DE2604852A1 - Verfahren und vorrichtung zur erhitzung eines in einer schmelzwanne befindlichen, in waerme erweichenden materials, insbesondere glas - Google Patents

Description

_DR.,_Na. OIPL.-ΙΝβ. M. SC DlrL.-^MV«. CU. OIPL.-IHHVS.

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATE NTANWiLTE IN STUTTGART

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23. Dez. 1975

Owens-Corning Fiberglas Corporation TOLEDO, Ohio 43 659, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Erhitzung eines in einer Schmelzwanne befindlichen, in Wärme erweichenden Materials, insbesondere Glas

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhitzung eines in Wärme erweichbaren, geschmolzenen, thermoplastischen Materials, insbesondere Glas, durch Zuführung Joulescher Wärme in eine feuerfeste Seitenwände aufweisenden Schmelzwanne, wobei das geschmolzene Material einen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, der bei den herrschenden Arbeitstemperaturen den spezifischen elektrischen Widerstand der feuerfesten Auskleidung der Schmelzwanne überschreitet, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung beschäftigt sich hauptsächlich mit elektrischen Schmelzofen sowie mit der Erhitzung von schmelzfähigen Gütern, insbesondere geschmolzenes Glas, welches bei den Arbeitstemperaturen des Schmelzofens über einen relativ hohen elek-

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trischen spezifischen Widerstand verfügt.

Bei der nachfolgenden Eröterung wird im besonderen auf Glas als beispielhaftes, in Wärme erweichendes, thermoplastisches Material hingewiesen, welches mit solchen Schmelzofen verarbeitet werden kann. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Materialien, die im geschmolzenen Zustand bei Arbeitstemperaturen einen hohen elektrischen spezifischen Widerstand aufweisen, nach den erfindungsgemäßen Grundsätzen verarbeitet werden können, wobei sich die gleichen Vorteile ergeben, wie sie im folgenden mit Bezug auf Glas im speziellen beschrieben sind.

Die Herstellung von Glas in größeren Mengen wird allgemein in der Weise durchgeführt, daß die Glasbestandteile in relativ großen Behältern oder Schmelzwannen aufgeschmolzen und geläutert werden, indem eine Erhitzung mit Hilfe einer Befeuerung mit fossilen Brennstoffen erfolgt. Überlegungen bezüglich einer möglichen Umweltverschmutzung und die kürzlich aufgetretene weltweite Ölknappheit haben sich als Anlaß erwiesen, die elektrische Beheizung als Mittel zum Schmelzen, Verfeinern und Läutern von Glas verstärkt einzusetzen. Eine solche elektrische Beheizung, insbesondere wenn auf der Oberfläche des geschmolzenen Glases oder auf einem wesentlichen Bestandteil der freien Glasoberfläche eine Decke ungeschmolzenen Gemengematerialien aufschwimmt,führt zu einer Verringerung der erforderlichen Wärme und zu einer Einsparung bei der Erhitzung, da die Gemengedecke thermisch isolierende Eigenschaften aufweist, zu einer Reduzierung der Temperatur der Gasbestandteile, die bei einem solchen Schmelzofen schließlich zur Atmosphäre freigegeben werden, und zu einer Reduzierung der Emission gasförmiger Bestandteile während des Glasschmelz- und Läuterungsprozesses.

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Erhitzt man Glas mit Hilfe einer elektrischen Widerstandsbeheizung, indem, man sich die in dem geschmolzenen Glas entwickelte Joulesche Wärme zunutze macht, dann erzielt man eine wirksame Erhitzung im Falle von solchen Gläsern, die einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand bei ihren Schmelz- und Arbeitstemperaturen aufweisen, also beispielsweise bei Alkali-Borsilikatgläsern und bei Soda-Kalk-Silikatgläsern. Es ergeben sich jedoch grundlegende Probleme dann, wenn Glas und andere thermoplastische Materialien, die bei ihren jeweiligen Arbeitstemperaturen über hohe spezifische Widerstände verfügen, auf diese Weise aufgeschmolzen v/erden sollen; daher sind die Schwierigkeiten bei einer Herstellung im großtechnischen Maßstab noch nicht zufriedenstellend gelöst.

Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich bei Versuchen, Glasmischungen, die üblicherweise als sogenannte Ε-Gläser bekannt sind, in handelsüblichen Mengen durch die Zuführung Joulescher Wärme aufzubereiten. Solche Ε-Gläser umfassen in typischer Weise die folgenden Bestanteile:

54% 14% 17.5% 4.5% 10%

Diese Gläser erfordern für den Schmelz- und Läuterungsvorgang eine hohe Temperatur, sie verfügen über einen relativ hohen, elektrischen spezifischen Widerstand und weisen darüberhinaus

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SiO	2
Al2	°3
CaO
MgO
B2O	3

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einen steilen negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes auf.

Die in den Behältern und Schmelzwannen für das geschmolzene Glas beim Schmelzen. Läutern und Verarbeiten des Glases verwendeten feuerfesten Materialien verfügen über eine nutzvolle Lebensdauer, die hauptsächlich bestimmt ist durch die Verlustrate des feuerfesten Materials. Die beträchtlichen Investitionen, die beim Aufbau und bei dem erneuten Einsatz solcher Schmelzwannen erforderlich sind, bestimmen, daß eine Lebensdauer für einen kontinuierlichen Glasschmelzofenbetrieb von mehreren Jahren erreicht wird, wobei im Normalbetrieb kontinuierlich Gemengematerial zugeführt und geschmolzenes und geläutertes Glas abgezogen wird.

Ein bevorzugtes Wandmaterial für Behälter für geschmolzenes Glas ist Chromoxyd. In üblicher Weise wird Ε-Glas im Temperaturbereich zwischen 1 315°C bis zu etwa 1 51O⁰C verarbeitet. Bei diesen Temperaturen weisen feuerfeste Chromoxydauskleidungen eine zufriedenstellende Funktion und Lebensdauer auf, bezogen auf die erforderliche Schmelzofenlebensdauer, wenn eine Befeuerung mit fossilen Brennstoffen erfolgt. In diesen Fällen erfolgt eine mechanische Erosion des feuerfesten Materials durch die Glasbestandteile und eine thermische und chemische Korrosion mit wirtschaftlich vertretbaren Raten. Versucht man jedoch, Ε-Glas durch Zuführung Joulescher Wärme, also auf elektrischer Basis zu erhitzen, dann stellt sich heraus, daß feuerfeste Chromoxydauskleidungen ausnehmend schnell einer Verschlechterung und Beschädigung unterworfen sind, selbst wenn besondere Vorkehrungen getroffen werden.

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Eine Möglichkeit zum Schutz eines feuerfesten Chromoxydmaterials läßt sich der US-PS 3 806 621 entnehmen; dabei wird so vorgegangen, daß mindestens eine Seitenwand, üblicherweise sämtliche Seitenwände, der Schmelzwanne aus einem feuerfesten Chromoxydmaterial geringer Löslichkeit gebildet sind, der Boden der Schmelzwanne besteht aus einem feuerfesten Material mit einem hohen elektrischen Widerstand bei der Temperatur des geschmolzenen Glases und in der Schmelzwanne sind eine Vielzahl von Elektroden in der Weise angeordnet, daß eine oder mehrere, miteinander in Wirkverbindung stehende und miteinander verbundene Elektroden umgeben sind, um so die maximale Potentialdifferenz oder die elektrische Belastung der Seitenwände, die sich durch die an die Elektroden angelegte Spannung ergeben könnte, zu begrenzen. Die Anordnung der miteinander verbundenen Elektroden zwischen der Wand und der mit diesen in Wirkverbindung stehenden Elektroden oder der Vielzahl solcher Elektroden bildet einen Zaun oder einen Schutzring mit Bezug auf die Potentialdifferenz oder elektrischen Belastungen der Seitenwand. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel sind die "Zaun"-Elektroden geerdet und die Elektrode(η), die von den Zaun-Elektroden umgeben ist (sind), ist mit dem hochliegenden Pol der Spannungsquelle verbunden.

Ein typisches feuerfestes Material, welches einen relativ hohen elektrischen spezifischen Widerstand bei den üblichen Glasschmelztemperaturen bietet, ist dichtes Zirkon. Dieses Material wird in dem oben erwähnten US-Patent als Auskleidung für den Schmelzofenboden verwendet. Zwar hat dichtes Zirkon als feuerfestes Material einen wesentlich höheren elektrischen spezifischen Widerstandswert als Ε-Glas bei der Temperatur des geschmolzenen Ε-Glases, es ist jedoch dann, wenn es in den Seitenwänden der Glasschmelzwanne verwendet wird, einer schnellen

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Verschlechterung und Beschädigung durch Erosion und Korrosion unterworfen.

Es existiert schon eine Vielzahl von Patenten, die auf Techniken zur Begrenzung der Stronunenge gerichtet sind, die bei der elektrischen Erhitzung des geschmolzenen Glases in der Nähe der Seitenwände der Glasschmelzwanne auftritt. So lassen sich den ÜS-PSen 2 089 689 und 2 089 690 Schmelzofenkonstruktionen entnehmen, bei denen die Elektroden durch die Seitenwände der

sind,

Schmelzwanne geführt/ oder bei denen mindestens elektrisch leitende Elemente vorgesehen sind, die diese Seitenwände berühren und sich zwischen der elektrischen VersorgungsSpannungsquelle und den Elektroden erstrecken, die mit dem Glas in der Schmelzwanne in Wirkverbindung stehen. Des v/eiteren lassen sich den US-PSen 2 267 537, 2 552 395, 2 636 913 und 3 409 725 Konstruktionen zum Aufbau von Schmelzwannen und Glasschmelzofen entnehmen, bei denen speziell Elektrodenorientierungen innerhalb des Glasschmelzofens vorgesehen sind, um auf diese Weise eine lokalisierte Erhitzung des geschmolzenen Glases, angrenzend-an die Schmelzwannenwände zu vermeiden. Zwar sind die in diesen Veröffentlichungen angegebenen Mittel gegebenenfalls von zufriedenstellender Wirksamkeit mit Bezug auf Glasmischungen, die im geschmolzenen Zustand einen relativ niedrigen elektrischen spezifischen Widerstand aufweisen, werden jedoch mit solchen bekannten Systemen Glasmischungen verarbeitet, die im geschmolzenen Zustand einen spezifischen Widerstand aufweisen, der größer als der spezifische Widerstand des umgebenden feuerfesten Materials ist, dann ergibt sich bei Erhitzung durch Joulesche Wärme-Zufuhr eine Verschlechterung und eine Zerstörung der feuerfesten Auskleidung mit einer nichttragbaren Geschwindigkeit.

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So wurden beispielsweise im Falle der Systeme der üS-PSen 2 089 689 und 2 089 690 die einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweisenden Seitenwände den überwiegenden Anteil des Stromes führen, der aus der an die Elektroden angelegten Spannung resultiert, so daß nur ein geringerer Anteil des Stroms in dem Glas zur Erzeugung Joulescher Wärme fließen würde. Dabei ist ermittelt worden, daß der Stromfluß in der feuerfesten Auskleidung die Hauptursache für die rasche Zerstörung dieses Materials ist.

Die auftretenden Erosionen und Korrosionen sind besonders problematisch und zerstörerisch in den sogenannten Grenzschichtbereichen. Im Falle von die Erhitzung des Glases durch Joulesche Wärme bewirkenden Elektroden werden die Elektroden intensiv an den Grenzschichten Luft/Glas, Luft/Gemenge und Gemenge/ Glas angegriffen und zerstört, so daß die Lebensdauer der Elektroden beträchtlich reduziert ist, falls nicht die Elektroden beim Arbeiten bei erhöhten Temperaturen von solchen Grenzschichten und sonstigen oxydierenden Umgebungen völlig freigehalten werden.

Wie der weiter vorn schon erwähnten US-PS 3 806 621 entnommen werden kann, werden bei dieser die Elektroden durch die Schmelzwannen-Bodenwand bis zu einer solchen Höhe in das geschmolzene Glas eingeführt, daß sich das obere Elektrodenende unterhalb des Glasspiegels befindet. Dies ist jedoch bei den US-PSen 2 089 689 und 2 089 690 sowie bei den weiteren noch genannten Patenten nicht der Fall; auch dann, wenn die Elektroden unterhalb des Spiegels in die Schmelze eindringen, sind die zugeordneten, die Elektroden tragenden Wände nicht in. spezieller Weise ausgewählt, um den Erfordernissen Stand zu halten, die sich bei der Verarbeitung von Glas bei ent-

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sprechend hohen Verarbeitungstemperaturen ergeben, oder die sich dann eregeben, wenn die Seitenwände der Schmelzwanne einen niedrigeren spezifischen Widerstandswert aufweisen als das geschmolzene Glas selbst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verarbeitung auch solcher Gläser, nämlich deren Erhitzen durch Zuführung von Joulescher Wärme in Schmelzwannen zu ermöglichen, deren spezifischer elektrischer Widerstand größer als der spezifische elektrische Widerstand der Seitenwände ist, ohne daß es zu einer übermäßigen Korrosion und Erosion und damit zu einer Verkürzung der Schmelzwannen-Lebensdauer kommt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß zur Entwicklung der gewünschten Erhitzung durch Joulesche Wärme das geschmolzene Material mit einander zugeordneten Elektroden in Kontakt gebracht wird, an denen eine ausreichende Spannung anliegt und daß in dem geschmolzenen Material zwischen jeder Elektrode und den Seitenwänden ein elektrischer Widerstandswert entwickelt wird, der größer ist als der Widerstand im geschmolzenen Material zwischen den einander zugeordneten Elektroden, derart, daß der in den Seitenwänden fließende, von den Elektroden ausgehende Parallelstrom begrenzt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geht dabeiaus von dem Schmelzofensystem des Anspruchs 5 und besteht erfindungsgemäß darin, daß die Elektroden so mit Bezug auf die Seitenwände und zueinander angeordnet sind, daß die jeweils gruppenmäßig einander zugeordneten Elektroden zwischen sich und über dem geschmolzenen, sich zwischen den Elektroden befindlichen

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Material das höchste Spannungsverhältnis entwickeln, bezogen auf den elektrischen Widerstand des geschmolzenen Materials jeweils zwischen den Elektroden und den Seitenwänden und daß jede Elektrode zu der ihr am nächsten liegenden Seitenwand einen größeren Abstand aufv/eist als zu der mindestens einen, ihr gruppenmäßig zugeordneten Elektrode, die mit dem anderen Anschlußpol der Versorgungsspannung verbunden ist.

Bei der Erfindung wird somit allgemein ein einen relativ hohen elektrischen spezfischen Widerstand aufweisendes, in Wärme erweichendes oder thermoplastisches Material erhitzt, während es sich in seinem geschmolzenen Zustand befindet; die Erhitzung erfolgt in einem feuerfesten Behälter bzw. in einer Schmelzwanne mit feuerfesten Seiten- und Bodenwandauskleidung, dabei ist das Material der Seitenwände von einem geringeren elektrischen spezifischen Widerstandswert als das geschmolzene Material innerhalb der Schmelzwanne bei üblichen Arbeitstemperaturen. Die Elektroden sind elektrisch von den Seitenwänden isoliert, so daß Strompfade in diesen Seitenwänden kleingehalten werden. Diese elektrische Isolierung erzielt man durch die spezielle Positionierung der Elektroden.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Schmelzwanne verwendet, die über Seitenwände aus einem feuerfesten Material geringer Löslichkeit, bevorzugt aus feuerfestem Chromoxyd besteht/ bei der Bodenwand dieser Schmelzwanne handelt es sich um ein feuerfestes Material mit einem relativ hohen elektrischen spezifischen Widerstand, beispielsweise Zirkon, durch welches sich die Reihe der Elektroden erstreckt; Jede dieser Elektroden ist von den 'Seitenwänden des Schmelzwannenbehälters weiter

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entfernt als von der oder den Elektroden, durch welche ihr . überwiegender Stromfluß, der von ihr ausgehend in das Glas fließt, fließt. Da eine Erosion der Bodenwand mit wesentlich langsamerer Rate als eine Seitenwanderosion auftritt, kann das aus Zirkon bestehende Bodenwandmaterial relativ hoher Löslichkeit in Kauf genommen werden, insbesondere weil das sich vertikal durch das Glas erstreckende thermische Profil so beschaffen ist, daß das Glas unmittelbar angrenzend an die Bodenwand eine relativ niedrige Temperatur aufweist und sich über der Bodenwandoberfläche eine ruhende Glasschicht des geschmolzenen Glases erstreckt, die die diese Bodenwandoberfläche von den Glasströmen isoliert, die durch Konvektion in dem Körper des geschmolzenen Glases fließen. Im Falle von Ε-Glas beläuft sich der relative elektrische spezifische Widerstand der feuerfesten Chromoxydauskleidung auf den zehnten bis etwa sechsten Teil des spezifischen Widerstands des Glases bei den üblichen Verarbeitungstemperaturen, die im Bereich zwischen

1 216O°C bis 1 482°C liegen. Die feuerfeste Zirkonbodenwand verfüat über einen spezifischen Widerstand, der etwa 66 χ so groß ist wie der spezifische Widerstand des Glases bei der Temperatur von 1 260 C und etwa 60 χ so groß bei einer Temperatur von 1 482°C.

Zwar wird eine Korrosion des Chromoxyds durch das Vorhandensein von elektrischen Strömen in diesem beschleunigt, es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Lebensdauerabnähme des Chromoxyds als eine geeignete feuerfeste Auskleidung oder ein geeignetes feuerfestes Material für Seitenwände bei einem Gasschmelzofen innerhalb annehmbarer Grenzen verbleibt, wenn die Stromdichte in dem feuerfesten Material auf nicht mehr als

2 A pro Quadratzoll, d.h. auf weniger als 0,31 A/cm begrenzt wird. Dementsprechend umfaßt die vorliegende Erfindung die

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Anordnung von Elektroden in einer solchen Weise mit Bezug auf die aus feuerfestem Material bestehenden Seitenwände, die einen niedrigeren spezifischen elektrischen Widerstand als das zu verarbeitende thermoplastische Material aufweisen, daß der Widerstand für jeden beliebigen Strompfad, der das feuerfeste Material der Seitenwände umfaßt, für die angelegte Spannung groß genug ist, um die Stromdichte auf den angegebenen Wert zu begrenzen.

Weitere Ausgest-altungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf einen elektrischen Schmelzofen zum Aufschmelzen von Glas, entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausbildung, wobei eine Dreiphasen-Versorgungsquelle so mit drei Elektrodengruppen-Paaren verbunden ist, daß jeweils eine Phase ein Elektrodengruppenpaar speist; dabei sind darüberhinaus in unterbrochener Linienführung noch die hauptsächlichen Leitungspfade in den Schmelzofensextenwänden und im geschmolzenen Glas eingezeichnet und

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch den in Figur 1 gezeigten Schmelzofen entlang der Linie 2-2 der Figur 1.

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In den Zeichnungen der Figuren 1 und 2 ist der Tankteil oder Behälterteil eines die erfindungsgemäßen Maßnahmen verwirklichenden Glasschmelzofens in Draufsicht und in einer Seitenansicht dargestellt. Ein solcher Ofen kann so ausgelegt sein, daß er ausschließlich durch Joulesche Wärme beheizt v/erden kann, es ist aber auch eine Joulesche Wärmebeheizung in Verbindung mit dem Aufbringen von Wärme auf die Oberfläche der in der Schmelzwanne enthaltenden Bestandteile möglich. Aus Gründen eines besseren Verständnisses der Erfindung sind die Bestandteile, die für eine mögliche Wärmezuführung von oben auf die Bädkomponenten sorgen, der obere Teil des Schmelzofens, der den Raum oberhalb der Badbestandteile umfaßt und die Hitze zusammenhält und auf diese Badbestandteile leitet,und die Abzugsöffnungen, um den Raum oberhalb der Schmelzwanne mit der Atmosphäre zu verbinden, in den Zeichnungen weggelassen worden.

Allgemein läßt sich feststellen, daß die Organisation der Rohgemengezuführung und die Glasheizsysteme, die von auf die Oberfläche einwirkenden Mitteln gebildet sind, in üblicher Weise ausgebildet sein können. Den Darstellungen der Figuren 1 und läßt sich entnehmen, daß das Gemenge an Einlegevorbauten oder sogenannten Doghäusern 11 und 12 in den Seitenwänden 13 und 14 am hinteren Teil der Schmelzwanne 10 angrenzend zur Rückwand 15 zugeführt wird. In der Zeichnung nicht dargestellte Zuführeinrichtungen für das Gemenge, die üblicherweise vom AUGER-Typ sein können, sind in jedem Doghaus montiert und so ausgebildet, daß das Gemenge auf die Oberfläche des geschmolzenen Glases gestoßen wird, so daß es auf einem Teil oder auf der gesamten Oberfläche aufschwimmt. Da das Gemenge einen wesentlich größeren elektrischen Widerstand als das geschmolzene Glas aufweist, beeinflußt dessen Verteilung über

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dem geschmolzenen Glas in der Schmelzwanne 10 nicht merklich die im folgenden noch angegebenen elektrischen Verhältnisse des Systems. So kann das Gemenge beispielsweise auf bestimmte Oberflächenbereiche in der unmittelbaren Umgebung der Doghäuser 11 und 12 beschränkt sein, das Gemenge kann aber auch eine kontinuierliche Decke bilden, die sich von der Seitenwand 13 zur Seitenwand 14 und von der Rückwand über einen wesentlichen Abstand bis zur Vorderwand 16 und den Mündungsbereich 17, von welchem das geschmolzene Glas aus der Glaswanne austritt, erstreckt; es ist auch möglich, daß das Gemenge die gesamte geschmolzene Glasmasse in der Glaswanne bedeckt. Bei den Ausführungsbeispielen der Figur 1 und 2 ist die zweite Alternative dargestellt; d.h. eine Gemengeschicht 18 erstreckt sich über die Länge des Schmelzofens von der Rückwand 15 in Richtung auf die Vorderwand 16 bis zu einer führenden Vorderkante 19; jenseits von dieser Vorderkante liegt dann die freie Oberfläche des geschmolzenen Glases 21. Wie im Querschnitt der Figur 2 dargestellt, bildet diese Gemengedecke 18 eine Grenzschicht oder Zwischenschicht 22 mit dem darunterliegenden geschmolzenen Glas 23, in welches die Gemengeschicht zunehmend einschmilzt. Eine solche Anordnung umfaßt einGewölbe, welches oberhalb der Gemengedecke 18 und oberhalb der geschmolzenen Glasoberfläche 21 eine Gasatmosphäre festhält, darüberhinaus können noch Heizanordnungen oberhalb der geschmolzenen Glasfläche 21 und eine Abzugsöffnung aus dem Gewölbe (ebenfalls nicht dargestellt) vorhanden sein, wenn es sich um einen Schmelzofen handelt, der mit fossilen Brennstoffen beheizte Brenner aufweist oder um einen Schmelzofen, der in kombinierter Form elektrisch beheizt ist und über eine Zusatzheizung mit fossilen Brennstoffen verfügt.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Gasschmelzwannen zum Aufschmelzen und Läutern von Glas, welches im auf die

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Schmelz- und Läuterungstemperaturen geschmolzenen Zustand einen hohen Widerstandswert aufweist. Bei einem solchen Glas handelt es sich typischerweise um Gläser mit niedrigem Alkaligehalt, beispielsweise um das sogenannte E-Glas. Ε-Glas verfügt über einen wesentlich höheren Widerstandswert als üblicherweise durch Joulesche Wärme erhitzte Gläser; bei diesen üblicherweise mittels Joulescher Wärme erhitzten Gläsern handelt es sich um Gläser mit einem relativ hohen Alkaligehalt (im Bereich von 15 Gew.% Alkali), beispielsweise also um ein Alkali-Borsilikat-Glas, wie es üblicherweise für die Herstellung von Glaswolle verwendet wird. Darüberhinaus ist der Widerstandswert eines solchen Glases mit niedrigem Alkaligehalt auch wesentlich größer als es der Widerstandswert vieler feuerfester Auskleidungen und Materialien, die geeignet sind, geschmolzenes Glas bei den üblichen Glasarbeitstemperaturen zu enthalten. Daher ergibt sich bei der Erhitzung von einen hohen Widerstandswert aufweisenden Gläsern das Problem von Verlusten durch Parallelströme (shunt currents) in der feuerfesten Auskleidung; solche Probleme liegen bei der Verarbeitung von Gläsern mit niedrigem Widerstandswert nicht vor.

Darüberhinaus erfordern Gläsern mit höheren spezifischen elektrischen Widerstandswerten oder Wärmedurchlaß-Widerständen üblicherweise höhere Schmelz-, Lauterungs- und Arbeitstemperaturen. Das bedeutet, daß zusätzlich zu den ungünstigen Effekten, die erhöhte Temperaturen auf die feuerfesten Materialien ausüben, noch die nachteiligen elektrischen Wirkungen kommen, die sich bei der Verarbeitung von Gläsern mit hohen spezifischen Widerständen ergeben. Hierbei kann, über den Daumen gepeilt, davon ausgegangen werden, daß die Abnutzungsrate der feuerfesten Auskleidung sich jeweils für etwa 100 F (entsprechend 56°C) Temperaturanstieg der Glasverarbeitungstemperaturen verdoppeln.

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Ein bevorzugtes feuerfestes Material für die Verarbeitung von Glas bei höheren Temperaturen, etwa im Bereich zwischen 1371°C bis 151O⁰C, ist Chromoxid, soweit es die Abnutzungsrate betrifft. Die grösste Abnutzung ergibt sich erfahrungsgemäss an der Glaslinie, d.h. an der Grenzschicht des geschmolzenen Glases mit der Ofenatmosphäre im Falle, dass diese Atmosphäre einer freien Oberfläche aus geschmolzenem Glas ausgesetzt ist und an der Grenzschicht des geschmolzenen Glases mit der Gemengeschicht dort, wo eine Deckschicht des Gemenges auf dem geschmolzenen Glas aufschwimmt. Betrachtet man die Seitenwände der Glasschmelzwanne, in denen bei Erhitzen von Ε-Glas Joulesche Wärme auftritt, dann stellt sich heraus, dass eine Korrosion des Chromoxids eine Funktion der elektrischen Stromdichte in dem feuerfesten Material ist. Ein Vergleich der Korrosionsraten bei entsprechenden Temperaturen des geschmolzenen E-Glases mit der Korrosion in dem Falle, in welchem keine elektrische Stromeinwirkung stattfindet, ergibt, dass dann, wenn eine Stromdichte von 2 A pro Quadratzoll (pro 0,310 A/cm ) oder weniger an der Glaslinie das feuerfeste Material verläßt, keine bedeutende Einwirkung auf den Korrosionsv/iderstand des Chromoxids beobachtet werden kann. Bei einer Stromdichte von

2 2,4 A pro Quadratzoll (entsprechend 0,372 A/cm ) belief sich der Anstieg der Korrosionsrate des Chromoxids auf etwa 15%,

bei 7,3 A pro Quadratzoll (entsprechend 1,13 A/cm ) ergab sich eine 90%-ige Verringerung der Lebensdauer des Chromoxid, während bei einer Stromdichte von 8,8 A pro Quadratzoll (entsprechend 1,36 A/cm ) die Lebensdauer der feuerfesten Chromoxidauskleidung um 98% abnahm. Die unterhalb des Glasspiegels auftretende Korrosion des Chromoxids war nicht so gross, wie dies für den Bereich der Glaslinie festgestellt werden konnte.

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Dichtes Zirkon (beispielsweise 265 US-Pfund pro Kubikfuss entsprechend 4,2 4 g/cm ) verfügt über einen wesentlich höheren elektrischen spezifischen Widerstand als Chromoxid, obwohl seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion beträchtlich geringer als Chromoxid ist. Wie der nachfolgenden Tabelle I entnommen werden kann, ist der elektrische spezifische Widerstand von Zirkon zwischen 1000 bis hinunter zu dreihundertmal so gross wie der spezifische Widerstand eines auf Chromoxid basierenden feuerfesten Materials, bezogen auf den Temperaturbereich zwischen 1149°C bis 1538°C.

Die relativen elektrischen spezifischen Widerstände von Chromoxid, Zirkon, einem typischen hochalkalischem Glas und einem typischen Ε-Glas sind in der nachfolgenden Tabelle I für verschiedene Arbeitstemperaturen dieser Gläser angegeben.

Tabelle I

	Spezifischer	Widerstand	1.9 χ	104	in 0hm-cm	Glas mit hohem spezifischen
Temperatur ο C	feuerfestes feuerfeste Zir- Chromoxyd konauskleidung	1.4 χ	104	Alkali-Bos- silikatglas	Widerstand (E-Glas)
		1 χ	104	(Glas für Glaswolle	5.6 χ 102
1149	18.5	6.4 χ	103	7.2	2.6 χ 102
1204	13	4.3 χ	103	6	1.5 χ 10^
1260	9.6	2.5 χ	103	5	84
1315,5	7.4	1.5 χ	103	4.4	53
1371	5.8	1.1 χ	1O3	3.8	34
1427	4.8		3.4	24
1482	4.1	3.0	17
1538	3.6	2.8

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In den Fällen, bei denen bei den jeweils herrschenden Arbeitstemperaturen eine Erhitzung von Gläsern durch Joulesche Wärme durchgeführt wird, wobei diese Gläser einen niedrigen spezifischen Widerstand mit Bezug auf den spezifischen elektrischen Widerstand der Schmelzofenseitenwände haben, kann der so gebildete elektrische Strompfad in den Seitenwänden vernachlässigt werden. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der elektrische Widerstand des Glases gegenüber einem Stromfluss zwischen den Elektroden in der Schmelze sehr gering ist, bezogen auf den elektrischen Widerstand der Schaltkreise, darin eingeschlossen die Schmelzofenwände, so dass der überwiegende Hauptfluss des Stroms zwischen den Elektroden auf das geschmolzene Glas begrenzt ist. Auf diese Weise kann eine Erwärmung durch Joulesche Wärme von einen geringen spezifischen Widerstand aufweisenden Gläsern mit Erfolg durchgeführt werden, ohne dass die parallelen Strompfade in dem feuerfesten Material, welches das Glas enthält, wesentlich in Betracht gezogen werden müssen.

Im Gegensatz hierzu verfügt ein typischerweise als Ε-Glas bezeichnetes Glas mit hohem spezifischen Widerstand über einen elektrischen spezifischen Widerstand, der wesentlich grosser als der Widerstand der feuerfesten Materialien ist, die aufgrund ihrer Korrosions- und Erosionseigenschaften und Widerstände gegenüber diesen Einflüssen notwendigerweise für die Schmelzofenseitenwände verwendet werden müssen. Als Folge davon ergibt sich, dass die zwischen den Elektroden in dem Glas zur Erzeugung Joulescher Wärme entwickelten elektrischen Potentiale beträchtliche Stromflüsse in dem feuerfesten Material in Form elektrischer Parallelpfade zu den Strompfaden hervorrufen, die tatsächlich die gewünschte Joulesche Wärme hervorbringen.

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Allgemein ist angenommen worden, dass die überwiegende Joulesche Wärmeentwicklung in der Nachbarschaft der Elektroden auftritt, da in diesem Bereich die grösste Stromdichte vorhanden ist. Daher ergibt sich bei dem Entwurf und der Herstellung von Schmelzofen, die unter Verwendung Joulescher Wärme arbeiten, die Tendenz, die Elektroden über einen wesentlichen Teil des Glasvolumens zu verteilen, um so auch die Wärmeentwicklung zu verteilen und eine gleichmässige Erhitzung zu erzielen. Eine solche Verteilung führte zu Elektroden, die sich eng angrenzend zu den Schmelzöfenwänden befinden. Zwar ist dies geeignet und annehmbar in solchen Fällen, bei denen die feuerfesten Wände über einen hohen elektrischen spezifischen Widerstand mit Bezug auf den Widerstand des geschmolzenen Glases verfügen, solche Elektrodenreihen bilden jedoch einen relativ niedrigen elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden und den Wänden aus, so dass für den dem Glas zu Zwecken einer Jouleschen Erhitzung zugeführten Strom Stromwege mit niedrigem Widerstand geschaffen v/erden.

Eine erwünschte Elektrodenanordnung zur Erhitzung von Glas durch Joulesche Wärmezuführung besteht darin, die leitende Verbindung zur Elektrode durch eine Ofenwand unterhalb der Glaslinie zu führen, um an der Elektrodenoberfläche eine Luft-Glasoder Luft-Gemenge-und Gemenge-Glas-Grenzschicht zu vermeiden. Eine solche Lösung besteht darin, dass die Elektroden vertikal durch die Bodenwand der Schmelzwanne geführt und so montiert werden, wie dies für die Elektroden 24 bis 29 in der Bodenwand 31 der Schmelzwanne 10 zutrifft. Solche Elektroden sind üblicherweise gegenüber oxidierenden Materialien in ihren heisseren Bereichen isoliert, um ihre Oxidation klein zu- halten. In üblicher Weise sind Molybdän-Elektroden von geradliniger, zylindri-

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scher Form mit einem Durchmesser von etwa 7,62 cm in dem Bereich unterhalb des Schmelzwannenbodens eingelassen, und zwar mit Hilfe einer Ummantelung bzw. einem Hüllenrohr, so dass sie am Austrittspunkt aus der Ummantelung auf etwa 343°C herabgekühlt werden können. Zu Kühlzwecken kann eine Wasser- oder Luftkühlung für das Hüllenrohr verwendet werden, dabei ist Stickstoff eine geeignete nichtoxidierende Atmosphäre um die heisseren Bereiche der Elektrode in dem Hüllenrohr oder der Ummantelung.

Damit der hervorragende Korrosionswiderstand von Chromoxid bei elektrischen Schmelzofen ausgenutzt werden kann, ohne dass es zu einer Schaffung von Bypass-Stromwegen (Shunt) mit niedrigem Widerstand zwischen den Elektroden 24 und 29 kommt, wenn diese durch die feuerfeste Bodenwand 31 der Schmelzwanne 10 hindurchtreten, wird das Chromoxid als Auskleidung und feuerfestes Material für die Seitenwände und andere Bereiche verwendet, wo es aufgrund thermischer und chemischer Effekte zu hohen Erosionsraten Und/oder hohen Korrosionsraten kommt, wird jedoch von den metallischen Leitern des Heizsystems ferngehalten. Daher wird auch für den Boden 31 der Schmelzwanne Zirkon verwendet, welches für einen hohen elektrischen spezifischen Widerstandswert zwischen den Elektroden bei üblichen Arbeitstemperaturen sorgt. Die Korrosionsraten des Schmelzofenbodens sind relativ niedrig, daher verfügt der Zirkonbelag des Bodens über" eine Lebensdauer, die sich mit der des Chromoxids im Bereich der Glaslinie der Seitenwände, in den Doghäusern 11 und 12 "und in dem Bindungsbereich 17 messen kann.

Eine elektrische Erosion lässt sich dadurch klein halten, dass man den auf die Joulesche Wärmeleistung zurückzuführenden elek-

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trischen Strom in den Seitenwänden auf- oder unterhalb einer

2 Stromdichte von 2 Λ pro Quadratzoll, also pro 0,310 A/cm hält. Man erreicht das dadurch, dass man die Länge der Strompfade, die Teilbereiche der einen niedrigen spezifischen Widerstandswert aufweisenden SGitenwände umfassen, zu den Längen der Strompfade in dem einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweisenden geschmolzenen Glas für eine gegebene Spannung und für den zur Jouleschen WärmeIeistung erforderlichen Strom in der Weise auslegt bzw. anteilmässig aufteilt, dass der in den Seitenwänden fliessende Strom, d.h. der Wandstrom auf die gewünschte Dichte durch die erwähnte Verhältnisbeziehung zu den gesamten Widerständen der jeweiligen Strompfade begrenzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung, welches die gewünschten Bedingungen und Kriterien erfüllt, ist durch das Elektrodenpaar 24,25 der Figuren 1 und 2 gegeben. Bei diesem Ausführungsbaispiel sind die Elektroden zueinander in einem Abstand von 61 cm, gerechnet vom Elektrodenmittelpunkt zu Elektrodenmittelpunkt zentral in einer Schmelzwanne mit einer Breite von insgesamt 1,98 m angeordnet. Dabei sind dann die Seitenwände 13 und 14 aus Chromoxid an der hochwiderstandsfähigen und feuerfesten Grenzschicht zum Glas, wohingegen die Bodenwand 31 an der feuerfesten Glasgrenzschicht aus Zirkon besteht; die Molybdän-Elektroden 24 und 25 weisen einen Durchmesser von 7,62 cm auf und erstrecken sich über eine Länge von 45,7 cm in das geschmolzene Ε-Glas, wobei sie in ihrer Umgebung eine Unterglastemperatur von etwa 1393°C bis 1432°C aufweisen; die Elektroden 24 und 25 erzeugen bei einer Wechselstromspexsung von 320 Volt und einem Stromfluss im Elektrodenkreis von 725 A eine vernachlässigbare Stromkorrosion in den Wänden 13 und .14. Daher

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ergibt sich für die Stromwege zwischen den Elektroden 24 und eine Minimallänge von 53,3 cm in einem Material mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 34 Ohm χ cm unter der Annahme einer gleichmässigen Temperaturverteilung in dem geschmolzenen Glas. Der so berechnete elektrische Widerstand zwischen den Elektroden 24 und 25 beläuft sich auf 0,440 Ohm.

Der Abstand der Elektroden 24 und 25 zu den ihnen am nächsten .liegenden Seitenwänden 13 und 14 beträgt jeweils 64,8 cm. Ein ähnlicher Minimalabstand - zwischen Elektrode und Wand und zwischen den Elektroden selbst ergibt sich für die v/eiterhin noch vorgesehenen Elektroden 26, 27,28, 29. Die beiden Elektroden-Endpaare 24,25 sowie 28,29 (siehe Fig. 1) sind dann jeweils in einem Abstand von 2,865 m zur Rückwand 15 und in einem Abstand von 1,26 m zur Vorderwand 16 angeordnet, daher kann bei der nachfolgenden Betrachtung die elektrische Leitfähigkeit von Strompfaden durch das Glas bis zu einer Leitung des Stroms durch Vorder- und Rückwände ausseracht gelassen werden und es wird angenommen, dass sich parallele Stromwandpfade (durch die Wände geshuntete zusätzliche Strompfade) dort ergeben, wo der Strom durch die Glasmasse und längs des kürzesten Weges zwischen jeder Elektrode und der ihr am nächsten liegenden Wand fliesst. Jedes Elektrodenpaar ist zentral angeordnet zu einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse des Schmelzofens verläuft, wobei die Ebene für das Elektrodenpaar 26,27 einen Abstand von 1,37 m zur Ebene des Elektrodenpaares 24,25 und einen Abstand von 0,9 9 m zur Ebene des Elektrodenpaars 28,29 auf v/eist. Die Positionen dieser beiden äusseren Elektrodenpaare sind weiter vorn schon mit Bezug auf Vorder- und Rückwand angegeben worden.

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Ein solcher, soeben ausführlich beschriebener Schmelzofen ist mit Dreiphasen-Wechselstrom von einer Wechselstromquelle 32 betrieben worden, so dass jedem der drei Primärwicklungen der in Fig. 1 gezeigten Transformatoren eine um 120 gegenüber den anderen Phasen verschobene Speisespannung zugeführt wird; dabei ist die Polarisierung bzw. der Wicklungssinn der Sekundärwicklung des Transformators 43 invertiert. Dabei wurde der Schaltkreis der Elektroden 24 und 25 mit einer Spannung von 290 V bei 650 A, der Schaltkreis der Elektroden 26 und 27 mit 320 V bei 725 Λ und der Schaltkreis der Elektroden 28 und 29 mit 310 V bei 830 A gespeist; es ergab sich durch Messung mit Thermoelementen 33 und 34 an den jeweiligen Stellen eine Unterglastemperatur von 1393°C bzw. von 1432°C; darüber hinaus ergab sich eine Glastemperatur im Bereich der Mündung 17 von 1415,5 C.

Beim tatsächlichen Betrieb ergibt sich bei der Verarbeitung von Ε-Glas entlang der Längsmittellinie des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Glasschmelzofens ein Temperaturanstieg von der Rückwand 15 aus bis zu einem heissen Punkt oder heissem Bereich, der sich etwa in einem Abstand von 2/3 der Schmelzwannenlänge von der Rückwand aus gesehen befindet; anschliessend erfolgt ein Temperaturabfall bis zum Mündungsbereich 17. Das Thermoelement 34 befindet sich etwa im Bereich dieses heissen Punktes. Hinsichtlich des thermischen Profils des Schmelzofens im Querschnitt ergibt sich ein Temperaturabfall vom Punkt 34 bis zum Übergangsbereich Glas/Seitenwand auf etwa 1260 C, wobei die Temperatur im Aussenbereich der feuerfesten Chromoxidauskleidung in diesem Querschnittsbereich bei etv/a 1093 C liegt, so dass sich über die 15,24 cm Dicke der feuerfesten Auskleidung ein Temperaturabfall um 16 7°C ergibt. Ähnliche Temperaturgradienten ergeben sich bei anderen Querschnitten über die

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Schmelzofenlänge gesehen.

Es- ist darauf hinzuweisen, dass das Ε-Glas nahe den Wunden einen spezifischen Widerstandswert von 150 Ohm "cm bzw. den fünffachen Widerstandswert des Glases zwischen den Elektroden im Bereich des heissen Punktes aufweist, wobei das Chromoxid einen spezifischen Widerstandswert an der Glasgrenzschicht von 10 Ohm · cm aufweist, der sich bis auf 25 Ohm · cm am äusseren Materialbereich ändert. Der durchschnittliche spezifische Widerstandswert des Chromdioxid beläuft sich auf annähernd 15 Ohm * cm. Zwar sorgt die Fliessfähigkeit des Glases und die Konvektionsströme in diesem für einen nichtlinearen thermischen Gradienten zwischen den Elektroden und den Seitenwänden, der einen ungeraden Temperaturlxnienverlauf erzeugt bzw. für einen ungeraden spezifischen Widerstandsgradienten sorgt; dabei verursachen die niedrigeren Temperaturen des Glases nahe den Seitenwänden - in Verbindung mit dem negativen logarythmisehen Temperaturkoeffizienten - , dass der Widerstand des Glases im Bereich des Abstandes Wand zu Elektrode, der ohnehin grosser als der Elektrodenabstand ist, den Widerstandswert zwischen den Elektroden mehrfach übersteigt.

Die Stromquelle 32 liefert einen dreiphasigen Wechselstrom, der die Leistung jeweils einer Phase einem Paar von Elektroden zuführt, und zwar über zugeordnete Transformatoren und Regel- · schaltungen. Beispielsweise verfügt der Transformator 35 über eine mit der Versorgungsquelle 32 verbundene Primärwicklung und eine Sekundärwicklung, die an das Elektrodenpaar 24 und geschaltet ist. Der Strom fliesst zwischen den Elektroden und 25 durch die Schaltung, die von der Sekundärwicklung des

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Transformators 35, der Regelschaltung 36 und dem geschmolzenen Glas gebildet ist, dabei ist das geschmolzene Glas durch den in Fig.1 gestrichelt dargestellten Widerstand 37 symbolisiert. Bei der Regelschaltung 36 kann es sich in üblicher Weise um eine sättigbare Drossel oder um antiparallelgeschaltete, gesteuerte Siliziumgleichrichter handeln, die nach Art einer Phasenanschnittssteuerung so geregelt sind, dass während ausgewählter Teile jedes Spannungszyklus der Stromfluss unterbrochen wird; diese Unterbrechung ist üblicherweise symmetrisch für jeden Halbzyklus oder jede Halbschwingung. Die Elektroden 26 und 27 sind mit der Sekundärwicklung des Transformators 38 und einer Regelschaltung 3 9 verbunden, dabei ist der Hauptstrompfad im Glas zwischen den Elektroden 26,27 durch den Widerstand 41 dargestellt. In ähnlicher Weise verfügen die Elektroden 28, 29 über einen Widerstand 42; die Speisung dieser beiden Elektroden erfolgt durch die Sekundärwicklung des Transformators 43 und eine Regelschaltung 44. Jedes Elektrodenpaar kann so betrachtet werden, als wenn es eine thermische Zone in der Glasmasse erhitzt.

Da den Elektrodenpaaren 24,25,26,27 und 28,29 von der Versorgungsspannung 32 in ihrer Phase gegeneinander verschobene Spannungen oder Ströme zugeführt v/erden, ist die an sämtlichen Elektroden jeweils anliegende Momentanspannung unterschiedlich. Als Folge einer solchen Schaltung müssen die Stromwege in der Glasmasse zwischen jeder der Elektroden getrennt betrachtet werden. Die Strommenge, die zwischen jedem Elektrodenpaar fliesst, welches von einer unterschiedlichen Spannung gespeist ist, hängt von der Phasendifferenz ab. Diese Stromwege sind in der Darstellung der Fig. 1 durch die gestrichelt angedeuteten

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Widerstände 45 bis 49 und 51 bis 58 angegeben. Den Stromfluss shuntende Stromwege, also zu den Elektroden parallel verlaufende Stromwege in der Glasmasse von den Elektroden zu den Schmelzofen-Seitenwänden und über die Längsstücke der Seitenwand zwischen den Verbindungspunkten mit den Glasmassen-Widerständen sind ebenfalls gestrichelt eingezeichnet und als Widerstände 54 bis 59 für die Teilbereiche bezeichnet, die die Bereiche zwischen den Elektroden und Wandteilen überbrücken sowie als Widerstände 61 bis 66 ausschliesslich für die Wandbereiche.

Jeder Stromweg ist eine Funktion des spezifischen Widerstands des Mediums (Glas in der Schmelze), des Querschnittsbereichs und der Länge; auf diese Weise lässt sich der zugehörige Widerstand bestimmen, durch Einbeziehung der angelegten Spannung kann dann die Grosse des Stroms ermittelt v/erden. Um die weitere Erläuterung zu erleichtern und zum besseren Verständnis sei in einer ersten Annäherung mit Bezug auf die Stromkreise zwischen den Elektroden angenommen, dass die Segmente der Stromwege oder -pfade von einer Grosse sind, die direkt proportional zu ihren Längen bei einem gegebenen Medium sind. Dabei muss jedoch festgehalten werden, dass die thermischen und elektrischen Eigenschaften des Glases in einem elektrischen Schmelzofen nicht ohne weiteres einer einfachen Analyse zugänglich sind, und zwar aufgrund der allgemein exponentiellen Beziehung des negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes, der Temperaturveränderungen in einer geschmolzenen Glasmasse und aufgrund von angrenzend zu den Schmelzofenwänden liegenden Schichten geschmolzenen Materials, die eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen, verglichen mit dem Hauptmassenanteil des Glases, schliesslich auch noch wegen der

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sich in der geschmolzenen Glasmasse ausbildenden Flussmuster. Daher ist die angenommene lineare Beziehung der Leitungspfadlänge zu dem Leitungspfadwiderstand lediglich eine erste Annäherung. Darüber hinaus hat in der unmittelbaren Nachbarschaft der Seitenwände kühleres Glas einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand als das Glas zwischen den Elektroden. Der Abzug des geschmolzenen Glases und die Beigabe relativ kalten Gemengematerials zerstört ebenfalls die thermischen Profile und daher den spezifischen Widerstand der Masse.

Betrachtet man die Strompfade der Fig. 1 , dann ergibt der Abstand zwischen den paarig angeordneten Elektroden den Stromweg mit dem niedrigsten Widerstand zwischen diesen Elektroden, wobei dieser reduzierte Widerstand noch verstärkt wird durch den intensiveren Heizvorgang in diesem Bereich. So ist zwischen den Elektroden 24,25 der niedrigste Widerstand mit 37 bezeichnet. Allerdings ergibt sich für das an das Elektrodenpaar 24,25 angelegte Potential noch ein Parallelpfad zu und von den Seitenwänden, nämlich ausgehend beispielsweise von der Elektrode 24 durch den Glasmassen-Widerstand 54 zur Seitenwand 13,-dann parallel zur Seitenwand 13 bis zur Rückwand 15 und von dort zur Seitenwand 14; dieser Widerstand ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 61 versehen, von dort läuft der Stromfluss zurück über den Glasmassen-Widerstand 55 zur Elektrode 25. Ein weiterer Parallelpfad erstreckt sich durch die Seitenwand 13 vorwärts zur Vorderwand 16 und zur Seitenwand 14 und ist durch die Widerstände 66,65,64,63 und 62 gekennzeichnet, von dort schliesst sich dieser Strompfad dann wieder über den Glasmassen-Widerstand 55 zur Elektrode 25. Die Abstände der Elektrode 24 von der Seitenwand 13 und der Elektrode 25 von der Seitenwand 14 sind beide grosser als der Abstand der Elektroden 24 und

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voneinander. Daher ist der Widerstand im Glas des diese Seitenwandbereiche umfassenden Strompfades zweimal so gross wie der Widerstand zwischen den Elektroden, selbst wenn man hier den grösseren spezifischen Widerstand aufgrund der niedrigeren Temperaturen des Glases in Richtung auf die Seitenwände vernachlässigt. Addiert man dann diesen "Glas"-Widerstand zu dem Widerstand der Wände, dann lässt sich feststellen, dass aufgrund des Umstandes, dass die Elektroden 24,25 zueinander enger stehen als mit Bezug auf die Seitenwände und aufgrund der grossen Länge der diesen Shunt bildenden Seitenwände ein solcher, die Seitenwände einschliessender Strompfad einen Widerstandswert aufweist, der ein Vielfaches des Widerstandswertes des Glases zwischen den Elektroden 24,25 beträgt und daher nur einen geringen Anteil des Stromes führen kann, der insgesamt von der gesteuerten und in ihrem Stromfluss begrenzten Versorgungsspannungsguelle zur Verfügung gestellt wird.

Eine gleiche Betrachtungsweise ergibt sich, wenn die anderen Elektrodenpaare zur Verwirkung einer Jouleschen Erwärmung mit Leistung versorgt werden; sie verfügen über ähnliche primäre Stromleitungspfade zwischen den Elektroden und über Shuntpfade durch die feuerfesten Seitenwandauskleidungen. Darüber hinaus ergeben sich Strompfade zwischen den Elektrodenpaaren, wobei die Polaritäten so vorliegen, wie sie durch die Punkte an den Wicklungen der Transformatoren gekennzeichnet sind. Es erfolgt daher ein Stromfluss von der Sekundärwicklung des Transformators 35 zur Elektrode 24 über den diagonalen "Glasmassen¹¹-· Widerstand 47 zur Elektrode 27, über die Regelschaltung 39, die Sekundärwicklung des Transformators 38, die Elektrode 26, den Glasmassen-Diagonalpfad 48, die Elektrode 25, die Regel-

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schaltung 36 zurück zur Sekundärwicklung 35. Dieser Strompfad verfügt effektiv über die Summe der zwischen den Elektrodenpaaren 24,25 und 26,27 angelegten Spannungen. Da die Spannungen jedoch ausser Phase sind, ist die Summe dieser Spannungen eine Funktion der jeweils angelegten Einzelamplituden und ihrer Phasenbeziehungen zueinander. Der Phasenunterschied der Spannung an der Elektrode 25 mit Bezug auf die an der Elektrode 26 anliegende Spannung beträgt 120 und ist um 60 gegenüber der Spannung an der Elektrode 27 verschoben. Der Phasenunterschied der Spannung an der Elektrode 24 mit Bezug auf die der Elektrode 27 beträgt 120° und 60° mit Bezug auf die Spannung der Elektrode 26. Würden beide Transformatoren 35 und 38 von Spannungen der gleichen Phase versorgt werden, dann würden die Phasenunterschiede zwischen zwei der Elektroden der unterschiedlichen Ellektrodenpaare Null sein und zwischen den beiden anderen würde ein Phasenunterschied von 180 bestehen. In sämtlichen Systemen mit Ausnahme von symmetrierten Systemen, beispielsweise einem zweiphasigen Versorgungssystem gleicher Spannungen im Quadrat, ergeben sich bei bestimmten Kombinationen von Elektroden aus unterschiedlichen Gruppen miteinander elektrisch in Beziehung stehender oder korrelierter Elektroden über ihnen anfallende grössere Spannungen, verglichen mit den Spannungen, die sich über anderen Kombinationen ergeben. Die Art der Verbindung der Versorgungsquellen mit den jeweiligen zusammenwirkenden zugeordneten Elektrodengruppen oder -paaren bestimmt die Stelle des Bereiches in dem Glas, der die grösseren und kleineren Zwischenphasenspannungen und -ströme auferlegt sind und bestimmt auch den Strom in den "Shunt"-Pfaden, darin eingeschlossen die Seitenwandbereiche, denen diese Spannungen zugeführt sind.

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Daher bestimmt bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Phasenbeziehung, dass die geringeren Zwischenphasen-Spannungen und -ströme, nämlich die, die auf die 6O°-Phasendifferenz zurückzuführen sind, parallel zu den Schmelzwannen-Seitenwände und zwischen den Elektroden 25 und 27 angrenzend zur Seitenwand 14 und den Elektroden 24 und 26 angrenzend zur Seitenwand verlaufen. Dieser Stromweg verläuftvon dem Transformator über die Elektrode 24, den Glasmassen-Widerstand 45, die Elektrode 26, den Transformator 38, die Regelschaltung 39, die Elektrode 27, den Glasmassen-Widerstand 46, die Elektrode 25, die Regelschaltung 36 und zurück zum Transformator 35.

Zusätzliche geshuntete Strompfade, die die Schmclzwannenwände umfassen, verlaufen parallel zu den vielter vorn erwähnten Zwischenpaar-Stromwegen. Allerdings ist jeder dieser Strompfade mit dem doppelten, begrenzenden Glasmassen-Widerstand der paarweisen Elektrodenshunts belastet, da jeder Strompfad die Summe der Widerstände 54,55,56 und 57 umfasst und jeder Pfad aufgrund der unterschiedlichen Phasenbeziehungen der Summenspannung weniger als den doppelten der den Elektrodenpaaren zugeführten Spannung unterworfen ist. Nimmt man an, dass jedem Elektrodenpaar gleiche Elektrodenpaarspannungen zugeführt werden und nimmt man an, dass die Regelschaltungen 36 und 39 so eingestellt sind, dass während einer gesamten Spannungsschwingung der leitende Zustand vorherrscht, dann beläuft sich die Summe der in ihrer Phase um 60 verschobenen Spannungen auf das 1,0-fache einer Elektrodenpaarspannung.

Die Spannung zwischen den Elektroden 24 und 26 beträgt das 0,50-fache der Spannung einer Versorgungsquelle und der Shuntstrom in der Wand, der auf diese Spannung zurückzuführen ist,

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bestimmt sich im wesentlichen durch die Summe der Widerstände 54,66 und 56. Ein kleinerer Strompfad, der zum Widerstand 66 parallel liegt und um die Schmelzofenwand zwischen den den Elektroden nahen Bereichen herumläuft, erstreckt sich über die Widerstände 61,62,63,64 und 65, kann jedoch wegen seines beträchtlich höheren Wertes gegenüber dem Widerstand 66 vernachlässigt werden. Ein höherer effektiver Wandwiderstand kann dort erreicht v/erden, v/o die parallelen Strompfade sich stärker ähneln. Da der Strom eine Funktion der Spannung und eine umgekehrte Funktion des Widerstandes ist, können die Zwischenphasen-Wandströme dadurch klein gehalten werden, dass die grösseren Zwischenphasen-Spannungen so arrangiert werden, dass sie über den grösseren Wandwiderständen liegen. Man erzielt dies dadurch, dass das System so ausgelegt wird, dass die Zwischenphasen-Spannung für höhere Summenspannungen zwischen den Elektroden an gegenüberliegenden Seiten des rechteckförmigen Elektrodenfeldes der Fig. 1 angelegt wird, so dass die parallelen Wandstrompfade sich in ihrer Länge und damit in ihrem Widerstand stärker gleichen. Der obige Effekt zeigt sich an den Zwischenphasen-Spannungen zwischen den Elektroden 24 und 27 und den Elektroden 25 und 26, v/o der 120 -Phasenunterschied einen Wert von /3^ = 1.732 der angelegten Einzelspannungen für gleiche Spannungen in jeder Phase erzwingt. Diese höhere Zwischenphasen-Spannung (interface voltage) wird an den höheren Widerstand der nahezu ausgeglichenen Widerstände der Seitenwandpfade und des Glasmassen-Begrenzungswiderstands angelegt, so dass der Shuntstrom für diese Zwischenphasen-Spannung klein gehalten wird.

Wenn sich der Widerstand der Wandbereiche in den verschiedenen Shuntpfaden oder Parallelpfaden zu den Glasmassen-Begrenzungs-

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widerständen addiert, dann-lässt sich feststellen, dass die Ströme in den Wänden lediglich einen Bruchteil der Ströme zwischen den Elektroden bilden und daher auch nur oinen Bruchteil des primären Heizstroms für die Joulesche Wärme ausmachen, selbst für höhere Zwischenphasen-Spannungen. Genauer gesagt verfügen die kühleren Schmelzofenwände über spezifische Widerstände von etwa 10 Ohm ' cm an ihrer inneren, eine Temperatur von etwa 1260° aufweisenden Oberfläche und von etwa 25 Ohm * cm an ihrer äusseren, eine Temperatur von etwa 1093 C aufweisenden Oberfläche, so dass die Wände die begrenzenden V/iderstände der Glasmasse erhöhen.

Die nebeneinander angeordneten Llektrodenpaare 26,27 und 28,29 zeigen den Effekt einer Phasenverschiebung um G0° in der Momentanspannung der einer gemeinsamen Seitenwand benachbarten Elektroden für eine angenommene 120 -Phasenverschiebung der Primärwicklungen 35,38 und 43. In diesem Fall beläuft sich die Spannung zwischen den Elektroden 27,29 und 26,28 auf 1.732 · 2 V sin(üit + 30°) , wobei den Elektroden 27,26 die Spannung V sin (Ut) und den Elektroden 29,28 die Spannung V sin (oit - 60° ) zugeführt ist. Diese höhere Spannung über den Glasmassen-Widerständen und der kurzen V7andlänge, beispielsweise für die Elektroden 27 und 29 über die Widerstände 57,6 3 und 59, ist vom Standpunkt des von dieser Spannung geleisteten Beitrags zu den \«'andströmen, die am wenigsten gewünschte /anordnung. Eine solche Anordnung sollte, bezogen auf eine Langzeitbasis dort vermieden werden, v/o das System ohnehin schon nahe einer kritischen Seitenwand-Stromdichte arbeitet und sollte unter diesen Umständen nur dann verwendet werden, wenn der ansteigende Zwischenphasen-Strom in der Glasmasse der Wider-

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standspfade 51 und 49 (also zwischen den Elektroden 27,29 einerseits und 26,28 andererseits) zur zeitweiligen Anhebung der Glastemperatur in diesen Bereichen erwünscht ist.

Zusätzlich zu den primären Strompfaden für die Joulesche Erwärmung in der Glasmasse zwischen den Elektroden aneinandergrenzender Klektrodenpaare gibt es auch Strompfade mit Bezug auf die äusseren Elektrodenpaare 24,25 und 28,29 und somit Parallel- oder Shuntströme in den Schmclzofenv/änden, die auf zwischen diesen Elektroden herrschende Potentiale zurückzuführen sind; diese Ströme sind begrenzt durch die Kiderstände Elektrode-Wand der Glasmasse und der Seitenwandwiderstände. Diese Anordnung vergrössert die Zwischenphasen-Spannung zwischen den Elektroden 26,28 und 25,29 gegenüber der, die bei einer 120 Phasenverschiebung längs der Seitenwände realisiert wurde, obwohl die grössere Länge der Seitenwandpfade hier abschwächend gegenüber der Tendenz zur Entwicklung hoher Ströme wirkt.

Die Entwicklung Joulescher Wärme durch Ströme zwischen Elektrodenendpaaren reduziert sich durch den grösseren Glasmassen-Widerstand der längeren Leitungspfade. Die in Längsrichtung verlaufenden Zwischenphasen-Ströme, die die 60 -Phasenverschiebung zwischen den Elektrodenpaaren 24,25 und 28,29 umfassen, verlaufen über die Regelschaltung 36, die Elektrode 25, den Glasmassen-Widerstand 71, die Elektrode.29, die Regelschaltung 44, die Sekundärwicklung des Transformators 43, die Elektrode 28, den Glasmassen-Widerstand 72, die Elektrode 24, die Sekundärwicklung des Transformators 3 5 und zurück' zur Regelschaltung 36. Diagonale Wärmepfade für die Joulesche Erwärmung, die die 120°-Phasenverschiebung zwischen den Elektrodenpaaren

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24,25 und 28,29 einbeziehen, verlaufen von der Regelschaltung 36, über die Elektrode 35, den diagonalen Glasmassen-Widerstand 72, die Elektrode 28, die Sekundärwicklung des Transformators 43, die Regelschaltung 44, die Elektrode 29, den Glasmassen-Widerstand 74 , die Elektrode 24, die Sekundärwicklung des Transformators 35 und zurück zur Regelschaltung 36.

Die bisher diskutierten Shuntströme sind in den Seitenwänden kumulativ und daher muss ihre kumulative Wirkung mit Bezug auf die Stromdichte betrachtet werden. Die weiter vorn erwähnten Kurzstrompfade in den Seitenwänden verfügen mit bezug auf die Zwischenphasen-Wandshuntströme über ein Übergewicht und sind daher der primäre begrenzende Faktor dort, wo die Wandstromdichte den Grenzwert für die Jouleschc Wärme bildet. Wenn die Elektrodenpaare entlang der Längsachse des Schmelzofens näher zusammengebracht v/erden, dann reduziert sich der Beitrag des Seitenwandwiderstandes mit Bezug auf eine Begrenzung der Zwischenphasen-Ströme, die die Längsströme für die Joulesche Wärmezuführung shunten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elektrodenpaare 26,27 und 23,29 in Längsri-chtung in einem engeren Abstand zueinander angeordnet, verglichen mit den Elektrodenpaaren 24,25 und 26,27. Die Stromhöhen in diesem Shuntweg geringeren Widerstandes können durch eine Reduzierung der Spannung über dem kurzen Strompfad reduziert v/erden. Daher reduziert eine Änderung auf eine 120 -Phasenverschiebung zwischen den in Längsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Elektroden 27 und 29 und 26 und 28 in-wirksamer Weise die Ströme in diesem Pfad.

Es ist vom Standpunkt der Vermeidung einer elektrischen Korrosion der Schmelzofenseitenwände bei Langzeitbetrieb vorteilhaft,

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die Phasenbeziehungen der verschiedenen Versorgungsquellen so einzustellen, dass die jeder Versorgungsquelle zugeordneten und aufeinander abgestimmten Elektroden in einer solchen Weise phaseniuässig mit Bezug auf die der nächsten angrenzenden Versorgungsquelle zugeordneten Elektroden abgestimmt sind, dass die grössere Zwischenphasen-Spannung zwischen den Elektroden angelegt ist, deren nächste Seitenwandbereiche über die Länge der Seitenwand den grössten Abstand aufweisen, um in den Shuntpfaden, die der grösseren Spannung unterworfen sind, die grössten elektrischen Seitenwandwiderstände zu entwickeln. Dies regt an, dass beim Ausführungsbeispiel die Elektrodenspannungen zwischen den Elektroden, die mit getrennten, zueinander in ihrer Phase verschobenen Versorgungsquellen verbunden sind, als Paare 24,25 und 26,27 gekoppelt werden, so dass zwischen den Elektroden, die einer gemeinsamen Seitenwand benachbart sind, ein Phasendifferenzwinkel· von 60° und eine 120°-Phasendifferenz zwischen den Elektroden, die der gegenüberliegenden Seitenwand benachbart sind, errichtet wird, beispielsweise indem man die Polarität der an die Elektroden 24,25 angelegten Spannung am Transformator 35 umkehrt.

Aus der bisherigen Diskussion geht hervor, dass der elektrische Widerstand des geschmolzenen Materials dazu verwendet wird, bei der erforderlichen angelegten Spannung die Stromdichte in der feuerfesten Seitenwandauskleidung unterhalb der kritischen, zerstörerischen Werte zu halten, so dass eine Joulesche Wärmezuführung zwischen elektrisch miteinander verbundenen Elektroden erzielt wird, von denen Teile in das einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweisende geschmolzene Glas eingetaucht sind. Diese Wirkung wird dadurch erzielt, dass man in dem

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Glas zwischen einander zugeordneten Elektroden eine Strompfadlänge verwendet, die geringer ist als der Strompfad von jeder der Elektroden zu dem diese Elektrode am nächsten liegenden Seitenwandbereich.

Dort, wo eine Vielzahl von einander zugeordneten Elektrodengruppen mit getrennten Versorgungsspannungsquellen für jede Gruppe verwendet wird, wie dies bei der rechteckförmigen Elektrodengruppenanordnung 24,25, 26,27 und 28,29 der Fall ist, müssen die kumulativen Spannungseffekte der verschiedenen Versorgungsquellen mit Bezug auf die Parallelntrörae oder Shuntströme in den feuerfesten Seitenwänden in Betracht gezogen v/erden. Im Falle von einphasigen Versorgungsquellen der gleichen Spannung verdoppeln sich die Spannungen zwischen bestimmten Elektroden unterschiedlicher Gruppen. Bei dem dargestellten dreiphasigen Versorgungssystem der drei, zueinander jeweils um 12o phasenverschobenen Gruppen, 'bei der jede Gruppe mit der gleichen Spannung versorgt wird, liegen die Spannungen zwischen bestimmten Elektroden auf Vierten von 0,366 der zugeführten Einzelspannung und zwischen anderen Elektroden auf Werten von O₇50 der Individualspannung. Von den Seitenwänden gebildete Shuntpfade für Parallelströme sind dann für diese Zwischenphasen-Spannungen von maximalem Widerstand, wenn die Elektroden der verschiedenen Gruppen, über denen diese maximale Spannung anliegt, solchen feuerfesten Seitenwandbereichen am nächsten sind, die über die. Seitenwand gesehen zueinander im maximalen Abstand angeordnet sind, so dass hier der maximale Seitenwand-Widerstand zur Begrenzung eines solchen Stromes wirksam ist. Bei der rechteckförmigen Elektrodenformanordnung sollte daher die 6O°-Phasendifferenz zwischen Elektroden unter-

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schiedlichor Gruppen auf gegenüberliegenden Seiten der Gruppenanordnung liegen, wie beispielsweise zwischen den Elektroden 25,26 und den Elektroden 24 und 27, um den maximal begrenzten Wandistrom zu erzielen.

Es versteht sich, dass die verschiedenen Shuntstrompfade in den Seitenwänden parallel verlaufen und dass daher mit Bezug auf die Lebensdauer der feuerfesten Seitenwandauskleidung der Gesamtstrom betrachtet werden muss. Ist darüber hinaus eine reduzierte Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung beim Betrieb eines Schmelzofens tolerierbar, dann können etwas höhere Stromdichten zugelassen v/erden, da festgestellt werden konnte, dass der Beginn eines starken Abfalls der Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung bei Chromoxid bei etwa 2,4 A pro Quadratzoll, d.h.bei 0,372 A/an² beginnt. Darüber hinaus ist dort, wo zwischen einzelnen Elektrodengruppen eine Heizung durch Joulesche Wärme verwendet wird und wo eine lokalisierte Erwärmung gewünscht ist, die Zuführung der maximalen Zwischengruppenspannung an einer Seite der Elektrodengruppenanordnung, beispielsweise zwischen den Elektroden 27 und 2 9 in kurzen Zeitintervallen zulässig, wobei die Spannung dann gleichzeitig über den minimalen Seitenwand-Widerstand 63 anliegt, selbst dann, wenn die Seitenv/andstromdichte die weiter vorn erwähnten Grenzwerte dann überschreitet.

Die vorliegende Erfindung ist erläutert worden mit Bezug auf spezielle feuerfeste Verkleidungen und Materialien für. die Bodenwand der Schmelzwanne, für die Seitenwände und für ein spezielles Glas. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Kombinationen von Materialien unter Zugrundelegung der erfindungsgemässen Konzeptionen verv/endet und verarbeitet werden

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können, die die spezifischen elektrischen Widerstandsverhältnisse nach erfindungsgemässen Richtlinien aufweisen.

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Claims (1)

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   Patentansprüche :

   1. Verfahren zur Erhitzung eines in Wärme erweichbaren, geschmolzenen, thermoplastischen Materials, insbesondere Glas, durch Zuführung Joulescher Wärme, in eine feuerfeste Seitenwinde aufweisenden Schmelzwanne, wobei das geschmolzene Material einen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, der bei den herrschenden Arbeitstemperaturen den spezifischen elektrischen Widerstand der feuerfesten Auskleidung der Schmelzwanne überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entwicklung der gewünschten Erhitzung durch Joulesche Wärme das geschmolzene Material mit einander zugeordneten Elektroden in Kontakt gebracht wird, an denen eine ausreichende Spannung anliegt und daf* in dem geschmolzenen Material zwischen jeder Elektrode und den Seitenwänden ein elektrischer Widerstandswert entwickelt wird, der größer ist als der Widerstand im geschmolzenen Material zwischen den einander zugeordneten Elektroden, derart, däß der in den Seitenwänden fließende, von den Elektroden ausgehende Parallelstrom begrenzt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das geschmolzene Material eine Vielzahl von einander zugeordneten Elektrodengruppen eingetaucht v/erden und das System so bestimmt wird, daß der in dem geschmolzenen Ma- · terial zwischen jeder Elektrode und der Seitenwand gebildete Widerstand größer als der Widerstand des in Wärme erweichenden Materials zwischen den einander zuaeordneten, eine Elektrodengruppe bildenden Elektroden ist.

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   3.· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dap die Spannungen der einzelnen Versorgungsauellen für die Elektrodengruppen zueinander phasenverschoben sind und daß der sich hierbei ergebende maximale Spannungsunterschied zv/ischen einander am nächsten stehenden Elektrodengruppen zwischen den Elektroden anliegt, die Seitenv.'andbereichen am nächsten sind, die zueinander maximalen .Abstand aufweisen, derart, daß der elektrische Seitenwiderstand zwischen den maximale Zwischenphasenspannung führenden Elektroden größer ist als der elektrische Seitenwiderstand für die anderen Elektroden dieser Gruppen.

   4. Verfahren nach einem-der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodengruppen jev/eils quer zur Hauptlängsachse einer rechteckförmigen Elektrodengruppenanordnung angeordnet werden, daß neu aufzuschmelzendes Material dem geschmolzenen thermoplastischen Material an einer Stelle in Längsrichtung zur Elektrodengruppenanordnung und jenseits zu dieser zugeführt und geschmolzenes Material am gegenüberliegenden Endbereich jenseits der Elektrodengruppenanordnung abgezogen wird.

   5. Schmelzofensystem zur Erhitzung eines geschmolzenen, in Wärme erweichenden Materials, insbesondere Glas, durch Zuführung Joulescher Wärme, bestehend aus einer Schmelzwanne für das zu schmelzende Material, die über Seitenv/ände mit einem niedrigerem elektrischen spezifischen Widerstand verfügt, verglichen mit dem elektrischen spezifischen Widerstand des geschmolzenen Materials beif den Arbeitstemperaturen des Systems, einer in der Schmelzwanne befindlichen und mindestens teilweise mit dem geschmolzenen Material in Kontakt

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   stehenden Elektrodengruppenanordnung und mit Versorgungsschaltungen, die den Elektroden zur Erhitzung des Materials durch Joulesche Wärme elektrische Leistung zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (24, 25; 26, 27; 28, 29) so mit Bezug auf die Seitenwände (13, 14) und zueinander angeordnet sind, daß die jeweils gruppeniräßig einander zugeordneten Elektroden zwischen sich und über dem geschmolzenen, sich zwischen den Elektroden befindlichen Material das höchste Spannungsverhältnis entwickeln, bezogen auf den elektrischen Widerstand des geschmolzenen Materials jeweils zwischen den Elektroden und den Seitenwänden (13, 14) und daß jede Elektrode zu der ihr am nächsten liegenden Seitenwand einen größeren Abstand aufweist als zu der mindestens einen, ihr gruppenmäßig zugeordneten Elektrode, die mit dem anderen Anschlußpol der Versorgungsspannung (35, 38, 43) verbunden ist.

   6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung der von den Versorgungsguellen (35, 38, 43) zugeführten Spannungen zu der Summe des elektrischen Widerstandes (37, 41, 42) zwischen den Elektroden (24, 25; 26,27; 28, 29) und dem elektrischen Widerstand der Seitenwände (61, 62, 63, 64, 65, 66) die Stromdichte in den Seitenwänden auf einen Wert von unter etwa 0,31 A/cm² begrenzt.

   7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene zu erhitzende Material Glas und das Material der Seitenwande (13, 14) Chromoxyd ist.

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   8. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzwanne (10) einen Boden (31) aus einem Material mit einem relativ hohen elektrischen spezifischen Widerstand aufweist, bezogen auf den elektrischen spezifischen Widerstand des geschmolzenen Materials (23), und daß sich die Elektroden (24, 25; 26, 27; 28, 29) durch die Bodenwand (31) der Schmelzwanne zur Kontaktberührung mit dem geschmolzenen Material erstrecken.

   9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodengruppenanordnung eine Vielzahl von einzelnen Elektrodengruppen (24, 25; 26, 27; 28, 29) umfaßt und daß jeder einzelnen Elektrodengruppe eine Stromversorgungsquelle (35, 36; 38, 39; 43, 44) zugeordnet ist, die unmittelbar über dem geschmolzenen Material und über parallelen, das Material und die Seitenwände umfassenden Stromfaden kumulative Spannungen entwickeln.

   10. System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Spannungen über den parallelen Stromfaden (shunt-Pfade) und die Summe des elektrischen Widerstands des geschmolzenen Materials zwischen den Elektroden und den Seitenwänden (13, 14) und des elektrischen Widerstands der Seitenwände, die die parallelen Strompfade bilden, so bemessen sind, daß die Stromdichte in den Seiten-

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   wänden inter etwa 0,31 A/cm liegt.

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   11. System nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den einzelnen Elektrodengruppen (24,25; 26, 27; 28,29) verbundenen Versorgungsschaltungen (35, 36; 38, 39; 43, 44) so geschaltet und ausgebildet sind, daß die zv/ischen nicht einander zugeordneten Elektroden entwikkelten maximalen Potentiale an solchen Elektroden in der Elektrodengruppenanordnung anliegen, deren nächste Seitenwandbereiche der Schmelzwanne zueinander einen größeren Abstand längs der Seitem^ände aufweisen, als die Seitenwandbereiche, die anderen Kombinationen nicht einander zugeordneten Elektroden am nächsten sind, derart, daß der elektrische Seitenwandwiderstand zwischen einander nicht zugeordneten Elektroden einen maximalen, strombegrenzenden Widerstand für den die Seitenwände umfassenden parallelen Strompfad bildet.

   12. System nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Versorgungsspannungsquellen (35, 36; 38, 39; 43, 44) abgegebenen Spannungen eine gesteuerte allgemeine Sinusform aufweisen und zueinander phasenverschoben sind.

   13. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede, einander zugeordnete Elektroden umfassende Gruppe (24, 25) in parallel zueinander angeordnete Reihen zusammengefaßt ist, die ihrerseits wieder Spaltenbilden und daß die einzelnen Versorgungsspannungsguellen so mit den einander zugeordneten Elektroden verbunden sind, daß die Phasenverschiebung maximale Zwischenphasenspannungen über in einer Diagonalen angeordneten Elektroden erzeugt.

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   System nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzwanne (10) Bestandteil eines elektrischen Schmelzofens zur Erhitzung von geschmolzenem Glas ist und daß mindestens eine erste, (24) und eine zweite Elektrode (25) vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen den beiden Elektroden und der jeweiligen Elektrode zu den Seitenwänden (13, 14) so ausgebildet ist, daß der elektrische Widerstand des geschmolzenen Glasmaterials zwischen den Elektroden geringer ist als der elektrische Widerstand des geschmolzenen C-lasmaterials zwischen jeder Elektrode und der zugeordneten Seitenwand.

   15. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Glas in der Schmelzwanne (10) einen ersten gegebenen spezifischen Widerstandswert bei den angenommenen Arbeitsteraperaturen und die feuerfeste Auskleidung der Seitenwände (13, 14) einen zweiten, wasentlich geringeren spezifischen Widerstandswert als das Glas aufweist und daß die feuerfeste Auskleidung der Bodenwand (31), vorzugsweise Zirkon, einen spezifischen Widerstandswert aufweist, der wesentlich größer als der spezifische Widerstandswert des Glases ist.

   16. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schmelzwanne (10) drei Elektrodengruppen mit jeweils zwei Elektroden (24, 25; 26, 27; 28, 29) vorgesehen sind, wobei die Abstände zwischen den Elektroden jeder Gruppe und die Positionierung der Gruppe mit Bezug auf die Seitenwände so getroffen ist, daß der Widerstand des geschmolzenen Glases zwischen den Elektroden einer Gruppe geringer ist als der Widerstand

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   zwischen jeder Elektrode und der zugeordneten Seitenwand, daß jede Elektrodengruppe eine getrennte Versorgungsspannungsquelle (35, 36; 38, 39; 43, 44) aufweist, und daß Ausbildung und Form, insbesondere Phasenverschiebung der einzelnen Speisewechselspannungen so getroffen ist, daß die bestimmten zwischen sich ein maximales Potential aufweisenden Elektroden am nächsten gelegenen Seitenwandbereiche zueinander einen größeren Weg über die Seitenwand gesehen aufweisen als solche Seitenwandbereiche, die Elektrodenkombinationen benachbart sind,zwischen denen geringere Potentiale herrschen.

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