DE2743289A1 - Vorherd-homogenisierungsverfahren und -vorrichtung - Google Patents
Vorherd-homogenisierungsverfahren und -vorrichtungInfo
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- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
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Description
νϊΓΚ
dr. ing. Π. NEGENDANK M=T-; · dipl.-ujg. II. IIAUCK · mri.-PHYS. W. SCHMITZ
»IPL.-ING. E. GHAALFS · dipping. W. AVEIINERT · dipiWhys. W. CARSTENS
ZUSTEtLUNGSANSCURIFT: 2OOO HAMBURG 36 · NKUER WALI.
IElBOB. NKOBBAFATBXT HAM
8000 MÜNCHEN 2 · MOZARTSTR.
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, der 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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/IO
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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ΛΑ
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 (1)
- 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 den809820/0612 .../nORIGINAL INSPECTEDMischern 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 2f dadurch gekennzeichnet, daß die809820/0812His 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.
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