DE2603611C2 - Glasschmelzbehälter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Glasschmelzbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Glasschmelzbehälter dieser Art ist bereits aus der US-PS 37 76 710 bekannt Dieser weist einen an einen Schmc-Izbereich anschließenden Läuterungsbereich auf, dessen Boden durch Gebläse gekühlt wird. Obwohl nur etwa im oberen Drittel der Glastiefe im Läuterungsbereich eine Vorwärtsströmung des geschmolzenen Glases stattfindet während in etwa zwei Drittel der Glastiefe eine Rückströmung erfolgt, kann den Unterlagen die- eo ser Druckschrift entnommen werden, daß das Mengenverhältnis der Rückströmung zur Vorwärtsströmung etwas unter 1 :2 liegen dürfte. Durch die Kühlung des Bodens soll eine zu große Wechselwirkung der Glasschmelze mit dem Boden vermieden werden. b5

Im Idealfall wäre es natürlich viel besser, lediglich einen ganz flachen Läuterungsbereich zu haben, in dem überhaupt keine Rückströmung stattfindet und das ganze Glas mit einer so hohen Temperatur, wie sie zur Erzielung einer ausreichenden Läuterung erforderlich ist nach vorwärts zu leiten. Die Läuterung hängt sowohl von der Verweilzeit als auch von der Temperatur im Läuterungsbereich ab. Die für die Läuterung erforderliche Temperatur ist jedoch zu hoch für eine Berührung mit dem Bodenmaterial im Läuterungsbersich. Die Kühlung ist also im Prinzip unerwünscht jedoch la der Praxis notwendig, um eine Wechselwirkung mit dem hitzebeständigen Boden zu vermeiden.

Wegen der verhältnismäßig dicken Rückströmungsschicht muß eine ziemlich schnelle Vorwärtsströmung vorhanden sein, um einer, einigermaßen vernünftigen Ausstoß von geläutertem Glas zu erzielen. Diese hohe Geschwindigkeit verhindert aber wiederum eine zufriedenstellende Läuterung, die ja auch von der Verweilzeit des Glases abhängt Überdies ist beim bekannten Glasschmelzbehälter der Läuterungsbereich weder vom vorangehenden Schmelzbereich klar abgegrenzt noch weist er einen nachfolgenden, abgegrenzten Konditionierbereich auf, so daß nicht von einer definierten wirksamen Länge des Läuterungsbereiches gesprochen werden kann. Es kann nämlich jederzeit kälteres Glas vom Behälterboden am Ende des Schmelzbereiches in die Rückströmung des Läuterungsbereiches eindringen, wodurch ein noch wesaerer Temperaturabfall im unteren Teil des Läuterungsbereiches eintritt Dies führt zwar zu einem erhöhten Schutz des hitzefesten Bodens, bringt jedoch eine schiechte Wärmeausnützung mit sich, da die kühlere Rückströmung wieder umso mehr aufgeheizt werden muß, um eine ausreichende Läuterung zu erzielen, wenn sie den oberen Teil des vorwärtsströmenden Glases im Läuterungsbereich erreicht

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Glasschmelzbehälter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Temperatur im Läuterungsbereich ausreichend hoch und im Bodenbereich ausreichend tief gehalten jjnd glc'shzeitig eine gute Ausnützung der aufgewendeten Wärmeenergie erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird mittels einer Abstimmung der Glastiefen in drei aufeinanderfolgenden, genau definierten Bereichen sowie der Temperaturdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß des mittleren Läuterungsbereiches gewährleistet, daß das Mengenverhältnis der Rückwärtsströmung zur Vorwärtsströmung in diesem iLäuterungsbereich zwischen 1 :2 und 1 :6 liegt. Ein Strömungsverhältnis am Rande dieses Bereiches wurde im Stand der Technik mehr oder weniger zufällig und unter kaum definierten Verhältnissen hinsichtlich eines abgegrenzten Läuterungsbereiches und Konditionierbereiches erzielt Bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Bedingungen ergibt sich dagegen durch genau steuerbare Maßnahmen eine optimale Läuterung unter maximaler Wärmeausnützung sowie im ausgangsseitigen Konditionierbereich eine rückströmungsfreie, mengenmäßig ausreichende Anlieferung von für die weitere Bearbeitung genau konditioniertem Glas. Besonders bevorzugt wird dabei ein Verhältnis der Rückwärtsströmung zur Vorwärtsströmung des Glases von 1 :4.

Wegen der geringeren Glastiefe im Läuterungsbereich ergibt sich in der Rückströmung eine verhältnismäßig hohe Temperatur im Vergleich mit bekannten Glasschmelzbchältcrn, wodurch das Ausmaß der erforderlichen Wiedererhitzung des Glases zur Eingliederung in die Vorwärtsströmung verringert wird.

Durch die Maßnahmen nach den Unteransprüchen 2 und 3 kann die Wärmeabführung aus dem Boden des Läuterungsbereiches noch verbessert werden, wobei die vorgesehenen Stauwände zu einer noch genaueren Abgrenzung des Läuterungsbereiches beitragen. s

Durch die größere Glastiefe im Schmelzbereich kann in diesem eine größere Umwälzung stattfinden, was ebenfalls zur Verbesserung der Wärmebilanz beiträgt

Anhand der Figur, weiche einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Glasschmelzbehälter zeigt, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert Bei diesem Beispiel weist ein Behälter 11 einen Schmelzbereich IZ einen Läuterungsbereich 13 und einen Konditionierbereich 14 auf. Der Schmeizbereich 12 weist eine Einfülltasche 15 -am Schmelzende des Behälters auf. Der Konditionierbereich 14 führt zum Arbeitsende des Behälters, aus dem konditioniertes Glas in einen zu einer Formeinrichtung führenden Kanal 9 ausgegeben wird. Der Behälter besteht aus hitzebeständigem Material und der Boden des Behälters ist, wie in der Figur gezeigt, abgestuft, so daß der Schmelztereich die größte Glastiefe besitzt Der Boden des Behälters besitzt am Abströmende des Schmelzbereiches eine nach aufwärts gerichtete Stufe 16, so daß der Läuterungsbereich 13 flacher ist als der Schmelzbereich. In ähnlicher Weise weist das Abströmende des Läuterungsbereiches eine nach oben gerichtete Stufe 17 auf, so daß der Konditionierbereich 14 flacher ist als der Läuterungsbereich. Der Boden des Läuterungsbereiches 13 ist aus einem stark wärmeleitenden hitzebeständigen Material 18 gebildet, das eine Schicht von geschmolzenem Zinn 19 zwischen der Stufe 17 und einer nach oben stehenden Stauwand 20 am Einlaß des Läuterungsbereiches trägt Unterhalb des Bodens 18 des Läuterungsbereiches 13 ist eine Luftumwälzanlage zur Umwälzung von Kühlluft vorgesehen. Diese weist eine Reihe von langgestreckten Ausnehmungen 21 zwischen hitzebeständigen Trägem 22 auf. Die Träger 22 sind auf einem weiteren hitzebeständigen Boden 23 befestigt

Bei Betrieb wird glasbildendes Material in die Tasche 15 in üblicher Weise eingegeben, so daß eine. Decke 24 gebildet wird, die auf der Oberseite des geschmolzenen Glases 25 aufliegt. Auf den Schmelzbereich wird durch oberhalb der Oberfläche des geschmolzenen Glases innerhalb des Schmelzbereiches angeordnete und durch Öffnungen 26 einwirkende Gasbrenner Wärme angewendet. Das Glas zirkuliert im Schmelzbereich, wie durch die Pfeile gezeigt, so daß eine beträchtliche Rückströmung sowie VorwärUströmung vorhanden ist. Das geschmolzene Glas bewegt sich fortschreitend längs des Behälters zum Läuterungsbereich 13 und die Betriebsbedingungen im Läuterungsbereich sind so ausgebildet, daß die Vorwärtsströmung durch die Läuterungszone wesentlich größer ist als die Rückströmung, wie durch die Pfeile im Läuterungsbereich angedeutet Der Konditionierbereich ist flach und wird so betrieben, daß sich alles Glas im Konditionierbereich 14 in Vorwärtsrichtung zum Arbeitsende des Behälters hin ohne Rückströmung bewegt.

Die Temperatur des oberen Bereichs des Glases im Läuierungsbereich liegt bei etwa 1460⁰C, damit eine zufriedenstellende Läuterung durchgeführt wird. Um eine Wechselwirkung zwischen dem geschmolzenen Glas und dem Zinn im Läuterungsbereich zu verhindern, wird Wärme vom Boden des Läuterungsbereiches ab- b5 geführt, damit die Temperatur des in Berührung mit dem geschmolzenen Zinn stehenden Glases abgesenkt wird. Die Temperatur des an das Zinn angrenzenden Glases kann in der Größenordnung von 200⁰C unterhalb der Temperatur der Oberfläche des Glases im Läuterungsbereich Hegen.

Die Kühlluft, die durch die Ausnehmungen oder Kanäle 21 unterhalb des Läuterungsbereiches umgewälzt wird, führt Wärme durch das stark leitende hitzebeständige Material 18 und das geschmolzene Zinn 19 ab und die abgeführte Wärme kann durch Einleiten der Kühlluft in nicht gezeigte Wärmeregeneratoren wieder verwendet werden.

Für eine bestimmte Beschickung hängt das Verhältnis von Vorwärts- zu Rückwärtsströmung innerhalb des Läuterungsbereiches 13 von der Temperaturdifferenz zwischen dem in den Läuterungsbereich bei dessen Einlaß eintretenden und dem den Läuterungsbereich an der Obergangsstelle in den Konditionieri>ereich verlassenden Glas sowie von der Glastiefe innerhalb des Läuterungsbereiches und der Länge des Läuteningsbereiches (das ist der Abstand zwischen der St2:rwand 20 und der Stufe 17) ab. Bei diesem besonderen Seispie! wird die Temperaturdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß des Läuterungsbereiches, die Tiefe des Läuterungsbereiches und die Länge des Läuterungsbereiches so eingestellt daß das Verhältnis von Rückströmung zu Vorwärtsströmung zwischen 1/6 und 1/2 liegt Vorzugsweise beträgt das Verhältnis 1/4, da sich hierbei ein maximaler Wärmewirkungsgrad ergibt Die Wahl dieser Bedingungen zur Erzielung einer bestimmten Rückströmung hängt von der ursprünglichen Form des Behälters ab. Eine solche Formgebung wird am besten durch praktische Modellarbeit oder durch Verwendung eines theoretischen Computermodells der Veränderlichen bei der in Betracht genommenen Behälterart bestimmt Im praktischen Betrieb des Behälters kann die endgültige Einstellung zur Steuerung der Rückströmung durch Veränderung der Temperaturdifferenz und weniger zweckmäßig der Glastiefe durch Veränderung der Zinntiefe im Läuterungsbereich erreicht werden. Alle anderen Veränderlichen sind durch die Bauweise des Behälteri festgelegt Die Glastiefe liegt normalerweise in der Größenordnung von zwei Dritteln eines Meters und die Länge ist, wie oben angegeben, eine Funktion der für die Läuterung eines bestimmten Glases und die Strömungsgeschwindigkeit des Glases durch die Anlage erforderlichen Verweilzeit Diese Faktoren können alle durch einen Fachmann auf der Grundlage seiner Kenntnis der vorgeschlagenen Betriebsbelastung und der Arbeitsbedingungen des Behälters bestimmt werden.

Bei dem obigen Beispiel ist zwar der Boden des Läuterungsbereiches von geschmolzenem Zinn gebildet. Es kann jedoch in gewissen Fällen die Verwendung von anderen geschmolzenen Metallen, einschließlich Legierungen, oder sogar eines anderen hitzebeständigen Materials möglich seir:_r vorausgesetzt, daß es in der Lage ist, eine übermäßige Wechselwirkung mit dem geschmolzenen Glas bei der im Läuterungsbereich angewendeten Temperatur der Rückströmung zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Glasschmelzbehälter mit einem Schmelzbereich

an einem Einlaßende zur Einspeisung von glasbildendem Material, einem Auslaßende, einem Läuterungsbereich zwischen Schmelzbereich und Auslaß, dessen Boden von wärmeleitendem Trägermaterial gebildet ist, mit Einrichtungen zum Aufbringen von Wärme auf die Glasoberfläche im Schmelzbereich, und mit einer Kühleinrichtung zur Abführung von Wärme aus dem unteren Bereich der Glasschmelze im Läuterungsbereich, wobei das Verhältnis der Rückwärtsströmung zur Vorwärtsströmung im Läuterungsbereich zwischen 1 :2 und 1 :6 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Läuterungsbereich (13) in an sich bekannter Weise ein Konditionierbereich (14) anschließt in dem das geschmolzene Gias vor der Entnahme aus dem Auslaßende (9) in eilten gewünschten Wärmezustand gebracht wird, daß Schmelzbereich (12), Läuterungsbereich (13) und Konditionierbereich (14) jeweils unterschiedliche Tiefen der Glasschmelze aufweisen, wobei der Konditionierbereich (14) verhältnismäßig flach ist, so daß das ganze Glas ohne Rückströmung zum Auslaßende (9) hin strömt, der Schmelzbereich (12) verhältnismäßig tief ist und die Tiefe des Läuterungsbereiches zwischen derjenigen des Schmelzbereiches und des Konditionierbereiches liegt, und daß die Tiefe des Läuterungsbereiches, die Länge des Läuterungsbereiches und die Temperaturdifferenz des Glases zwischen Einlaß und Auslaß des Läuterungsbereiches so aufeinander abgestimmt sind, daß das Strömungsverhältnis im genai.-iten Bereich liegt

2. Glasschmelzbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Trägermaterial aus geschmolzenem Metall (19) besteht und daß hitzebeständige Stauwände (17, 20) an entgegengesetzten Enden des Läuterungsbereiches angeordnet sind, wobei die Stauwände vom Boden des Läutcrungsbereiches nach oben stehen und somit das geschmolzene Metall (19) lediglich innerhalb des Läuterungsbereiches halten.

3. Glasschmelzbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Metall (19) geschmolzenes Zinn ist