DE2705618A1 - DEVICE FOR PURIFYING GLASS - Google Patents
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- C03B5/183—Stirring devices; Homogenisation using thermal means, e.g. for creating convection currents
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Description
91014 Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl *»« 91014 Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl * »«
Telex 08228833 TeIe* 6215360Telex 08228833 part * 6215360
Γ Π Bankkonten:Γ Π Bank accounts:
' 1 Bayerisch· Veretncbank MOnchen 852'1 Bavarian Veretncbank Munich 852
J * Dresdner Bank AQ Herne 7-520 Postscheckkonto Dortmund 668 66-467 J * Dresdner Bank AQ Herne 7-520 Postscheckkonto Dortmund 668 66-467
μ.: MO 5832 Lw μ .: MO 5832 Lw
MünchenMunich
SAINT GOBAIN INDUSTRIESSAINT GOBAIN INDUSTRIES
62, Bd Victor Hugo62, Vol. Victor Hugo
NEUILLY SUR SEINE, PrankreichNEUILLY SUR SEINE, France
Vorrichtung zuti Läutern von GlasDevice for refining glass
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Läutern von Glas.The invention relates to a device for lautering Glass.
In der französischen Patentanmeldung 74 28 188 vow H.8.1974 (entsprechend P 25 35 937.9 - internes Aktenzeichen MO 5309) ist ein Verfahren zum Schmelzen und Läutern von Glas beschrieben, bei welchem das verglasbare Material insgesamt geschmolzen und auf eine Temperatur gebracht wird, bei der die Viskosität der schmelzflüssigen Masse unterhalb 1000 Poise- liegt. Sobald diese Globalschmelzung oder "Vorschmelzung" stattgefunden hat, sorgt man für ein intensives Schäumen der schmelzflüssigen Masse über ihre gesamte Dicke, indem man die Viskosität auf einem Wert unterhalb 1000 Poise hält, wobei der Expansionskoeffizient über 1,5 (vorzugsweise zwischen 2 und 3) liegt. Nach Zusammenfallen des Schaums ergibt sich ein vollständig geläutertes Glas.In the French patent application 74 28 188 vow H.8.1974 (corresponding to P 25 35 937.9 - internal file number MO 5309) a method for melting and refining glass is described in which the vitrifiable material is melted as a whole and brought to a temperature at which the viscosity of the molten mass is below 1000 poise. As soon as this global melting or "premelting" has taken place, the molten mass is intensively foamed over its entire thickness by keeping the viscosity at a value below 1000 poise, with the expansion coefficient above 1.5 (preferably between 2 and 3) lies. When the foam collapses, the result is a completely refined glass.
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Nach diese™ Verfahren wird der Schäumvorgang in einem Kanal vorgenommen, in welchem das schmelzflüssige Material ohne Rückströme zwischen der Aufnehmerzone des aus der Vorschmelzzone kommenden Rohglasgemenges und der Zone, in der das geläuterte Glas gewonnen wird, sich vorschiebt.According to this ™ process, the foaming process is carried out in one Channel made in which the molten material without backflow between the receiving zone of the raw glass batch coming from the premelting zone and the zone in which the refined glass is obtained, advances.
Der Kanal, der von äußerst einfacher Geometrie sein kann, besitzt vorzugsweise eine gegenüber seiner Länge geringe Breite, in einem Verhältnis von 1/5 wenigstens, und das vorzugsweise noch kleiner ist, um die unerwünschten Rückströme zu begrenzen. Man kann für diesen Zweck auch Umlenkeinrichtungen, Dämme, Drosselrinnen oder sogar Kaskadenausbildungen längs des von der glasigen Masse in Zuge ihrer Behandlung verfolgten Weges verwenden.The channel, which can be of extremely simple geometry, preferably has one opposite its length narrow width, in a ratio of at least 1/5, and which is preferably even smaller, to the undesirable Limit reverse currents. You can also use deflectors, dams, throttle channels or even for this purpose Use cascade formations along the path followed by the vitreous mass in the course of its treatment.
Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Vorrichtung, bei der der Kanal mit Elektroden versehen ist, die längs der Longitudinalen Peuerfestwandungen der Wanne angeordnet sind; die Energieabführung durch Jouleeffekt wird in der Mitte eben dieser glasigen Masse erzeugt, um deren Temperatur längs des gesamten Kanals zu steuern.In contrast, the invention relates to a device in which the channel is provided with electrodes which along the longitudinal refractory walls of the tub are arranged; the energy dissipation through the Joule effect is in the middle of this glassy mass generated to control their temperature along the entire channel.
Nach der Erfindung umfasst ein besonders vorteilhafter Kanal zur Erhöhung der Schäumungshomogenität über die gesamte Dicke sowie die "Kolben"arbeitsweise der Vorrichtung eine erhebliche Verbreiterung in der Mittelzone, wo dank der schnellen Erwärmung für eine starke Expansion der im schmelzflüssigen Zustand befindlichen Masse gesorgt wird. Vorzugsweise ist die Breite des Kanals in dieser Höhe etwa gleich dem Doppelten derjenigen der anströmseitigen Zone. Hinter der Schäumungszone nimmt die Breite vorzugsweise einen geringen Wert,According to the invention, a particularly advantageous channel for increasing the foaming homogeneity over the overall thickness as well as the "piston" mode of operation of the device a considerable widening in the central zone, where thanks to the rapid heating for a strong expansion of those in the molten state Mass is taken care of. The width of the channel at this height is preferably approximately equal to twice that the upstream zone. Behind the foaming zone, the width preferably takes a small value,
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beispielsweise von der gleichen Größenordnung wie den der anströmseitigen Zone, an. Ebenfalls vorzugsweise werden größere Abstände zwischen Elektroden und Rändern und zwischen den beiden Elektroden ein und des gleichen Paars, für die verbreiterte Zone, als für die nicht verbreitertte Zone gewählt, wobei der letztgenannte Abstand selbst vorteilhaft wenigstens gleich der Breite des Kanals der anströmseitigen Zone ist.for example of the same order of magnitude as that of the upstream zone. Also preferably there are greater distances between electrodes and edges and between the two electrodes of one and the same pair, for the broadened zone than chosen for the non-broadened zone, the latter distance itself is advantageously at least equal to the width of the channel of the upstream zone.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denenExemplary embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings are explained in which
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kanals nach der Erfindung erkennen lässt undFig. 1 shows a plan view of an embodiment of a channel according to the invention and
Fig. 2 einen Schnitt durch diesen Kanal in der verbreiterten Zone längs der Ebene II/II der Fig. deutlich macht.FIG. 2 shows a section through this channel in the widened zone along plane II / II of FIG. makes clear.
In Flg. 1 gibt die Pfeilrichtung die Strömungsrichtung der schmelzflüssigen Masse zwischen den Elektroden E. an. Die Wandungen des bei 1 divergierenden Kanals und sowie die Elektroden E im verbreiterten Kanal sind unter einem Abstand, der größer als die anströmseitige Breite des Kanals ist, angeordnet; die Gesamtheit des hieraus stammenden Glases tritt zwischen die Elektroden E ein.In Flg. 1, the direction of the arrow indicates the direction of flow of the molten mass between the electrodes E. The walls of the channel diverging at 1 and the electrodes E in the widened channel are under one Distance, which is greater than the inflow width of the channel, arranged; the entirety of what comes from it Glass enters between the electrodes E.
Die Länge der verbreiterten Zone entspricht der Dauer der Phase der intensiven Schäumung entsprechend der oben genannten Patentanmeldung P 25 35 937.9.The length of the widened zone corresponds to the duration of the intensive foaming phase corresponding to that above mentioned patent application P 25 35 937.9.
Die Wandung 2 der verbreiterten Zone ist nur mäßig wärmeisoliert, derart, daß ihre Temperatur auf einem ziemlich niedrigen Niveau (in der Größenordnung von 135O0C) gehalten wird, während das Glas im Zustand von SchaumThe wall 2 of the enlarged zone is only moderately thermally insulated in such a way that its temperature is kept at a fairly low level (of the order of 135O 0 C) while the glass is in the state of foam
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zwischen Elektroden E2 auf etwa 155O0C gehalten wird. Aus diese™ erheblichen Temperaturgradienten resultiert, daß sich um jede Elektrode Ep eine beachtliche Konvektionsströmung von Spiralform in der durch die Pfeile in Fig. dargestellten Richtung einstellt, wodurch ein intensives Durchrühren des Glases, das besonders für seine Läuterung günstig ist, hervorgerufen wird.is held between the electrodes E 2 to about 155o C 0. The result of these considerable temperature gradients is that around each electrode Ep there is a considerable convection flow of spiral shape in the direction shown by the arrows in FIG.
In Pig. 2 ist gestrichelt die Höhe des Glases vor dem Schäumen und in ausgezogenen Linien diejenige des Schaums dargestellt.In Pig. 2, the height of the glass before foaming is shown in broken lines and that of the foam in solid lines shown.
Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung ohne sie zu begrenzen.The following example explains the invention without limiting it.
Die Vorrichtung entspricht einer Produktionskapazität an geläutertem Glas in der Größenordnung von 120 bis 250 kg/Stunde für ein übliches Sllicium-Natrium-Kalziumglas. The device corresponds to a production capacity of refined glass in the order of 120 to 250 kg / hour for a standard silicon-sodium-calcium glass.
Die V/andungen sowie der Herd bzw. die Sohle des Kanals bestehen aus elektrisch erschmolzenen Feuerfestblöcken 3 auf der Basis von Aluminiumoxyd und Zirkoniumoxyd von etwa 10 cm Dicke, welche durch eine Verkleidung 4 aus feuerfesten Ziegeln wärmegeachützt sind. Um eine gemäßigte Wärmeisolierung in dem verbreiterten Bereich des Kanals zu erhalten, kann man in diesem Bereich eine Verkleidungsdicke 4 verwenden, die geringer als im übrigen Teil des Kanals ist.The connections as well as the hearth or the bottom of the channel consist of electrically melted refractory blocks 3 based on aluminum oxide and zirconium oxide about 10 cm thick, which is covered by a cladding 4 made of refractory bricks are heat-protected. To provide moderate thermal insulation in the widened area To get the channel, you can use a lining thickness 4 in this area, which is less than the rest Is part of the canal.
Herd oder Sohle 5 verlaufen über die gesamte Fläche waagerecht.Hearth or sole 5 run horizontally over the entire surface.
Die Tiefe der Wanne beträgt 25 cm gleichmäßig über die insgesamt 2,5 ™ betragende Länge.The depth of the tub is 25 cm evenly over the total length of 2.5 ™.
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Die anströmseitige verengte Zone, in der die "vorgeschmolzene" Masse aufgenommen wird, ist 30 cm breit und 40 cm lang.The narrowed zone on the upstream side, in which the "pre-melted" Mass is recorded is 30 cm wide and 40 cm long.
In diesem ersten Teil des Kanals sind die beiden Elektroden E1 angeordnet, die aus Molybdänstäben von 40 r,m Durchmesser und einer Länge von 40 cm gebildet und symmetrisch unter einem Abstand voneinander von 150 mm angeordnet sind.In this first part of the channel, the two electrodes E 1 are arranged, which are formed from molybdenum rods with a diameter of 40 m and a length of 40 cm and are arranged symmetrically at a distance of 150 mm from one another.
An diese Zone schließt sich die verbreiterte Schäumungszone an, deren Gesamtlänge bei 80 cm liegt. Sie umfasst einen Querschnitt^ derKanal, der sich über eine Länge von 15 cm zwischen den divergierenden Wandungen 1 erweitert und die Breite der Wanne um 30 bis 60 cm überschreitet, wobei der letztgenannte Wert über eine Länge von 50 cm beibehalten wird. Der Kanal umfasst anschließend einen sich verengenden Teil, wo über eine Länge von 15 cm zwischen den V/andungen 6 die Breite der Wanne um 60 bis 30 cm geringer wird. Dieser Wert wird dann in der abströmseitigen Zone auf eine Länge von 1,3 m bis zur Abzugsöffnung 7 aufrecht erhalten, deren Durchsatz durch ein nicht dargestelltes Schwimmernadelsystem geregelt wird.This zone is followed by the widened foaming zone with a total length of 80 cm. It comprises a cross-section ^ of the channel, which extends over a length extended by 15 cm between the diverging walls 1 and exceeds the width of the tub by 30 to 60 cm, the latter value over a length of 50 cm is maintained. The channel then includes a narrowing part where over a length of 15 cm between the V / andungen 6 the width of the tub decreases by 60 to 30 cm. This value is then measured in the downstream zone over a length of 1.3 m up to the vent 7 maintained, its throughput by a float needle system, not shown is regulated.
Die Elektroden Ep der verbreiterten Zone, die ebenfalls aus zylindrischen Stäben aus Molybdän von einem Durchmesser 40 mm bestehen, sind 70 cm lang.The electrodes Ep of the enlarged zone, which are also consist of cylindrical rods made of molybdenum with a diameter of 40 mm and are 70 cm long.
Die anschließend angeordneten Elektrodenpaare E,, E. und E(- sind von gleichem Durchmesser (40 mm) und von einer Länge von 30 cm.The subsequently arranged pairs of electrodes E ,, E. and E (- are of the same diameter (40 mm) and of one Length of 30 cm.
Die Stromzuführungen 8 bestehen ebenfalls aus Molybdänstäben, ihre Durchmesser liegen aber nur bei 25 i«m; der Anschluß zwischen Stromzuführung und Elektrode er-The power supply lines 8 also consist of molybdenum rods, but their diameters are only 25 μm; the connection between power supply and electrode
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folgt durch Verschrauben ineinander.follows by screwing into each other.
In den Teilen, wo eine Gefahr der Oxydation des Molybdäns der Stromzuführungen besteht, ist dieses in an sich bekannter Weise durch ein reduzierendes Gas, beispielsweise Stadtgas, geschützt; die Verbindungsbacken mit der elektrischen Stromzufuhr werden durch Flüssigkeitszirkulation gekühlt. In the parts where there is a risk of oxidation of the molybdenum of the power supply lines, this is inherent as is known, protected by a reducing gas, for example town gas; the connecting jaws with the electrical power supply are cooled by fluid circulation.
Für die Teile, bei denen das Molybdän in Kontakt mit der schmelzflüssigen Masse steht, selbst in der anströmseitigen Zone und in der verbreiterten Zone, wo diese stark "iit Blasen verschiedenster Gase beladen ist, wurde überraschend festgestellt, daß bei üblichen Silicium-Natrium-Kalziumglaszusammensetzungen keinerlei besondere Vorkehrungen zum Schutz dieses Metalls gegen Oxydation notwendig sind.For those parts where the molybdenum is in contact with the molten mass, even in the upstream side Zone and in the widened zone, where it is heavily loaded with bubbles of various gases Surprisingly found that with conventional silicon-sodium-calcium glass compositions no special precautions to protect this metal against oxidation are necessary.
Die Stromzuführungen können in Durchführungen 8a gleiten, die quer durch die Wandungen der Wanne vorgesehen sind. Die Achse dieser Durchführungen liegt 5 cm oberhalb des Niveaus des Herdes, ausgenommen für die Elektroden Ep, deren Achse 2 cm höher liegt.The power supply lines can slide in passages 8a which are provided transversely through the walls of the tub. The axis of these bushings is 5 cm above the level of the hearth, except for the electrodes Ep, whose axis is 2 cm higher.
Zwischen dem Paar von Elektroden Ei und dem Paar E,- ist ein Damm 9 angeordnet, der einen Durchlass einstellbarer Höhe zwischen dem unteren Teil und dem Herd 5 belässt und die eventuellen Oberflächenströmungen blockiert. Der Damm besteht aus einem feuerfesten Bauteil, welches in Gleitschienen 10 in den seitlichen Wandungen des Kanals gleitet.. Dieser Damm kann aus Platin bestehen.Between the pair of electrodes Ei and the pair E, - is a dam 9 is arranged, which leaves a passage of adjustable height between the lower part and the hearth 5 and blocks any surface currents. The dam consists of a refractory component, which slides in slide rails 10 in the side walls of the channel .. This dam can be made of platinum.
Vorher beschriebene Tauchelektroden sorgen für die Erwärmung der schmelzflüssigen in) Kanal befindlichen Masse und werden elektrisch unabhängig für jedes ElektrodenpaarThe previously described immersion electrodes ensure that the molten mass in the channel is heated and become electrically independent for each pair of electrodes
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gespeist.fed.
Deren elektrische Nenndaten sind die Folgenden:Their electrical ratings are as follows:
Eine solche Vorrichtung ermöglicht das Läutern von etwa 150 kg/ Stunde Silicium-Natrium-Kalziumglas unter den aus der folgenden Tabelle ersichtlichen Bedingungen, wobei die Temperaturen gleich denjenigen sind, welche durch pyrometrische Stäbe angezeigt werden, welche in die im Schmelzfluß befindliche Masse an den T, bis T1- in Fig. 1 markierten Stellen tauchen:Such a device enables the refining of about 150 kg / hour silicon-sodium-calcium glass under the conditions shown in the following table, the temperatures being the same as those indicated by pyrometric rods which are inserted into the melted mass at the T until T 1 - dive in the places marked in Fig. 1:
2E.
2
Messpunkte T1 Tp T, T. T5 Measuring points T 1 Tp T, T. T 5
Werte (0C) 1300 H80 1540 HOO 1250Values ( 0 C) 1300 H80 1540 HOO 1250
Die Arbeitsbedingungen entsprechen einer Speisung mit Glas im teigigen "vorgeschmolzenen" bei etwa 135O0C gelieferten Zustand, das von einer Schmelzvorrichtung der Bauart geliefert wird, wie sie in der oben erwähnten Anmeldung beschrieben ist, wobeiman in Form von Agglomeraten das verglasbare Gemenge einführt (in kg pro 100 kg Glas) mit:The working conditions correspond to a supply of glass in the doughy "pre-melted" state supplied at about 135O 0 C, which is supplied by a melting device of the type described in the above-mentioned application, whereby the vitrifiable mixture is introduced in the form of agglomerates (in kg per 100 kg glass) with:
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Die Minimalhöhe des nicht-expandierten Glases muß in der Größenordnung von 10 cm liegen, derart, daß es die Gesamtheit der verschiedenen längs des Kanals aufgereihim Elektrodenpaare überdeckt und somit gegen Oxydation schützt, selbst wenn das Expansionsverhältnis sehr gering würde. In der Praxis ermöglicht bei der beschriebenen Anlage ein Verhältnis von 2 einen Optimalbetrieb, unter Belassung eines Schutzes von 5 cm.The minimum height of the non-expanded glass must be of the order of 10 cm so that it is the whole of the various pairs of electrodes lined up along the channel covered and thus protects against oxidation, even if the expansion ratio were very low. In practice, in the system described, a ratio of 2 enables optimal operation, leaving it as it is a protection of 5 cm.
Einrichtungen mit stärkerer Produktionskapazität können ähnlich wie nach der vorliegenden Beschreibung hergestellt werden. Selbstverständlich muß man die elektrischen Heizeinrichtungen im Hinblick auf den gewünschten Durchsatz wählen,, d.h. sie müssen in der Lage sein, eine Temperaturerhöhung der glasigen Masse von wenigstens 20 c/ Minute in der zur Expansion bestimmten verbreiterten Zone sicherzustellen. Im übrigen sollten, wenn die Dicke des Glases erhöht wird, die Elektroden nahe dem Herd oder der Sohle, wie oben angegeben, gehalten werden, damit die Heizung direkt die tiefsten Schichten der zu behandelnden Masse erreicht. Zugunsten der Qualität der Läuterung vermindert man so die Störströmungen der Längskonvektion. Aus analogen Gründen sorgt man sich besonders für die Wärmeisolierung des Herdes, während das Gewölbe und die Wandungen gegebenenfalls wie oben erwähnt, Örtlich weniger Wärme isoliert werden, um die Bewegungen der Querkonvektion zu begünstigen.Devices with greater production capacity can be manufactured in a manner similar to that described herein. It goes without saying that the electrical heating devices must be selected with a view to the desired throughput, ie they must be able to ensure a temperature increase of the vitreous mass of at least 20 c / minute in the widened zone intended for expansion. Moreover, when the thickness of the glass is increased, the electrodes should be kept close to the hearth or the sole, as indicated above, so that the heating directly reaches the deepest layers of the mass to be treated. In this way, the disturbing currents of the longitudinal convection are reduced in favor of the quality of the refining. For analogous reasons, particular care is taken to ensure that the stove is thermally insulated, while the vault and the walls, if necessary, as mentioned above, are locally insulated with less heat in order to favor the movements of the transverse convection.
PatentansprücheClaims
709833/0669709833/0669
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8131 | Rejection |