DE2743289A1

DE2743289A1 - Vorherd-homogenisierungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE2743289A1
Application number: DE19772743289
Authority: DE
Inventors: John David Novak; Joseph Walker Sell
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1976-11-17
Filing date: 1977-09-27
Publication date: 1978-05-18
Also published as: DE2743289B2; SU880249A3; DE2743289C3; US4055408A; CS216250B2; NL164835B; NL7709447A; JPS5363415A; NL164835C; JPS5426566B2

Description

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dr. ing. Π. NEGENDANK M=T-; · dipl.-ujg. II. IIAUCK · mri.-PHYS. W. SCHMITZ »IPL.-ING. E. GHAALFS · dipping. W. AVEIINERT · dipiWhys. W. CARSTENS

HAMBURG-MÜNCHEN

ZUSTEtLUNGSANSCURIFT: 2OOO HAMBURG 36 · NKUER WALI.

IElBOB. NKOBBAFATBXT HAM 8000 MÜNCHEN 2 · MOZARTSTR.

Owens-Illinois Inc. „«fön ωββ) assosse P.O. BOX 1035 IILIO«. N.aiDlMTHIT M0NCHIN Toledo, Ohio 43666 Hamburg. 2₃. September 1977 Vorherd-Homogenisierungsverfahren und -vorrichtung

Es ist seit langem bekannt, daß die Qualität des Glases durch Rühren merklich verbessert werden kann, insbesondere wenn es bei dem Glas in einem relati-vfviskosen Zustand unmittelbar vor dem Gießen vorgenommen wird. Oa seit kurzem bei zahlreichen in Massenproduktion hergestellten Glaserzeugnissen wie beispielsweise Fernsehröhren, Einweg-Getränkeflaschen besonderer Vert auf eine Verminderung des Gewichts und der Wanddicke dieser Erzeugnisse gelegt wird, gewinnt eine Verbesserung in der Qualität des Glases zunehmend an Bedeutung. Streifen, Schnüren und andere Fehler bilden örtliche Schwächepunkte in den Glaserzeugnissen und machen sie für den Markt unannehmbar. Durch eine Verminderung der Streifen und anderer Fehler wird die Erzielung von Glaserzeugnissen mit geringerem Gewicht ermöglicht, da dies im Vergleich zu ähnlichen Erzeugnissen, bei denen eine beträchtliche örtliche Schwächung infolge Schnüren oder Streifen berücksichtigt werden muß, «in· Verminderung der Wandstärke ohne

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Beeinträchtigung der Festigkeit erlaubt.

So besteht selbst für Erzeugnisse, die bisher aus einem Glas von relativ geringer Qualität hergestellt wurden, eine zunehmende Nachfrage nach Glas von relativ hoher Qualität oder sogar einer Qualität, die etwa der allgemein bei der Herstellung optischer Erzeugnisse verlangten gleichkommt.

Obwohl die Erfindung erwartungsgemäß einen relativ weiten Anwendungsbereich haben wird, findet sie doch unmittelbar wirtschaftliche Verwendung hauptsächlich in Verbindung mit den Üblichen industriellen Anlagen, auf denen im wesentlichen die gesamten in Massenproduktion erzeugten Glasgegenstände in den USA hergestellt werden. Die Grundausrüstung enthält einen Schmelzofen, in welchem die Ausgangsbestandteile des Versatzes des Glases geschmolzen und auf eine relativ hohe Temperatur erwärmt werden, um ein Glas von relativ niedriger Viskosität zu bilden, einen Vorherd, wo das aus dem Schmelzofen abgegebene Glas gekühlt wird, um die Viskosität zu erhöhen, sowie eine Abgabeschale oder eine Abgabetülle, welche das Glas von dem Vorherd empfängt und es in Form von Posten durch eine Mündungsöffnung abgibt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere geeignet, den letzten Abschnitt des üblichen Vorherds zu ersetzen, um das Glas unmittelbar vor seiner Abgabe an die Tülle zu rühren.

Der übliche Vorherd enthält in der Reihenfolge des Glasflusses vom Schmelzofen zur Tülle erstens einen Kühlabschnitt und dann

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einen Aufbereitung- oder Vergleichmäßigungsabschnitt. In dem Kühlabschnitt sind sowohl Feuer zur Erwärmung als auch KUhlwinde vorgesehen, und in dem Aufbereitungsabschnitt ist ein Feuer zur Erwärmung vorgesehen, jedoch ist im Grunde die Konstruktion dazu bestimmt,im wesentlichen das gesamte Kühlen im Kühlabschnitt durchzuführen und in dem Aufbereitungsabschnitt die Temperatur der gesamten fließenden Glasmasse über ihre Dicke und Breite gleichmäßig zu machen. Vor Bekanntwerden dieser Erfindung wurde am Eingang des Aufbereitungsabschnitts ein gewisses Rühren durchgeführt, indem man umlaufende Paddel oder Turbinen an diesem Punkt in den geschmolzenen Glasstrom einsetzte. Ein solches Rühren, wie es bisher durchgeführt wurde, bewirkte eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Temperatur des geschmolzenen Glasstroms und eine Herabsetzung von Temperaturunterschieden darin, verminderte jedoch nicht wesentlich das Ausmaß von Streifen oder Schnüren in dem Glas und führte nicht zu einer physikalischen Homogenisierung des Glases.

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen und Vermischen geschmolzenen Glases in einem Vorherd, wobei ein Paar aufströmseitig von dem Feederende des Vorherds gelagerter schneckenförmiger Mischer so in Umdrehung versetzt werden, daß sie das Glas In der Zone ihres Einflusses heben. Abströmseitig in Richtung auf das Feederende des Vorherds wird eine Anzahl in Querrichtung voneinander auf Abstand gehaltener spiralförmiger Homogenisiereinrichtungen in Umdrehung versetzt, um das Glas in ihrer Einflußzone wirksam nach unten zu schieben, und zwischen den Mischern und den Homogenisiereinrichtungen ist

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eine Anzahl langgestreckter senkrechter Platten angeordnet, deren Unterkanten auf dem Boden des Vorherds ruhen, und die sich über die gesamte Tiefe des geschmolzenen Glases erstrecken, so daß die Bewegung des Glases von den Mischern zu den Homogenisiereinrichtungen derart ist, daß Schnüren und andere Streifen durch die Platten verringert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

Die Figuren 1 und 2 zeigen insbesondere den normalerweise als Aufboreitungsabschnitt bezeichneten Abschnitt 10 und eine Feederschale 11 eines typischen Durchflußvorherds. In dem Aufbereitung s ab schnitt 10 sind zwei Mischer 12 und 13 angeordnet. Bei den hler insbesondere gezeigten Formen hat der Aufbereitungsabschnitt 10 eine Breite von etwa 26 Zoll, und das darin befindliche Glas hat eine Tiefe von etwa 12 Zoll. Jeder der Mischer 12 und 13 kann einen Durchmesser von etwa 7 Zoll haben. Die senkrechte Achse der Mischer 12 und 13 liegt etwa um 6 1 /2 Zoll von den jeweiligen Seitenwänden des Aufbereitungsabschnitts nach innen. Es ist zu beachten, daß der Fluß des Glases in der gezeigten Vorrichtung von links nach rechts ist und das Glas in Form von Posten aus einer Mündung 1*» austritt, die unterhalb einer in dem Boden des Vorherds gebildeten öffnung angeordnet ist. Unmittelbar über der Öffnung Ik befindet eich

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ein Tauchkolben 15, d^er zur Steuerung der Bildung einzelner Glasposten in der üblichen Weise dient. Ein Rohr 16 umgibt den Tauchkolben 15 und wird in Umdrehung versetzt, tun das Glas in der Nachbarschaft der Mündungsöffnung auf relativ gleichmäßiger Temperatur zu halten.

Aufströmseitig von dem Rohr 16 befinden sich vier Homogenisiereinrichtungen 17* 18, 19 und 20. In diesem besonderen Beispiel haben die Homogenisiereinrichtungen einen Durchmesser von h Zoll. Die Homogenisiereinrichtungen 17 bis 20 werden in Richtung de3 Pfeiles in Fig. 1 gedreht. Die Mischer 12 und 13 werden ebenso in Richtung des Pfeiles in Fig. 1 gedreht. Zwischen den Mischern und den Homogenisiereinrichtungen sind drei Platten 21, 22 und 23 von 8 Zoll Länge angeordnet. Die Platten werden durch eine Stange Zk gelagert, die sich quer über die Breite des Vorhords erstreckt, wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich. Die Platten sind von allgemein rechteckiger Form und gleichmäßig beabstandet, sowie auch mit gleichen Abständen von den Mischern und den Homogenisiereinrichtungen angeordnet. Die Unterkante der Platten ist in Berührung mit dem Boden eines Vorherds 25 und bildet in Verbindung mit den angrenzenden Seitenwänden des Vorherde Scherebenen für das sich bewegende Glas. Diese Platten sind stationär und aus einem Material gebildet, welches in der Lage ist, der Glastemperatur sowie den Erosionscharakteristika des sich bewegenden Glases Widerstand entgegenzusetzen. Die Mischer und

im wesentlichen Homogenisiereinrichtungen sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich,/

spiralförmige Mischeinrichtungen, die von dem Boden des Vorherds

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um 2 bis 3i5 Zoll auf Abstand gehalten sind, was ausreicht, um übermäßige Scher-wirkungen des Glasos an dessen Boden zu vermeiden,

Die Anmelder haben festgestellt, daß die Verwendung oder das Einsetzen von stationären senkrechten Platten in den Vorherd die Scherbeanspruchung erhöht und die Schnüren- oder Knotenbildung herabsetzt.

Die geringe Scherbeanspruchung erzeugt bei der beschriebenen Anordnung keine Blasen. Bei der in den Zeichnungen gezeigten besonderen Anordnung ist leicht ersichtlich, daß zwischen den Platten Durchflußkanäle von gleicher Breite benutzt werden, was zur Herabsetzung der nicht symmetrischen Schwankungen der Mischwirkung von Seite zu Seite dient. Es sind von den Anmeldern

Modellverschiedene andere Formen in einem/Vorherd geprüft worden, und zwar mit Platten von U Zoll Länge, 8 Zoll Länge und 12 Zoll Länge. Alle Plattenformen hatten bei Anordnung zwischen den Mischern und den Homogenisiereinrichtungen eine gewisse Wirkung bei der Vermischung von Knoten. Es wurde jedoch festgestellt, daß die k Zoll Platten weniger wirkungsvoll waren bei Knoten, die im oberen Teil und in der Mitte des Vorherddurchflußkanals auftraten, als entweder die 8 Zoll oder 12 Zoll langen Platten. Bei allen Platten wird für alle Knoten im oberen und mittleren Bereich die Mischvirkung verbessert, venn sie zwischen den Mischern und den Homogenisiereinrichtungen angeordnet sind. Boi den mittleren Seiten- und Bodenknoten tx'itt keine große Veränderung einj jedoch werden diese in jedem Fall von den Mischsystemen erfaßt. Die 8 Zoll Platten erwiesen sich als

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wirkungsvoller bei der Vermischung von Knoten als die 12 Zoll blatten, hauptsächlich da die 8 Zoll Platton gegenüber der Durchflußform um die Rühreinrichtungen herum eine geringere Einschnürung verursachten als die 12 Zoll Platten.

Es ist zu beachten, daß die Einführung von stationären Platten in den Vorherd den Glasdurchflußwiderstand erhöht, und es wäre aus diesem Grunde notwendig, um einen Glaspegel von 12 Zoll an dem Feederende des Vorherds und in der Feederschale aufrechtzuerhalten, den Glaspegel in dem Refiner bis zu etwa 1/2 Zoll zu erhöhen, je nach der augenblicklichen Durchflußgeschwindigkeit durch den Vorherd»

Bei der besonderen Anordnung, wo die Mischer das Glas nach oben und die Homogenisiereinrichtung das Glas nach unten bewegen, bewegt sich ein großer Teil des Glases von den Mischern zu den Homogenisiereinrichtungen in deren obere Zone, in welcher die Platten angeordnet sind. Auf diese Weise vermindern die Platten effektiv die Knoten, die in dem Glas möglicherweise vorhanden sind.

Es sollten verschiedene andere Faktoren in Betracht gezogen werden. Die Mischer mit einem Durchmesser von J Zoll müssen beim Betrieb mit 20 Upm und wegen ihrer erheblichen Größe sorgfältig überwacht werden, damit sie wirkungsvoll arbeiten. Die Mischwirkung der Mischer von 7 Zoll Durchmesser mit Homogenisiereinrichtungen von h Zoll führt zu einem erhöhten Beeinflussungsradius, und die Umwälzung von Strömungsmittel um die Mischer herum ist derart, daß die Möglichkeiten eines Kurzschließens

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des Einflusses der Mischer erheblich vormindert sind. Wie zu erwarten, fangen die Mischer von 7 Zoll Durchmesser bei einer geringeren Winkelgeschwindigkeit Luft ein, als es bei den Mischern von k Zoll Durchmesser der Fall sein würde. Diese Mischer gleichen jedoch diese nachteilige Wirkung dadurch aus, daß sie in der Lage sind, bei geringerer Winkelgeschwindigkeit zu arbeiten und dennoch eine verbesserte Mischwirkung zu erreichen,

Im allgemeinen ist der Radius der Beeinflussung die größte radiale Entfernung von der Rühreinrichtung, bei der der Umlauf der Rühreinrichtungen das Strömungsmittel nennenswert beeinflußt. Zur Vermischung des gesamten Strömungsmittels muß der Betri.eb der Rühreinrichtung eine bedeutende Wechselwirkung unter den Radien der Beeinflussung und der stationären Vorherdoberfläche verkörpern. Wenn keine ausreichende Überlappung der Radien der Beeinflussung auftritt, dann gestattet ein beträchtliches Kurzschließen um die Rühreinrichtungen herum es den Knoten, an den Rühreinrichtungen vorbeizuströmen, ohne vermischt zu werden.

Die Anmelder haben festgestellt, daß zur Verminderung der unerwünschten Mischschwankungen das Rühren symmetrisch um die Läng3-inittellinie des Vorherds stattfinden sollte. Ein nicht symmetrisches Rühren erzeugt Bereiche eines Kurzschließens. Ein symmetrischer Aufbau einer Rühreinrichtung verringert Schwankungen von Seite zu Seite auf ein Minimum und vermindert das Kurzschließen. Um die Möglichkeit zu verringern, daß eine Rühr-

anordnung ungemischte. Strömungsmittel zum schwachen Bereich einer anderen Rohranordnung führt, sollte der Aufbau aufeinanderfolgender Rühreinrichtungen unterschiedlich sein. Die einfachste

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Weise, unterschiedliche Aufbauten von Rühranordnungen zu erlangen und dennoch eine Symmetrie aufrechtzuerhalten, besteht darin, unterschiedliche ebene Zahlen von Rühreinrichtungen an aufeinanderfolgenden Rührstellen zu haben. Der Betrieb dieser Rühreinrichtungsaufbauten muß symmetrisch mit Bezug auf die Längsmittellinie des Vorherds sein.

Eine veitere Sorge liegt in der Möglichkeit der Erzeugung beim Betrieb einer Rühreinrichtung durch Scherwirkung entstehender Blasen. Es ist bekannt, daß die Erzeugung von Blasen mit Scherbe anspruchungen, der Höhe der·Scherspannung und anderen Funktionen in Verbindung mit der Scherkraft zusammenhängt. Im Hinblick hierauf sollte Vorsicht geübt werden hinsichtlich des Ausmaßes der beim Mischen des Glases auftretenden Scherkraft. Außerdem gibt es bei den schneckenförmigen Mixern der hier offenbarten Art Grenzen hinsichtlich der Geschwindigkeit, bei welcher die Rühreinrichtungen in Umdrehung versetzt werden können, um sowohl durch Scherkraft erzeugte Blasen als auch Lufteinschlüsse zu vermeiden. Ein weiterer bedeutender Gesichtspunkt zur Durchführung eines erfolgreichen und annehmbaren Homogenisierungsverfahrens beeteht darin, Glaspegelschwankungen an dem Feeder zu vermeiden und dennoch einen angemessenen Glaspegel über der Rührvorrichtung aufrechtzuerhalten.

Vie in den beigefügten Ansprüchen niedergelegt, richtet sich die Erfindung der Anmelder spezifisch auf die Kombination von Mischern, Ilomogenisiereinrichtungen und stationären Platten, die eine Entfernung von Knoten aus dem sich in einem Feedervorherd bewegenden Glas 7.WV Folge haben,

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Claims

A η 3 ρ r ü c h o ;

. Verfahren zun Mischen imd Verschmelzen geschmolzenen Glases in einem Vorherd, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrcnsschritte: Drehen eines Paares Seite an Seite angeordneter Mischer aufströmseitig von dem Feederende eines Vorliords, die das Glas in der Zone ihres Einflußbereichs effektiv heben, Drehen einer Anzahl Horaogöiiisiereinrichtungen, die in einer Linie quer zur Durchflußrichtung de3 Glases in dem Vorherd mit Abstand angeordnet sind, aich zwischen den Mischern und dem Feeder befinden und das Glas in der Zone ihres Einflußbereichs effektiv nach unten schieben, sowie Instellungbringen einer Anzahl langgestreckter, senkrechter Platten mit ihrer Unterkante angrenzend an den Boden des Vorherds und mit der senkrechten Ebene der Vorderseite der Platten in Richtung des Glasflusses, wodurch das sich von der Mischerzone zur Homogenisierzone bewegende Glas durch die Platten ausgedehnt und dem Feeder knotenfreies Glas zugeführt wird.

2. Vorrichtung zum Mischen und Verschmelzen geschmolzenen Glases in einem Vorherd, gekennzeichnet durch ein Paar seitlich angeordneter Mischer auf3trömseitig von dem Feederende des Vorherds, die das Glas in der Zone ihres Einflußbereichs effektiv heben, eine Anzahl Homogenisiereinrichtungen, die in einer Linie quer zur Durchflußrichtung des Glases in dem Vorherd mit Abstand angeordnet sind, sich zwischen den

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ORIGINAL INSPECTED

Mischern und dem Feeder befinden und das Glas in der Zone ihres Einflußbereichs effektiv nach unten schieben, sowie eine Anzahl langgestreckter senkrechter Platten, die in das geschmolzene Glas zwischen den Mischern und den Honiogenisiereinrichtungen eingetaucht und so ausgerichtet sind, daß ihre Länge parallel zur Durchflußrichtung des Glases in dem Vorherd verläuft, wodurch das sich von der Mischerzone zur Homogenisierzone bewegende Glas durch die Platten verdünnt und dem Feeder knotenfreies Glas zugeführt wird.·

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Platten vorhanden und allgemein gleichmäßig mit Bezug auf die Breite des Vorherds auf Abstand gehalten sind.

k. Vorrichtung nach Anspruch Z₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Mischer wenigstens ein Viertel der Breite des Vorherds beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Platten eine Länge von i/5 bis i/3 des Abstandes zwischen den Mischern und den Homogenisiereinrichtungen haben und sich über die gesamte Tiefe des Vorherds erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischer schneckenförmige Rühreinrichtungen mit einem Durchmesser von bis zu 7 Zoll sind.

7« Vorrichtung nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, daß die

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His eher und die Honiogenisiereinrichtuiigon sich bin zu 2,0 bis 3» 5 Zoll vom Boden des Glases aus in das Glas hiiieinerstrecken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischer und Homogenisiereinrichtungen bei etwa 20 Upm gedreht werden und die Mischer mit dem oberen Ende der Schnecke genügend tief liegen, ura ein Einfangen von Luft von der Oberseite des geschmolzenen Glases durch deren Drehbewegung zu verhindern.