinrichtungen, sowie zweite Transformatoreinrichtungen (T3) aufweist, die mit den Hilfselektrodeneinrichtungen verbunden sind.
8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die ersten Transformatoreinrichtungen (T1, T2) aufgegebene Spannung (VX, VX) mit der auf die zweiten Transformatoreinrichtungen (T3) aufgegebenen Spannung (VZ) außer Phase ist.
9. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Transformatoreinrichtungen (T1, T2) eine zweiphasige Spannung auf die primären Elektrodenein-

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richtungen (21A-D; 22A-JD) aufgeben.
10. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrodeneinrichtungen zwei Elektroden (21B; 22A) der primären Elektrodeneinrichtungen (21A-D; 22A-D) zum lokalen Hindurchleiten von Strom durch das Glas oberhalb des Auslaßweges (15) in der Nachbarschaft

(33) des Auslasses (14) verwenden.
11. Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrodeneinrichtungen eine zwischen den beiden Elektroden (21B; 22A) der primären Elektrodeneinrichtungen angeordnete Hilfselektrode (37) auf v/eisen; und daß ein Transformator (T4) über die beiden Elektroden (21B; 22A) und die Hilfselektrode (37) geschaltet ist.
12. Ofen nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeich net durch Einrichtungen (T3; T^; T5) zum Regeln des den Hilfselektrodeneinrichtungen (21B, 22A; 34A, 35A, 37) zugeführten Stromes relativ zu dem den primären Elektrodeneinrichtungen (21A-D; 22A-D) zugeführten Strom.

13· Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Elektrodeneinrichtungen (21A-D; 22A-D) derart angeordnet sind, daß zwischen den Heizzonen (18, 19) eine Zwischenzone (20) gebildet ist, welche teilweise durch Heizzonen (18, 19) und teilweise durch wenigstens einen Seitenwandungsabschnitt (13) der Ofen-■wanne begrenzt ist.

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14-. Ofon nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwandung (11) Kanäle (15, 29, 30, 3I, 32) aufweist, welche zusammen mit dem Auslaß (14-) die Abzugseinrichtung bilden.

15· Ofen nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle einen in Längsrichtung des Zwischenbereiches (20) verlaufenden Zweig (15) sowie weitere Zweige (29, 30, 31, 32) auf v/eisen, die sich von den horizontal mit Abstand angeordneten Bereichen zu dem erstgenannten
Bereich (15) erstrecken.

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