DE2819121A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektroschmelzen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum elektroschmelzen

Info

Publication number
DE2819121A1
DE2819121A1 DE19782819121 DE2819121A DE2819121A1 DE 2819121 A1 DE2819121 A1 DE 2819121A1 DE 19782819121 DE19782819121 DE 19782819121 DE 2819121 A DE2819121 A DE 2819121A DE 2819121 A1 DE2819121 A1 DE 2819121A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrodes
furnace
melting
melt
immersion depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19782819121
Other languages
English (en)
Inventor
Bihari Bansal
Paul Francis Spremulli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Glass Works
Original Assignee
Corning Glass Works
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Glass Works filed Critical Corning Glass Works
Priority to DE19782819121 priority Critical patent/DE2819121A1/de
Publication of DE2819121A1 publication Critical patent/DE2819121A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/0275Shaft furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/18Stirring devices; Homogenisation
    • C03B5/183Stirring devices; Homogenisation using thermal means, e.g. for creating convection currents
    • C03B5/185Electric means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Elektroschmelzen
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Schmelzen und Läutern thermoplastischen Materials, z.B. Glas, mit verbesserter Kontrolle der Schmelzbedinmgen, wie insbesondere æ.B. der Konvektionsströme des Schmelzgutes im Ofen, der Lage, Form lmd Stabilität der Schmelzzone, im Grenzbereich zwischen fester Beschick mg und fliissiqer Schmelze, und dergleichen.
  • Es sind Vertikalschmelzöfen bekannt, in denen der von oben aufgegebene Ansatz in einer oberen Zone erschmolzen, in einer tiefer gelegenen Zone geläutert, und das Schmelzgut am Boden entnommen wird, US-PS 2,993,079 und 3,524,206. Die Öfen sind tief oder flach, haben Wandelektroden oder tief eintauchende Elektroden (US-PS 3,742,111) oder beides, benützen die Eintauchtiefe der Elektroden aber nicht zur Beeinflussung der Schmelzzone und der Konvektionsströmungen. Die Schmelzzone läßt sich als der Grenzbereich zwischen dem im wesentlichen noch festen Ansatz (Rohmaterial) und dem geschmolzenen Bereich definieren. In der Schmelzzone werden die Rohbestandteile zum Glas erschmolzen und gehen in den Bereich des schmelzflüssigen Glases über. Am einfachsten wird dies am Beispiel eines Ofens mit niedrigem Durchsatz und einer ziemlich flachen Schmelzzone ohne Heißstellen auf der flachen Ansatzoberfläche deutlich. Die Ansatzzugabe wird hier bei senkrechtem Absinken durch die Ansatzdecke der Schmelzgeschwindigkeit in der Schmelzzone entsprechen. Die Ansatzoberfläche ist vergleichsweise kalt, die Temperatur nimmt auch unten allmählich zu, und erreicht in einer Tiefe von einigen cm 20000.
  • Hier verdampft lediglich ein Teil der Feuchtigkeit. Etwas tiefer beginnen festphasige Umsetzungen, deren Abgase durch die poröse Ansatzdecke entweichen. Bei Temperaturen unter deren Taupunkt könnte ein Teil kondensieren, aber bei stabiler Ansatzdecke entweicht der größere Teil als Gas (Stickstoff, Kohlendioxid u.s.w.).
  • Diese Gase erhöhen die isolierende Wirkung der Ansatzdecke. In den darunter liegenden Schichten steigt die Temperatur rasch an.
  • Die niedrig schmelzenden Komponenten gehen in die chmelzflussige Phase über und es entweichen weitere Gasmengen durch die Ansatz decke nach oben. Die in den letzten wenigen cm befindliche klebrige, glasige Schicht mit sehr hohem Temperaturgefälle bildet die eigentliche Schmelzzone. Die hier erhaltenen Gaseinschlüsse nehmen an Zahl und Größe beim uebergang in den Schmelzbereich ab. In einer stabilen Ansatzdecke ist also eine Folge verschiedener physikalicher Zustände bei erst langsam, dann rasch von oben nach unten zunehmender Temperatur festzustellen. An der Oberfläche ist die Ansatzdecke stark porös oder sogar flockig, geht dann in eine fest gesinterte Masse, dann in einen halbgeschmolzenen Bereich niedriger Viskosität, und anschließend in eine klebrig-viskose Glasmasse über. Die Dichte nimmt mit der Tiefe zu. Die nicht kondensierende Gase können durch die poröse Decke leicht, aber durch die geschmolzene glasige Phase nur schwer oder nur teilweise entweichen. Diese vernchiedenen Bereiche sind für die verbleibenden Gasresteinschlüsse wichtig. Eine entstehende Heißstelle zerstört beispielsweise diesen allmählichen Übergang von oben nach unten.
  • Wird über einer Heißstelle weiteres Rohmaterial aufgegeben, so können die anfallenden Gase nur noch schwer entweichen. Die Heißstellen wirken wie eine Gasfalle, im Gegensatz zu der die aufsteigenden Gase frei durchlassenden, stabilen Ansatzdecke. Ahnliche Schwierigkeiten entstehen bei der lösung des im Ansatz enthaltenen Sandkorns. Im geeigneten Temperaturbereich werden der Ansatz und insbesondere die Flußmittel zu einer Flüssigkeit niedriger Viskosität erschmolzen, die sodann unter Umsetzung mit dem Sandkorn Alkalisilikate bildet. Hierzu muß eine ausreichende Umsetzungszeitspanne zur Verfügung stehen. Wird der Sand zu langsam gelöst, so entst-eht Glas schlechter Qualität, und dieses die Ansatzdecke verlassende schlechte Glas erhöht den weiteren Energiebedarf. Eine stabile Ansatzdecke sichert die erforderliche Umsetzungsdauer, weil die klebrig-viskose Glasschicht ein Auslaufen der Flußmittel niedriger Viskosität verhindert, was eine Verarmung des Umsetzungsbereichs an Flußmitteln zur Folge hätte (sog. "Überschmelen') das auch in zu stark erhitzten gasbeheizten Schmelzwannen zu beobachten ist.
  • Bei Steigerung des Durchsatzes sinkt die Schmelzzone tiefer. -Hierdurch wird die Verweildauer des von der unteren Schmelzzone abgescherten Glases verkürzt, was eine geringere Schmelzkapazität bei schlechterer Glasqualität bedeutet. Außerdem muß die Energiezufuhr erhöht werden, wodurch die Elektroden stärker belastet werden, und höhere Temperaturen an der Ofenwand und den Elektroden vorherrschen. All dieses bedeutet größere Verluste, kürzere Lebensdauer der Elektroden und Ofenwände, und noch größere Instabilität der Schmelzzone.
  • Die Instabilität der Schmelzzone steht auch in Beziehung zum Resistivitäts / Temperaturverhältnis. Der elektrische Widerstand der Glasschmelze nimmt mit steigender Temperatur ab, was bei gleicher Spannung höhere Leistung bedeutet. Besteht von den Ofenwänden zur Ofenmitte ein Temperaturgefälle, so ist auch die Leistung ungleichmäßig; je höher die örtliche Temperatur, desto größer wird diese Verzerrung, die sich durch weitere Temperatursteigerung aufschaukelt. Diese unstabilen Verhältnisse können zur Entstehung von Heißstellen auf der Ansatzdecke führen, die u.U. sogar ganz durchschmilzt. Ahnliche Unstabilitäten entstehen bei stark infrarotabsorbierenden Schmelzen, die mit erhöhtem Durchsatz noch größer werden.
  • Die Konvektionsströmungen in der Glasschmelze beeinflussen die Stabilität der Schmelzzone und die Glasqualität. Bei gleicher Elektrodeneintauchtiefe können entweder die Konvektionsströmungel an den Ofenwänden oder in der Ofenmitte beherrscht werden, aber nicht beide gleichzeitig, selbst bei versetzter Elektrodenanordnung.
  • Es werden somit Ofenleistung, -kapazität, Lebensdauer von Ofen und Elektroden, und Glasqualität durch Form, Lage und Stabilität der Schmelzzone, durch den Verlauf der Konvektionsströmungen, und die Temperaturverteilung stark beeinflußt.
  • Eine bessere Regelung dieser Schmelzbedingungen ist Aufgabe der Erfindung.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schmelzbedingungen durch Änderung der Eintauchtiefe bzw. -länge der Elektroden in die Schmelzmasse geregelt werden.
  • Die Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektroden verschiedener Eintauchtiefe bzw. -länge in die Schmelzmasse vorgesehen sind.
  • Weitere günstige Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
  • An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen: Die Figur 1 einen das Erfindungsprinzip erläuternden Elektroschmelzofen im Querschnitt; die Figur 2 den Ofen der Figur 1 im Längsschnitt; die Figuren 3 und 4 den Verlauf der Schmelzzone in bekannten Verfahren und Öfen rechteckiger Form; die Figur 5 den Schnitt entlang der Schnittlinie 5 - 5 der Figur 4; die Figur 6 im Querschnitt eine Ausgestaltung des Ofens nach der Figur 1; die Figur 7 die Anwendung des Erfindungsprinzips auf einen Ofen mit durch die Seitenwand geführten, bis zur Ofenmitte reichenden Elektroden; die Figur 8 den Ofen nach Figur 7 im Längsschnitt mit zwei möglichen Strömungsverläufen an der Ofenwand; die Figur 9 zwei Anwendungen des Erfindungsprinzips auf zylindrische Öfen; die Figur 10 und die Figur 11 zwei Ausbildungen zylindrischer Öfen von oben betrachtet, mit 2 Elektrodengruppen bzw. -ebenen; die Figur 12 ebenfalls von oben gesehen einen zylindrischen Ofen mit drei Elektrodenebenen; die Figuren 13 - 17 Ausschnitte des Ofens nach Figur 12 entlang den bis zur Ofenmitte geführten Teilschnittlinien 13, 14, 15, 16 bzw. der Schnittlinie 17 - 17, der Figur 12.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Vertikalofen 11 aus üblichem, feuerfesten Material mit einer über dem Kopfende aufgebrachten Aufgabevorrichtung 12 für das Ansatzmaterial, das eine den Schmelzspiegel 14 ganz überlagernde Decke 13 bildet. Es wird laufend von oben aufgegeben, ebenso wird am Boden des Ofens 15 geläutertes Schmelzgut laufend abgezogen. Eine im Bodenrandbereich vorgesehene Vertiefung 16 bildet ein Sammelbecken für erodierte Schamotte und verunreinigtes Glas, die durch die Abzugsöffnungen 17 entfernt werden können. In dem gezeigten Ofen rechteckigen Querschnitts reichen die Elektroden 18 - 23 über die gesamte Ofenbreite.
  • Eine Schmelzzone 24 ist der Ansatzdecke 13 und dem Schmelzspiegel der Schmelze 14 zwischengelagert. Erfindungsgemäß liegen die Elektroden 18 und 21 dichter an der Ofenmitte als die übrigen Elektroden. Hierdurch wird die Mitte der Schmelzzone nach oben verschoben, wodurch sie abgeflacht und stabilisiert wird. Damit wird die Verweildauer des Schmelzgutes im oberen Ofenbereich verlängert.
  • Zum Vergleich zeigen die Figuren 3 - 5 einen rechteckigen Ofen mit Elektroden 25 - 30 bekannter Anordnung. Die Figur 3 zeigt einen leicht beschickten Ofen mit niedrigem Durchsatz. Die über die gesamte Ofenbreite reichende Schmelzzone ist in der Mitte hoch und erreicht die Höhe der oberen Hauptelektroden 25, 28.
  • Die Dicke der Schmelzzone beträgt meist mehrere cm, bei hohem Temperaturgefälle. An ihrem unteren Teil geht das erschmolzene Glas in die Schmelzströme ein. Aufsteigende Eonvektionsströme entstehen an Stellen hoher Energiekonzentration. Beim Verlassen dieser Stellen tritt eine leichte Kühlung ein. Da die Elektroden der oberen Ebenen in einer linie liegen addieren sich die Konvektionsströme in einem engen Bereich, und erzeugen in der Nähe der Elektroden eine gute Durchmischung, bedingen aber eine starke Abnutzung der Elektroden und der Tankwand.
  • Bei erhöhtem Durchsatz steigt die Elektrodenenergie, die Ansatzdicke über den Elektroden wird dünner, und dicker in ihren übrigen Teilen, die mittlere Schmelzzone sinkt und die Verweilzeit in der oberen Zone nimmt ab. Die normale Kapazität ist erreicht, wenn die mittlere Fusionszone an der untersten Hauptelektrodenebene 26, 29, angelangt ist. Bei weiterer Steigerung des Durchsatzes sinkt die mittlere Schmelzzone noch mehr ab.
  • Wie die Figur 4 zeigt, schließt das ungeschmolzene und ungeläuterte Glas aus der sehr niedrigen Schmelzzone den Schmelzofen kurz, geschmolzenes Glas siedet nach oben und bricht durch die dünne Ansatzdecke über den Elektroden; die maximale Kapazität des Ofens ist damit überschritten. Wie die Figur 5 zeigt, wurde die Strömung über die gesamte Ofenbreite noih stärker asymmetrisch Im Gegensatz hierzu werden erfindungsgemäß (Figur 1) durch verschiedene Eintauchtiefen (nach der Ofenmitte hin) der Elektroden 19 und 22 im Vergleich zu den Elektroden 18 und 21 die heißen Stellen nahe den Elektroden verbreitert und gekühlt. Bei dieser Anordnung sind die von den Elektroden erzeugten Konvektionsströme nicht additiv. Die Durchmischung ist zwar weniger intensiv, erfolgt aber in einem größeren Volumenbereich, und die Erosionsschäden der Schamotte sind sehr viel geringer. Infolge geringerer Geschwindigkeit der Konvektionsströme an den Endwänden sind die Schwerkräfte und Temperaturbelastungen geringer und die Korrosion von Schamotten und Elektroden ist stark herabgesetzt. Da die Elektroden einer Ebene näher zur Mitte liegen, kann die Energie verteilt werden, sodaß die Höhe der Fusionszone geregelt wird. Dennoch wird erfindungsgemäß eine Regelung des Schmelzvorganges im Ofen von oben nach unten und vom einen zum anderen seitlichen Ende möglich, und die Verweildauer des geschmolzenen Glases in der oberen Zone wird verlängert.
  • Die Figur 6 zeigt eine Abwandlung, in welcher die Elektroden 19 und 22 tiefer in die Ofenmitte hin reichen. In diesem Fall entsteht unter allen Bedingungen eine sich aufwärts wälzende Konvektionsströmung in der mittleren Schmelzzone. Allerdings ist die Regelung des Schmelzzonenbereichs an den Seitenwänden des Ofens nicht so gut wie in der Anordnung nach Figur 1. Auch hier ist eine volle Regelung von oben nach unten, sowie von Seite zu Seite möglich.
  • Der in gleicher Weise arbeitende Ofen der Figur 7 enthielt nicht über die ganze Ofenbreite reichende, durch die Endwände ins Ofeninnere geführte Elektroden 31 - 36. Zur Regelung der mittleren Fusionszone sind die Elektroden 32 - 35 der zweiten Ebene tiefer eingetaucht. Es entstehen zahlreiche und kleinere Umlaufzonen, Je nach Füllung, Energieverteilung und Eintauchtiere, Auch hier bestehen die beiden unabhängigen Regelungsmöglichkeiten.
  • Die Figur 8 zeigt zwei mögliche Strömungsverläufe an den Elektrodenwänden des Ofens der Figur 7.
  • Zwei Änderungsbeispiele der Erfindung zeigt die Figur 9 für einen im wesentlichen zylindrischen Schmelzofen 37 mit vier Elektrodenebenen. Die Eintauchtiefe nimmt in den ersten drei Elektrodenebenen zu, in der vierten ab. Die oberen Hauptelektroden 38 und 39 der ersten Ebene sind Wandelektroden oder eintauchende Elektroden. Die mittleren und unteren Hauptelektroden 40, 41, bzw. 42, 43 sind tief eintauchende Stabelektroden, die Elektroden 44, 45 Wandelektroden. In einem typischen Ofen von etwa 3 m Durchmesser sind die Elektroden 40, 41 30 - 60 cm, die Elektroden 42, 43 60 - 120 cm tief (oder noch tiefer) eingetaucht. Jede Ebene kann eine verschiedene dnsahl von Blektroden enthalten. In der Ausbildung der figur 9 sind die elektroden senkrecht su den Wänden angeordnet, jedoch ist dies nicht erforderlich.
  • Bei niedrigem Durchsatz wird eine ausreichende Energie in der Ebene mit den oberen Elektroden 38, 39 eingegeben, sodaß keine Strömung entlang der Ofenwand nach unten auftritt, welche ungeschmolzenes und ungeläutertes Material an die Auslaßöffnung befördern würde. Der größere Teil der übrigen Energie geht zu den Elektroden 40 - 43. Je nach Lage dieser Elektrodenebenen im Ofen, ist bei niedrigem Durchsatz und hoher und flacher Schmelzzone zur geringfügigen Erhöhung des Durchsatzes eine erhöhte Energiezufuhr nur erforderlich, wenn auch die Temperatur gesteigert werden soll. Bei Erhöhung des Durchsatzes wird die Schmelzzone in der Mitte tiefer und nähert sich den Elektroden 40 - 43. Die zur Durchsatzerhöhung benötigte zusätzliche Energie wird den Elektroden in diese tief eingetauchten Ebenen zugeführt.
  • Dadurch steigt die temperatur in der Ofenmitte und die Verweildauer und Schmelzleistung, während das Temperaturgefälle zwischen Ofenmitte und -wand minimal wird. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Stabilität der Schmelzzone.
  • Um die Energiezufuhr zu den Elektroden 38, 39 gleich zu halten oder nur geringfügig zu erhöhen, kann die zusätzliche Beschickung näher zur Mitte anstatt am Rand der Ansatzdecke aufgegeben werden.
  • Durch Verwendung von Elektroden mit unterschiedlicher Eintauchtiefe können die Eonvettionsströmungen gesteuert werden. Dies wird deutlicher, wenn man sich einen Ofen ausschließlich mit Wandelektroden vergegenwärtigt. In diesem Fall können die starken, nach unten führenden Wandströmungen sehr verkleinert werden, aber es ist nur eine vertikale Temperaturregelung möglich. Sind andererseits alle Elektroden gleichmäßig tief in die Schmelze eingetaucht, so kann die von der Ofenmitte nach unten gerichtete Strömung geregelt werden. Nur bei Elektroden unterschiedlicher Eintauchtiefe können beide Arten von Konvektionaströmungen unabhängig voneinander geregelt werden, wodurch eine Temperaturregelung sowohl von oben nach unten als auch von der Mitte zu den Seitenwänden möglich ist.
  • Durch Verringerung der Elektrodenleistung der Ebene 38, 39 und Erhöhung der übrigen Ebenen sinkt die Temperatur nahe den Ofenwänden und die Wärmeverluste durch die Wände werden kleiner; der Energiebedarf ist sparsamer und die Lebensdauer des Ofens wird verlängert.
  • Bei eingetauchten Elektroden entsteht an der Spitze eine Strömung nach oben, die dann umgekehrt und an den Wänden und in der Ofennitte nach unten führt. Bei gleicher Eintauchtiefe ist selbst bei versetzter Elektrodenanordnung diese Gegenströmung an den Wänden nur teilweise und jenseits der Eintauchtiefe radial zur Ofenmitte überhaupt nicht wirksam; im Gegenteil addieren sich die Strömungen hier sogar. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung schmelsen die von den Elektroden radial nach innen führenden Strömungen Vertiefungen in der Schmelzzone aus und mischen den nach innen führenden Strömen der weniger tief eintauchenden Elektroden (die ebenfalls Vertiefungen aus der Schmelzzone ausschmelzen) teilweise entgegen. Es entsteht also eine von den US-PS 3,583,861 und 3,742,111 sehr verschiedene Gegenströmung.
  • Die Figur 10 zeigt einen zylindrischen Ofen mit drei Elektrodenebenen, einer (nicht gezeigten) oberen Ebene, einer mittleren Ebene mit Elektroden 46 - 51, und einer unteren Ebene mit den Elektroden 52 - 56 und Versorgung mit Dreiphasenstrom. Wird ein Leistungsverhältnis der oberen zu den beiden anderen Ebenen von 0,6 : 1 und der mittleren (46 - 51) zu der unteren (52 - 56) Ebene von 0,7 : 1,5 eingehalten so wird die Ofenkapazität bei konstanter Temperatur guter Stabilität und Glas qualität sehr viel größer. Die Verwendung tief eintauchender Elektroden ermöglicht daher eine Energieverringerung in der oberen Ebene, weil mehr Energie den tief eingetauchten unteren Elektroden zugeführt wird, die Temperatur an den Ofenwänden steigt, in der Ofenmitte sinkt. Zum Ausgleich wird die Beschickung vom Rand zur Mitte verschoben, womit ein Absinken der Schmelzzone über den Elektroden vermieden wird. Damit wird das leistungsverhältnis ohne Abnahme des Durchsatzes verkleinert und die Schmelzzone an der Wand bleibt in einer sicheren Höhe.
  • Der Durchsatz kann auch durch zusätzliche Energiezufuhr zu den tiefer eintauchenden Elektroden und zusätzliche Beschickung in der Mitte erhöht werden.
  • In der Anordnung der Figur 10 wird Energie gleicher Phase einander gegenüberliegenden Elektroden zugeführt. Alle Elektroden der gleichen Ebene können auch gleich, verschiedene Ebenen aber verschieden versorgt werden. Dann hat jede Ebene wie 'gIeiChi Intraphasenenergie. Ähnlich liegende Ebenen verschiedener Ebenen können die gleiche Interphasenenergie bekommen. In einer Ebene haben Elektroden mit gleichem Abstand dieselbe Interphasenenergie.
  • Die Figur 11 zeigt eine Abwandlung mit sechs Elektroden 46 - 51 in der oberen Ebene. Die untere Ebene enthält tief eintauchende symmetrisch aber zu benachbarten Elektroden der oberen Ebene versetzt angeordnete Elektroden 57 - 59. Möglich sind auch sechs im gleichen gegenseitigen Abstand tief eintauchende Elektroden in der unteren Ebene. Beide Elektrodengruppen können in der gleichen Höhe liegen, aber bevorzugt wird eine etwas tiefere Lage der tief eintauchenden Elektroden. Bei sechs weniger tief und sechs tief eintauchenden Elektroden besteht völlige geometrische und elektrische Symmetrie mit Interphasenzündung zwischen benachbarten Elektroden, und Intraphasensündung in jeder Elektrodengruppe. Damit kann die gesamte Schmelzzone geregelt werden, also auch eine radiale Regelung unabhängig von vertikaler Temperaturregelung.
  • Die Elektroden 57, 58, 59 können mit Energie verschiedener Phase versorgt werden, wobei die Interphasen zwischen diesen Elektroden gleich sind. Die flach eintauchenden Elektroden 47 - 51 liegen an einen Polyphasensystem, sodaß die Spannung zwischen benachbarten Elektroden (z.B. 47 - 48, 48 - 49) gleich ist, ebenso wie zwischen gegenüberliegenden Elektroden, wie 47 - 50, 48 - 51. Die Interphasenspannung zwischen ähnlich liegenden Elektroden verschiedener Ebenen, wie 49 - 59, 59 - 48 ist gleich (sofern nicht durch bewußte Regelung phasenverschoben). Zur besten Regelung der Wandschmelzzone und der nach unten gerichteten Strömungen wird nach Figur 12 ein dritter Satz flach eintauchender Elektroden 60 - 65 vorgesehen. Sie können mit den Elektroden an deren beiden Ebenen in einer Linie oder, wie in der Figur 12 gezeigt, versetzt angeordnet werden. Durch die über den Elektrodenenden aufsteigenden Konvektionsströmungen wird die Schmelzzone 66 ausgehöhlt, Figur 13, und zwar bei versetzter Elektrodenanordnung ebenfalls teils versetzt. Wie die Figur 14 zeigt, ist die Wandschmelzzone an den Elektroden der Ebene 62 niedriger, und niedriger als bei in einer Linie angeordneten Elektroden. Form und Höhe der Schmelzzone wird durch die von der Elektrode 62 aufsteigende und mit den von benachbarten Elektroden und der Schmelzzone ausgehenden Strömungen in Wechselwirkung tretenden Eonvektionsströmung bestimmt und geregelt. Die Strömungen sind wie gezeigt nach unten gerichtet.
  • Die Schmelzzone im Bereich der Schnittlinie 15 der Figur 12 (Figur 15) ist niedriger als sonstwo, weil keine Elektroden in dieser Ebene liegen und alle Glas strömungen im oberen Teil des Ofens additiv und nach unten gerichtet sind.
  • In der Ebene der Linie 16 der Figur 12 (Figur 16) ist die Wandschmelzzone üner den Elektroden 48 am höchsten, und die Ansatzdecke am stärksten. Diese Elektroden beeinflussen wesentlich Form und Höhe der Ansatzdecke, sowie Form und Stabilität der Schmelzzone. Sie erzeugen keine radiale Gegenströmung, aber das Strömungsmuster zeigt die gezeigte radiale Ausbreitung und erhöht die Anzahl der heißen Stellen. In der Schnittebene 17 - 17 der Figur 12 (Figur 7 in vergrößerter Darstellung) ist ebenfalls die Beeinflussung der Schmelzzone und Ansatzdecke durch die Elektroden ersichtlich. Auch hier wirken die Strömungen einander nicht entgegen und erzeugen Vertiefungen.
  • Zur Optimierung kann die unterschiedliche Eintauchtiefe der Elektroden bei Änderung der Glaszusammensetzung, z.B. bei Änderung der Temperatur / Resistivität oder der Infrarotabsorption geändert werden.

Claims (18)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum elektrischen Schmelzen und Läutern von Thermoplastischem Material, bei dem das Ansatzmaterial oben aufgegeben, mit Hilfe von Elektroden gesschmoNzen und die geläuterte Schmelzmasse unten abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzbedingungen durch Änderung der Eintauchtiefe bzw. -länge der Elektroden in die Schmelzmasse geregelt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Energieverteilung der Elektroden geregelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Elektrodeneintauchtiefe bzw. -länge auch lage und Geschwindigkeit der Konvektionsströme in der Schmelzmasse im Wandbereich und in der Ofenmitte gesteuert werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedliche Eintauchtiefe bzw. -länge der Elektroden die Schmelzzone stabilisiert wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet4 daß die Eintauchtiefe bzw. -länge der Elektroden geändert wird, wenn sich die Zusammensetzung des thermoplastischen Materials, oder die Resistivitäts-Xemperaturkennlinie der Schmelzmasse, oder dessen Infrarotabsorption ändert.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Temperaturverteilung im Elektroofen geregelt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleich zeitig auch die senkrechte Temperaturverteilung geregelt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Schmelzgutes im oberen Ofenteil geregelt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiezufuhr zu den tiefer eingetauchten Elektroden erhöht wird.
  10. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 9, mit einem Vertikal-Elektroofen, einer Materialzufuhr zur Aufgabe des Ansatzmaterials an dessen oberem Ende, und einem Bodenauslaß zur Entnahme des geläuterten Schmelzgutes, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektroden verschiedener Eintauchtiefe bzw. -länge in die Schmelzmasse vorgesehen sind.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen einen rechteckigen oder zylindrischen oder polvgonalen Querschnitt aufweist, die Elektroden in verschiedenen.Ebenen mit mindestens je zwei Elektroden angeordnet sind und die Elektroden wenigstens einer Ebene näher zur Ofenmitte als die übrigen Elektroden liegen.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden über die ganze Ofenbreite des rechteckigen Ofens reichen und entlang der Ofenlänge in verschiedener Lage zur Ofenmitte angebracht sind.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in einer der unteren Ebenen näher zur Ofenmitte angeordnet sind als die übrigen Elektroden.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die näher zur Ofenmitte reichenden Elektroden zu den Elektroden einer anderen Ebene versetzt angeordnet sind.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit Mehrphasenstrom versorgt werden.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Interphasenspannung zwischen benachbarten Elektroden verschiedener Eintauchtiefe gleich ist.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrphasenspannung an einander gegenüberliegende Elektroden gelegt wird0
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Nehrphasenspannung an Elektroden einer bestimmten Eintauchtiefe und Spannung einer anderen Phase an Elektroden einer anderen Eintauchtiefe gelegt wird.
DE19782819121 1978-04-29 1978-04-29 Verfahren und vorrichtung zum elektroschmelzen Withdrawn DE2819121A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19782819121 DE2819121A1 (de) 1978-04-29 1978-04-29 Verfahren und vorrichtung zum elektroschmelzen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19782819121 DE2819121A1 (de) 1978-04-29 1978-04-29 Verfahren und vorrichtung zum elektroschmelzen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2819121A1 true DE2819121A1 (de) 1979-11-08

Family

ID=6038451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782819121 Withdrawn DE2819121A1 (de) 1978-04-29 1978-04-29 Verfahren und vorrichtung zum elektroschmelzen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2819121A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1218123B (de) * 1960-11-07 1966-06-02 Saint Gobain Elektrischer Glasschmelzofen
US3440321A (en) * 1966-06-18 1969-04-22 Elemelt Ltd Furnaces for heating glass electrically
US3725558A (en) * 1970-05-22 1973-04-03 Serstevens M T Glass furnace
DE2100335B2 (de) * 1968-02-26 1974-06-20 Nikolaus Sorg Gmbh & Co, Ingenieurbuero Glasofenbau, 8771 Pflochsbach Verfahren und Ofen zur Herstellung von Glas durch Elektroschmelzen
US3998619A (en) * 1976-01-19 1976-12-21 Ppg Industries, Inc. Vertical glassmaking furnace and method of operation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1218123B (de) * 1960-11-07 1966-06-02 Saint Gobain Elektrischer Glasschmelzofen
US3440321A (en) * 1966-06-18 1969-04-22 Elemelt Ltd Furnaces for heating glass electrically
DE2100335B2 (de) * 1968-02-26 1974-06-20 Nikolaus Sorg Gmbh & Co, Ingenieurbuero Glasofenbau, 8771 Pflochsbach Verfahren und Ofen zur Herstellung von Glas durch Elektroschmelzen
US3852509A (en) * 1968-02-26 1974-12-03 Corning Glass Works Electrical furnace for melting thermoplastic material
US3725558A (en) * 1970-05-22 1973-04-03 Serstevens M T Glass furnace
US3998619A (en) * 1976-01-19 1976-12-21 Ppg Industries, Inc. Vertical glassmaking furnace and method of operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19924521C2 (de) Verfahren zum Schmelzen von Glas
DE2100335A1 (de) Verfahren und Ofen zum Elektroschmel zen von Glas
DE3814425A1 (de) Verfahren und ofen zum herstellen von glas
EP0086858A1 (de) Verfahren zum Schmelzen von Glas mit Hilfe von elektrischer Energie und Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens
DE2917386A1 (de) Regelanordnung zum elektrischen schmelzen von glas
DE2539355C3 (de) Glasschmelzofen mit einem zusammenhängenden Schmelz- und Läuterteil
EP1135341A1 (de) Vorrichtung zum erschmelzen oder läutern von gläsern oder glaskeramiken
DE2819121A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum elektroschmelzen
EP0003019B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Fritten für anorganische oxidische Oberflächenbeschichtungen durch elektrische Widerstandsbeheizung
DE2538970C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen von Glas
DE2721948A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur waermebehandlung von waren
EP0410338A1 (de) Schmelzaggregat zum Herstellen von Glas
EP0019007A1 (de) Schmelzofen hoher Leistung für das Schmelzen aggressiver Mineralstoffe mit steilen Viskositätskurven
DE688015C (de) Elektrisch beheizter Wannenofen
DE60306913T2 (de) Verfahren und elektrischer ofen zum schmelzen von glasartigen stoffen
DE756636C (de) Verfahren zur Herstellung und Behandlung von Glas und aehnlich sich verhaltenden Stoffen im elektrischen Ofen
AT158510B (de) Wannenofen zur kontinuierlichen Herstellung von Glasgegenständen, insbesondere von Glastafeln.
AT209063B (de) Mehrzellenofen für Aluminiumherstellung durch Schmelzflußelektrolyse und Verfahren zum Anfahren dieses Ofens
DE1916804B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Läutern von Glas
DE1596679A1 (de) Vorrichtung zum Glasschmelzen
EP0019004A1 (de) Elektrisch beheizter Schmelzofen für aggressive Mineralstoffe mit steiler Viskositätskurve
DE1909687C3 (de) Drehstrom betriebener Glasschmelzofen
DE2550084C3 (de) Verfahren und Einrichtung für das Elektroschlacke-Umschmelzen
DE1471992C (de) Kontinuierlich arbeitender Glas schmelzofen
DE2407229A1 (de) Glasschmelzwanne

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: HERZFELD, A., RECHTSANW., 6370 OBERURSEL

8110 Request for examination paragraph 44
8130 Withdrawal