DE2621380A1

DE2621380A1 - Primaerelektrodenanordnung fuer hochtemperatur-schmelzoefen

Info

Publication number: DE2621380A1
Application number: DE19762621380
Authority: DE
Inventors: Vaughn Charles Chenoweth; Duane Harold Faulkner; Steven Douglas Sanford
Original assignee: Johns Manville
Current assignee: Johns Manville
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1976-11-25
Also published as: SU629902A3; BG28279A3; RO71128A; IT1060499B; MX3443E; IN144125B; FR2311263A1; JPS51139812A; BE841402A; SE414106B; JPS5646071B2; FI57864B; GB1550654A; AU1330676A; SE7605520L; FR2311263B1; ES447920A1; CA1077997A; US3983309A; ZA762423B

Description

Primärelektrodenanordnung für Hochtemperatur-Schmelzöfen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmelzofen mit einem Behälter für Schmelzmaterial, einem innerhalb des Behälters angeordneten elektrisch leitenden Element und wenigstens zwei elektrisch leitenden Primärelektroden im Behälter, deren Spitzen sich in einem radialen Abstand zum elektrisch leitenden Element befinden, wobei Materialien wie Glas, Schlacke, feuerbeständige Zusammensetzungen, etc. geschmolzen werden.

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Elektrische Hochtemperatur-Schmelzöfen der in Fig. 1 dargestellten Art sind bekannt. Im allgemeinen verwenden diese Öfen drei Elektroden A (lediglich eine ist in Fig. 1 dargestellt), die in Abständen um ein Auslaßteil B angeordnet sind, das ebenfalls als ein elektrisch leitendes Teil wirkt, weiches mit den Spitzen der drei Elektroden zusammenwirkt, um ein Sterndreieck-Stromflußmuster zu bilden. In den meisten bekannten Vorrichtungen ist esnnotwendig, Auslaß D und die Einlasse C der Elektroden A mit einem inerten oder reduzierenden Schutzgas zu fluten, wie beispielsweise Wasserstoff, um eine Beschädigung des Auslasses oder der Elektroden, die gewöhnlich aus einem feuerbeständigen Metall wie beispielsweise Molybdän, Tantal oder Wolfram hergestellt sind, zu verhindern. Ein unerwünschtes Merkmal derartiger bekannter Öfen ist, daß die Primärelektroden derart angeordnet sind, daß sie durch die feuerbeständigen Seitenwände oder den Boden des Ofens unterhalb des Schmelzspiegels reichen. Eine derartige Elektrodenanordnung erfordert einen komplexen und teueren Ofenmantel sowie eine feuerfeste Fütterung zur Aufnahme der Primärelektroden. Weiter weisen diese bekannten Öfen Bereiche auf, die, falls sie nicht sehr genau isoliert sind, den Kurzschluß der Elektroden oder ein Biegen oder Aufschmelzen der metallischen Ofenwand verursachen können. Zudem sind äußerst zuverlässige Dichtungen in den Einlassen C notwendig, um ein Durchsickern von Luft in und um die Elektroden von außerhalb des Ofens zu verhindern, was eine Oxidation bewirken und somit die Lebensdauer der Elektroden verkürzen würde und um weiter zu verhindern, daß die Schmelze im Ofen um die Elektroden herum nach außen sickert. Die gewöhnlich verwendeten Elektroden nutzen sich vor den feuerbeständigen Ofenwänden ab und die Elektroden müssen somit häufiger

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ersetzt werden, was eine Betriebsunterbrechung über wesentliche Zeiträume bedingt, um den Ofen abzukühlen, die beschädigten Elektroden zu entfernen und neue Elektroden einzubauen· Darüber hinaus kann der Austausch der Elektroden die elektrische Isolierung zwischen den Elektroden und dem Ofenmantel beschädigen.

Die Elektrodenspitzen müssen während ihrer Lebensdauer in Zeitabständen gegen das Zentrum des Ofens bewegt werden, da der optimale Abstand der Elektrodenspitzen E vom Auslaßelement B aufgrund des Verschleißes der Elektrodenspitzen sich verändert. Die Durchführung dieser Einstellungen hat sich bei bekannten Primärelektrodenträgern als schwierig erwiesen, da derartige Systeme nur schwer zurückgezogen werden können, falls die Primärelektroden zu weit gegen das Ofenzentrum bewegt worden sind.

Obwohl die Verwendung von Startelektroden bekannt ist, welche nicht durch die Ofenwand unterhalb der Schmelzlinie reichen, weisen Öfen, die diese bekannten Startelektroden verwenden, Primärelektroden auf, welche durch die Ofenwand reichen. Da diese Startelek'troden dazu neigen, sehr schnell an der Grenzfläche zwischen Oberfläche der Glasschmelze und der Luft oder der ungeschmolzenen Ladung zu verschleißen, werden die Startoder Tauchelektroden nur während der Anfangszeit verwendet und werden dann entfernt, sobald ein genügender Stromfluß zwischen den Primarelektrodenspitzen erreicht ist.Das Material wird dann Im Ofen zwischen den Primarelektrodenspitzen geschmolzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit dem bekannten Stand der Technik verbundenen Nachteile der

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am Boden oder unterhalb der Schmelzlinie in der Wand montierten Primärelektroden zu überwinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Primärelektrode einen den Schmelzspiegel des geschmolzenen Materials durchstoßenden und der dem Schmelzspiegel angrenzenden Umgebung ausgesetzten Abschnitt beinhaltet, und daß jede Primärelektrode einen bei und nahe derjenigen Stelle angeordneten Kühler aufweist, an der die Elektrode durch den Schmelzspiegel tritt, wobei der Kühler die Elektroden in dieser Umgebung unter eine Temperatur kühlt, ab der das Elektrodenmaterial in einer oxidierenden Atmosphäre stark oxidieren würde.

Dieser speziell gestaltete erfindungsgemäße Primärelektrodenaufbau erfordert nicht mehr die Verwendung eines neutralen oder reduzierenden Schutzgases, um die Elektroden des Aufbaus vor Oxidation zu schützen. Darüberhinaus sind die Primärelektroden leicht einzustellen, zu entfernen und zu ersetzen, ohne den Ofen abkühlen zu müssen. Die Primarelektrodenanordnung gemäß der Erfindung vergrößert die Lebensdauer der Elektroden im Vergleich zum Stand der Technik und schließt die Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen zwischen Primärelektroden und dem metallischen Ofenmantel aus.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines typischen Ofens nach dem Stand der Technik,

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Fig. 2 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform, mit der eine der Primärelektroden besser dargestellt ist,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 6 eine Ansicht des zur Montierung und Stützung der Primärelektroden verwendeten Gerätes, wobei zur Verdeutlichung ein Teil abgenommen ist,

Fig. 7 eine Ansicht eines Teiles des in Fig. 6 dargestellten Gerätes, in dem die Zuführung der elektrischen Energie zu den Prxmarelektroden besser dargestellt ist,

Fig. 8 einen vergrößerten Schnitt des in den Fig. 2, 5 und 9 dargestellten Kühlers für die Primärelektrode in der Umgebung der Schmelzlinie,

Fig. 9 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 beinhaltet ein erfindungsgemäßer Ofen einen Kessel oder Behälter für geschmolzenes Material 2, eine Vielzahl von Primärelektrepan 4, ein

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elektrisch leitendes Glied, wie z. B. einen Ausgang 6 ,sowie einen Elektrodenaufbau 8. Der Behälter für das geschmolzene Material weist einen äußeren Metallmantel 10 auf, der in bekannter Weise wassergekühlt werden kann und zwar insbesondere, wenn Materialien bei einer Temperatur oberhalb 1 093 C geschmolzen werden. Der Metallmantel 10 ist mit einer Schicht eines geeigneten feuerbeständigen Materials 12 ausgekleidet, die zu dem im Ofen zu schmelzenden Material verträglich ist. Der elektrisch

leitende Ausgang 6 wird aus einem bevorzugt aus einem feuerbeständigen Metall, wie z. B. Molybdän, Wolfram oder Tantal, hergestellten Metallkegel 14 in der richtigen Lage gestützt. (Der Verwendung des Terminus "feuerbeständiges Metall"liegt die Bedeutung zugrunde, daß das Metall hohen Temperaturen standhalten soll.) Dieser metallische Kegelstumpf 14 wird seinerseits durch einen unteren wassergekühlten metallischen Kegelstumpf 16 gestützt, der üblicherweise aus einem extrem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, hergestellt ist.

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Primärelektroden 4 weisen eine gewöhnlicherweise plattenförmige Elektrodenspitze 18 auf, mit welcher eine im wesentlichen horizontale untere, im Querschnitt runde Elektrodenstange oder —Arm 24 verschraubt oder verschweißt ist. Weiter weist die Elektrode ein Kniestück 26 auf, mit welchem die Stange 24 verschraubt, verschweißt oder in sonst einer Weise verbunden ist und mit welchem eine obere, im allgemeinen vertikale Elektrodenstange oder -Arm 28 in ähnlicher Weise verbunden ist. Die Primarelektrodenspxtze 18 und die Elektrodenstangen 24 und 28 sind aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit, bevorzugt

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aus einem feuerbeständigen Metall wie Molybdän, Wolfram oder Legierungen davon, hergestellt. Der obere Abschnitt der oberen Primärelektrodenstange 28 ist über ein bevorzugt aus Kupfer bestehendes Kniestück 36 durch irgendwelche geeignete bekannte Klemm- oder Bolzenglieder mit dem Elektrodenträger 8 verbunden. Die obere Elektrodenstange 28 wird entlang eines Längsabschnitts gekühlt, um eine Oxidation oberhalb der Schmelzlinie 21 zu verhindern, wobei dazu bevorzugt eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, durch einen Einlaß 40 zugeführt und durch einen Auslaß 42 abgeführt wird. Ein für dieses Kühlsystem geeigneter Aufbau wird im Detail weiter unten mit Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben. Ebenfalls auf dem oberen Elektrodenarm 28 ist ein Kühler 29 für die Umgebung des Schmelzspiegels angebracht, der den Elektrodenarm unterhalb einer kritischen Oxidationstemperatur in der Umgebung des Schmelzspiegels 21 hält, wobei die Umgebung die ungeschmolzene Ladung oberhalb des Schmelzspiegels 21 und den direkt sich oberhalb der ungeschmolzenen Ladung befindenden Bereich, in dem der Elektrodenarm der stark oxidierenden Luft ausgesetzt ist, beinhaltet. Der in den Zeichnungen dargestellte Kühler 29 weist einen Kühlmantel 30 auf, durch welchen ein Kühlfluidum, wie beispielsweise Luft oder Wasser, zirkuliert, wobei diese durch eine Einlaßleitung 32 einströmt und den Kühlmantel durch eine Auslaßleitung 34 verläßt. Der Fluß des Kühlfluidums durch den Kühler 29 für die Umgebung der Schmelzlinie wird gesteuert, um die Temperatur der Elektrodenstange in dieser Umgebung auf einer Temperatur unterhalb dem Punkt zu halten, an welchem eine rapide Oxidation in einer oxidierenden Atmosphäre, wie beispielsweise Luft, einsetzt.

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Fig. 4 stellt einen vergrößerten Teilschnitt der Fig. 2 dar und gibt ein Bild des Aufbaues einer der Primärelektroden 4. Zusätzlich zu der durch den Kühler 29 bedingten Kühlung wird die im wesentlichen vertikal gerichtete obere Slektrodenstange 28 weiter über einen Kühlmantel 41 gekühlt, der sich im Zentrum über den Großteil der Länge der oberen Elektrodenstange 28 erstreckt. Der Kühlmantel 41 weist einen äußeren Mantel 43 mit einem Auslaß 42 und einer sich über den größten Teil der Länge des äußeren Mantels 43 erstreckenden Einlaßleitung 40 im Zentrum auf. Der Kühlmantel 41 kann aus jedem Material hergestellt werden, daß zu dem für den oberen Elektrodenarm 28 verwendeten Material verträglich ist. Wenn für den oberen Elektrodenarm 28 Molybdän verwendet wird, besteht der Kühlmantel 41 bevorzugt aus Kupfer. Jegliches Kühlfluidum kann durch den Kühlmantel 41 geleitet werden, wie beispielsweise Luft, Wasser etc.. Der Z\veck des Kühlmantels 41 besteht darin, die Temperatur der oberen Elektrodenstange 28 unterhalb eines Punktes zu halten, ab welchem die Oxidierung in Luft schroff einsetzt. Die obere Elektrodenstange 28 wird nicht nur durch die Schmelztemperatur im Ofen beheizt, sondern auch aufgrund ihres Widerstandes bezüglich des hindurchfließenden Strombetrages. Da die Stange unterhalb der Schmelzlinie 21 durch das geschmolzene Material 20 gegen Oxidation geschützt wird, ist die Kühlung nur für den freigelegten Abschnitt der Stange 28 bei und oberhalb der Schmelzlinie 21. Somit ist der Betrag, um den der Kühlmantel 41 unter die Schmelzlinie reicht, nicht kritisch, wenn die oben beschriebene Forderung erfüllt ist. Eine Kühlung des Elektrodenkniestuckes 26, des unteren Elektrodenarmes 24 oder der Elektrodenspitze 18 ist nicht notwendig,

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Der Kühler 29 für die Umgebung der Schmelzlinie kann aus jedem Material hergestellt sein, das den Bedingungen gerecht wird und zum geschmolzenen Material 20, mit dem es sich in Berührung befindet, verträglich ist. Bei Glasschmelze oder feuerbeständigen Zusammensetzungen Ist die Verwendung von Kupfer oder rostfreiem Stahl für den Kühlmantel 30 und für die Einlaß- und Auslaßleitungen 32 und 34 bevorzugt.

In Fig. 5 ist eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, die sich etwas von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform unterscheidet. In dieser Ausführungsform ist jede Primärelektrode nur einen minimalen Betrag unterhalb der Schmelzlinie 21 angeordnet. Jede Primärelektrode weist einen im wesentlichen horizontalen Arm 39 auf, der bevorzugt eine feuerbeständige hohle Metallstange ist, beispielsweise aus Molybdän, die einen genügend großen Durchmesser und Wanddicke zur eigenen Stützung und des Restes der Elektrode besitzt. Der Elektrodenarm 39 ist in das Kniestück 36 geschraubt, mit diesem verschweißt oder in sonst einer Weise befestigt, wobei das Kniestück 36 aus einem feuerbeständigen Metall, Kupfer, oder einem anderen geeigneten Material sein kann. Um einen Betrag der aufgrund des elektrischen Widerstands erzeugten Wärme abzuleiten, kann der Elektrodenarm 39 in ähnlicher Weise wie die Elektrodenstange 28 nach Fig. 2 wassergekühlt sein, wie es nachfolgend bei Beschreibung der Fig. 6 erklärt wird. Ebenfalls mit dem Kniestück 36 ist eine Elektrödenstange 28 befestigt, welche in dieser Ausführungsform nicht wassergekühlt wird, mit Ausnahme für die Kühlung durch den für die Umgebung der Schmeizlinie vorc^s^henen Kühler · 29. Andere Merkmale dieser Altsführungsform

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entsprechen der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform und sind entsprechend mit Bezugszeichen versehen.

Eine Modifizierung der in Fig- 5 dargestellten Ausführungsform ist dadurch möglich, indem der Elektrodenarm 39 leicht gekürzt wird, ein Kniestück, wie das in Fig. 4 dargestellte Kniestück 26, auf dem Ende der Elektrodenstange 28 befestigt wird und dann ein kurzer und im wesentlichen horizontaler Elektrodenarm, ähnlich dem in Fig. 4 dargestellten unteren Elektrodenarm, verwendet wird, um die Länge, um die der Elektrodemarm 39 gekürzt war, auszugleichen. Eine derartige Abänderung weist mehr Elektrodenmasse unterhalb der Schmelzlinie 21 auf, als die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform, besitzt jedoch weniger Elektrodenmasse unterhalb der Schmelzlinie 21 als die in den Fig. 2 und 4 dargestellte Aus führungs form.

Fig. 6 zeigt das für die Montage und Stütze einer jeden Primärelektrode und für den Anschluß jede der Elektroden an die elektrische Quelle verwendete Gerät. Das in Fig. dargestellte Gerät ist für die in Fig. 5 'dargestellte Elektrodenkonfiguration ausgerüstet. Der Elektrodenarm 39 ist über eine Bügelklemme 46 und Bolzen 48 mit einem Stahlbügel 44 verbolzt.Die Klemme 46 ist ihrerseits mit einem Stahlriegel 50 verschweißt, welcher seinerseits durch Bolzen 54 an einer bekannten einstellbaren Schraubvorrichtung 52 befestigt ist. Durch Verwendung dieser Vorrichtung und Drehung einer Sechskantmutter 53 an der Vorrichtung in die eine oder andere Richtung, kann der Elektrodenarm 39 in seitlicher Richtung nach vorne und zurück bewegt werden, um den Abstand zwischen der Oberfläche der Elektrodenspitze 18 und der gegenüberliegenden Fläche des Auslaßes 6 (siehe Fig. 5) einzustellen und

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die gewünschten Betriebs- und Schmelzbedingungen sowie den gewünschte Wirkungsgrad zu erzeugen. Die einstellbare Schraubvorrichtung 52 ist ihrerseits durch Bolzen 5*7 auf einer Montageplatte 55 befestigt. Die Montageplatte 55 ist auf einer unteren Stützplatte 56 durch eine an die Montageplatte 55 geschweißte Lagerbüchse und einem an die Stützplatte 56 verschweißten Gabelaufbau 60 schwenkbar gelagert, wobei der Gabelaufbau 60 über einen Bolzen 62 mit der Lagerbüchse .58 in bekannter Weise gekoppelt ist. Durch das andere Ende der Montageplatte 55 reicht ein mit Gewinde versehener Einstellbolzen 64 durch eine mit der Montageplatte 55 verschweißte Sechskantmutter 66 und steht gegen eine mit der Stützplatte 56 verschweißte Verschleißplatte 68. Durch Drehung des Einstellbolzens 64 in die eine oder andere Richtung kann der Winkel, den der Elektrodenarm 39 mit der Horizontalen einschließt, verstellt werden, wodurch die Einstellmöglichkeit gegeben ist, die Oberfläche der Elektrodenspitze 18parallel mit der gegenüberliegenden Außenfläche des Auslaßes 6 (siehe Fig. 2) auszurichten. Die Stützplatte 56 ist ihrerseits über Bolzen 72 mit.einer elektrisch isolierten Bodenplatte 70 verbolzt. Die elektrisch isolierte Bodenplatte 70 ist ihrerseits in gebräuchlicher Weise mit dem Boden oder einem anderen Gestellaufbau fest verbunden..

Bezogen auf die Figuren 6 und 7, wird jedem Elektrodenarm 39 elektrischer Strom über Stromschienen 75 aus Kupfer oder anderem elektrisch leitendem Metall durch daran angeschlossene Elektrokabel 76 in bekannter Weise zugeführt. Die Stromschienen 75 sind über elektrisch leitende Bügel 73 und Bolzen 77 am Elektrodenarm 39 befestigt. Ein Abschnitt einer der Stromschienen 75 ist in Fig. 6 weggenommen, um die anderen Merkmale des Aufbaues

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besser darzustellen.

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Kühler 29 für die Umgebung der Schmelzlinie zur Aufrechterhaltung der Temperatur der Primärelektroden in der Nachbarschaft der Schmelzlinie 21 auf eine Temperatur, die unterhalb einem Punkt liegt, an welchem eine rapide Oxidierung in einer oxidierenden Atmosphäre eintritt,ist im Querschnitt in Fig. 8 dargestellt. Der gezeigte Kühler 29 weist einen wassergekühlten Mantel 30 auf, der bevorzugt aus Kupfer oder rostfreiem Stahl hergestellt ist und bevorzugt einen einstückig gegossenen oder bearbeiteten Hohlkörper 78 aufweist, auf dem ein Deckel 80 entlang der Kreisstege 82 und 84 geschweißt, mit Silber gelötet oder in sonst einer Weise geeignet befestigt ist. Der Deckel 80 besitzt zwei mit Gewinde versehene Öffnungen 86, von denen eine mit dem Einlaß 32 und einem Rohr 83 verbunden ist, um das Kühlwasser gegen den Boden des Hohlkörpers 78 zu leiten, wohingegen die andere der Öffnungsn mit dem Auslaß 35 verbunden ist. Der Außendurchmesser der Elektrodenstange 28 ist bevorzugt kleiner als der Innendurchmesser des Kühlmantels 30, damit der Kühlmantel 30 leicht von der Elektrodenstange 28 beim Wechsel der Primärelektroden entfernt werden kann. Jegliches zwischen Elektrodenstange 28 und der Innenfläche des Kühlmantels 30 eintretende Schmelzmaterial wird sofort verfestigt und bildet eine Dichtung, Die gesamte Elektrodenberührung bezüglich der Höhe oder Länge des Kühlmantels 30 hängt von jedem besonderen Betriebszustand ab, beispielsweise von der zu schmelzenden Materialart, der Temperatur des geschmolzenen Materials 20 im Ofen und der Dicke der Schicht der ungeschmolzenen Ladung 22. Bei einem typischen Glas-

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schmelzvorgang bei der eine zur Faserbildung geeignete Gläszusammensetzung verschmolzene wird, genügt eine gesamte Elektrodenberührung bezüglich der Höhe von ungefähr 15,24 cm für den Kühlmantel 30. Beim Erschmelzen von feuerbeständigen Materialien mit höheren Schmelztemperaturen kann es notwendig sein, die effektive Berührungshöhe oder -länge des Kühlmantels 30 zu steigern. Obwohl Verbindungsstellen am Kühlmantel 30 unterhalb der Schmelzlinie zulässig sind, sind sie aufgrund der größeren Möglichkeit von disruptiven Leckstellen in Verbindungsstellen in einer feindlicheren und ungünstigeren Umgebung nicht bevorzugt.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt. Außer dem Aufbau der Primärelektroden entspricht diese Ausführungsform den in den Fig. 2 und 5 dargestellten Ausführungsformen und die gleichen Bauteile sind deshalb mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen. In dieser Ausführungsform reicht die Elektrodenstange 28 direkt von einem Kniestück 37 zur Elektrodenspitze 18. Obwohl dieser Primärelektrodenaufbau einen größeren Prozentsatz der Elektrode unterhalb der Schmelzlinie 21 bringt als die in Fig. 5 dargestellte Konfiguration, vermindert dies die Komplexität des gesamten Primärelektrodenaufbaus. In dieser Zusammenstellung ist es notwendig, die Kontaktlänge der Elektrode mit dem Kühlmantel 30 im wesentlichen zu vergrößern, da die Elektrodenstange 28 unter einem viel kleineren Winkel bezüglich der Schmelzlinie als die in den Fig. 2 und 5 dargestellte Konfiguration durch die Schmelzlinie 21 reicht.

Die in den Fig· 2, 5 und 9 gezeigten Aufbauten der Primärelektrode sind nur wenige der vielen ßsi glichen Aufbauten, die erfindungsgemäß verwendet werden können.

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Die einzige Forderung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Priniärelektroden in so einer Weise montiert und angeordnet sind, daß sie nicht durch eine Wand oder den Boden des Schmelzofens an einem Punkt unterhalb der Schreelzlinie reichen, und daß die Primärelektroden mit einem Kühler ausgerüstet sind, um die Temperatur der Primärelektroden in der Nähe der Schraelzlinie auf eine Temperatur zu halten, die unterhalb dem Punkt liegt, an dem das Material der Primärelektrode in einer oxidierenden Atmosphäre stark oxidieren würde.

Diese Temperatur variiert natürlich in Abhängigkeit vom verwendeten Material für die Primärelektroden.

Wo immer in dieser Beschreibung der Term Primärelektrode oder Elektroden verwendet wird, dürfen sie nicht mit den nach dem Stand der Technik verwendeten Startoder Tauchelektroden verwechselt werden. Die Startoder Tauchelektroden können durch Verwendung anderer Vorrichtungen zur anfänglichen Beheizung der.Glasmenge oder Glasscherben ausgetauscht werden, um einen ausreichenden Betrag um die Primärelektrodenspitzen und dem elektrisch leitenden Auslaß zu erschmelzen und damit den Widerstand der Schmelze an einem Punkt zu reduzieren, an welchen die Primärelektroden in ihrer beabsichtigten Weise funktionieren können. Danach wird eine zusätzliche Ladung dem Ofen in so einer Weise zugegeben, so daß die Ladung gleichmäßig über die Oberfläche der Schmelze verteilt wird, um eine isolierende Schicht su bilden und die Ladung um im wesentlichen denselben Betrag zu erneuern, mit dem die Schmelze von oben durch den Auslaß 6 in üblicher Weise abgezogen wird.

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Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere Primärelektroden ohne den Ofen abkühlen zu müssen, ersetzt werden, indem lediglich der Strom zur auszutauschenden Primärelektrode abgeklemmt wird, die Elektrode und der Elektrodenaufbau herausgehoben, die defekte oder zerstörte Elektrode oder Elektrodenspitze abgenommen und mit einer neuen Elektrode oder neuen Spitze ersetzt wird, die neue oder reparierte Primärelektrode und der Elektrodenaufbau zurück an seine Ausgangsstelle gegeben wird und der Strom auf die neue oder reparierte Primärelektrode gegeben wird. Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung dauert dies normalerweise ungefähr eine Stunde oder weniger pro Primärelektrode im Vergleich zu ungefähr 24 bis 48 Stunden, um den Ofen abzukühlen und eine Primärelektrode auszutauschen bei den bekannten Öfen. Zusätzlich besitzen die Elektroden der vorliegenden Erfindung, die feuerbeständige Auskleidung und der Ofenmantel eine Viel längere Lebensdauer als die Öfen des Standes der Technik aufgrund des Fehlens der Wechselwirkung zwischen Ofenwänden oder -boden mit den Elektroden. Darüber hinaus werden beim erfindungsgemäßen Ofen inerte oder reduzierende Schutzgase für die Primärelektroden wie beim Stand der Technik nicht gebraucht. Schließlich ist auch der Ofen nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung viel sicherer, als die bekannten Öfen, da die Gefahr der Kurzschlüsse zwischen Primärelektroden und Ofenmantel vermieden werden, wie auch die Gefahren des Schmelzaustritts durch Primärelektrodenöffnungen im Mantel und Futter und Ausläufe unter dem Boden.

Die Erfindung ist nicht auf die zur Beschreibung der Erfindung angezogenen bestimmten Ausführungsformen beschränkt, wie auch auf andere Ausführungsformen und

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Abänderungen, die innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen.

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Claims

Patentansprüche s

Schmelzofen mit einem Behälter für Schmelzmaterial, einem innerhalb des Behälters angeordneten elektrisch leitenden Element und wenigstens zwei elektrisch leitenden Primarelektroden im Behälter, deren Spitzen sich in einem radialen Abstand zum elektrisch leitenden Element befinden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Primärelektrode (4) einen den Schmelzspiegel des geschmolzenen Materials durchstoßenden und der dem Schmelzspiegel angrenzenden Umgebung ausgesetzten Abschnitt beinhaltet, und daß jede Primärelektrode (4) einen bei und nahe derjenigen Stelle angeordneten Kühler (29) aufweist, an der die Elektrode (4) durch den Schmelzspiegel tritt, wobei der Kühler (29) die Elektroden (4) in dieser Umgebung unter eine Temperatur kühlt, ab der das Elektrodenmaterial in einer oxidierenden Atmosphäre stark oxidieren würde.
2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kühler (29) ein mit einem Fluid betriebener Kühler ist.
3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primarelektroden (4) einen zusätzlichen Kühler (41) aufweisen, der die Temperatur der aus und über den Schmelzspiegel reichenden Abschnitte der Elektroden (4) unterhalb einer Temperaturhält, ab der das Elektrodenmaterial in einer oxidierenden Atmosphäre stark oxidieren würde.

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4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärelektroden (4) aus einem feuerbeständigen Metall aus der Gruppe aus Molybdän, Tantal, Wolfram und deren Legierungen hergestellt sind.
5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Primärelektrode (4) einen im wesentlichen horizontalen und sich in einem wesentlichen Abstand über eine obere Kante des Ofens und der sich darin befindenden Schmelze erstreckenden Elektrodenarm (39) sowie eine im wesentlichen vertikale, mit dem horizontalen Elektrodenarm (39) verbundene und von einem Punkt oberhalb der Schmelze nach unten durch den Schmelzspiegel zu einem Punkt innerhalb der Schmelze in der Nähe des elektrisch leitenden Elements (6) reichende Elektrodenstange (28) aufweist.
6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Träger für jede der Primärelektroden (4), welcher eine verstellbare Schraubvorrichtung zu einer solchen Bewegung der Primärelektroden aufweist, daß der Abstand zwischen der Elektrodenspitze und einer dieser gegenüberliegenden Außenfläche des elektrisch leitenden Elements (6) verändert werden kann.
7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) eine Schwenkachse zur Verschwenkung des Elektrodenträgers um einen Punkt am Elektrodenträger aufweist, so daß die Parallelität zwischen einer Fläche der Elektrodenspitze und der dieser gegenüberliegenden Außenfläche des elektrisch leitenden Elements (6) einstellbar ist.
8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn—

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zeichnet, daß drei Primärelektroden (4) verwendet werden,
9. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sich vom Elektrodenträger (8) erstreckende Achse des Abschnitts der Primärelektrode (4) und die Elektrodenspitze (18) im wesentlichen in einer geraden Linie ausgerichtet sind.
10. Ofen" nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element (6) ein Auslaß ist, durch den das geschmolzene Material zum Ofenausgang fließt.

Starnberg, den 27. April 1976/10/62

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