DE2849166A1

DE2849166A1 - Elektrisch beheizter schmelzofen fuer mineralische stoffe

Info

Publication number: DE2849166A1
Application number: DE19782849166
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Pieper
Original assignee: Nikolaus Sorg GmbH and Co KG
Current assignee: Nikolaus Sorg GmbH and Co KG
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1980-05-29

Description

Elektrisch beheizter Schmelzofen für mineralische Stoffe
Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Schmelzofen zum Schmelzen von mineralischen Stoffen wie Fritten, Emaillien und dgl., bei welchem ein Schmelzbad mittels Elektroden beheizt wird, welche mit dem Schmelzbad in Kontakt stehen und zwischen denen ein Strom fließt, der das Schmelzbad durch joul'sche Wärme erhitzt, wobei auf das Bad das Gemenge aufgegeben und das erschmolzene Produkt unten aus dem Bad abgezogen wird, wobei der Ofenraum für das Bad quadratischen oder nahezu quadratischen Querschnitt oder den Querschnitt eines regelmäßigen Vielecks aufweist -und über dem Gemeng eine Anzahl von-Heizelementen und unten in dem Bad oberhalb des Wannenbodens die Heizelektroden angeordnet sind, nach Patentanmeldung P 27 52 467.0.
Derartige Schmelzöfen für mineralische Stoffe haben sich in der Praxis gut bewährt, und sie sind auch leicht regelbar. Nachteilig ist bei ihnen jedoch, daß es relativ schwierig ist, einen diskontinuierlichen Betrieb aufrecht zu erhalten, da bei dem verwendeten Auslaß direkt am Mundstück während der Zeit, während der keine Schmelze abgezogen wurde, die Schmelze einfrieren konnte und die Beheizung nur auf die höheren Partien des gesamten Auslaufs wirkte. Es bestand dann die Gefahr, daß der obere Teil überhitzt, so daß die Schmelze seitlich an der Zwischenfuge auszutreten drohte. Weiterhin war die Regelung der Auslaßgeschwindigkeit noch nicht optimal.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Glasschmelzofen bzw. den Auslaß gemäß der Stammanmeldung so zu verbessern, daß die genannten Nachteile nicht mehr auftreten können, wobei durch die Anordnung der Kühlrohre die Möglichkeit gegeben sein soll, die Kühlung ständig in Betrieb zu halten und damit ein Ausfließen der Schmelze neben dem eigentlichen Auslaß sicher zu vermeiden.
Es soll durch die erfindungsgemäße Konstruktion weiterhin möglich sein, den Ausfluß in beliebigen Grenzen regeln zu können und trotz der Kühlrohre ein Einfrieren der äußeren Bereiche des Auslasses auch bei diskontinuierlichem Betrieb sicher zu vermeiden bzw. nach einem Einfrieren bei Wiederaufnahme der Produktion den Ausfluß wieder aufzuschmelzen.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, einen Auslaß zu schaffen, bei welchem die dem Verschleiß besonders ausgesetzten Teile leicht und ohne Unterbrechung des Ofenbetriebes ausgewechselt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Schmelzofen dadurch gelöst, daß er einen Bodenauslaß aufweist, der aus einem zylindrischen Teil oder einem zylindrischen Element und konzentrisch darunter einem weiteren, kreisscheiben- oder kreisringförmigen Teil oder Element aus bei hoher Temperatur leitendem, als elektrischer Leiter wirkendem Feuerfestmaterial besteht, die leitend mit einer Stromquelle verbunden sind und daß oberhalb des Auslasses mindestens eine Gegenelektrode in das Schmelzbad hineinreicht, die ebenfalls leitend mit der Stromquelle verbunden ist.
Im einzelnen ist der Bodenauslaß vorteilhaft derart gestaltet, daß das kreisscheibenförmige Element innerhalb eines metallischen Ringelementes gehalten und durch dessen Bodenplatte unterstützt wird und daß an dem Ringelement ein KUhlringkanal angesetzt ist.
Um den Auslaß im diskontinuierlichen Betrieb jederzeit wieder aufschmelzen lassen zu können und um eine verbesserte Regelung der ausfließenden Schmelze vornehmen zu können, ist vorteilhaft weiterhin die Ausgestaltung derart, daß unterhalb der Bodenplatte eine Hülse aus hitzebeständigem Metall angeordnet ist, in die ein zylindrisches Teil aus feuerfestem Material mit einer Mittelbohrung eingesetzt ist und daß die Hülse im Abstand von einer Induktionsspule umgeben ist, die von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen ist.
Das einfache Auswechseln ergibt sich daraus, daß die Hülse an einem nach unten zeigenden Ringflansch des Ringelementes anschraubbar ist.
Da auf konstruktiv einfache Weise die Probleme eines Bodenauslasses auch für das Schmelzen von aggressiven mineralischen Stoffen gelöst wurden und weiterhin die Regelung verbessert und ein Auswechseln der Verschleißteile auch während des Ofenbetriebes durch den Erfindungsgegenstand möglich geworden sind, kann also von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden.
Im folgenden wird ein Ausffliirungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Bodenauslaß im Schnitt, wobei zur Vereinfachung der Darstellung die übliche Isolation nicht mit eingezeichnet wurde.
Der erfindungsgemäße Auslaß entspricht im Prinzip dem in der Stammanmeldung, insbesondere in Verbindung mit Figur 3 beschriebenen Auslaß, die Aufheizung erfolgt nämlich über ein durchbohrtes, zylindrisches Element 3, welches einen Teil des Ofenbodens bildet und welches direkt von elektrischem Strom durchflossen wird und so als Heizleiter bzw. Stromleiter wirkt. Der Strom fließt zum Teil durch die ausfließende Schmelze und zu einem anderen Teil durch das Element 3 und über seine Regelung kann auch die Temperatur der ausfließenden Schmelze sowie deren Menge eingestellt werden.-Die Stromzuleitung zu dem Element 3 erfolgt über eine Bodenplatte 12, die einen ringförmigen Flansch aufweist; in welchen ein weiteres kreisscheibenförmiges Element 4 aus ebenfalls bei hoher Temperatur leitendem Feuerfestmaterial eingesetzt ist. Als Stromquelle dient ein Transformator 29, dessen Sekundärspule einseitig mit mindestens einer Gegenelektrode 25 verbunden ist, die oberhalb des Auslasses in die Schllletze hineinragt und dessen anderes Ende der -Sekundärspule mit Arlerelementen 27 verbunden sind, welche die Bodenplatte 12 halten und die aus leitendem Metall bestehen.
Die Ankerelemente 27 stützen sich auf Isolatoren 26 ab, die mittels Federelementen 28 gelagert sind, um die Längenänderungen durch Wärmedehnung aufnehmen zu können.
Unterhalb der Bodenplatte 12 sind außen und über den oberen Enden der Ankerelemente 27 Rohrleitungen bzw.
eine Ringrohrleitung zur Wasserkühlung angebracht, so daß dieser Bereich in ausreichendem Maße gekühlt werden kann.
Die Bodenplatte 12 weist weiterhin an ihrem inneren Rand einen nach unten gerichteten Ringflansch 24 auf, auf den eine Hülse 20 aufschraubbar ist. In die Hülse 20 ist ein weiteres zylindrisches Teil 21 aus feuerfestem Material eingeschoben, welches zusammen mit der Hülse durch einfaches Abschrauben derselben ohne weiteres ausgewechselt werden kann. Die Hülse 20 ist im Abstand von einer Induktionsspule 23 umgeben, welche mit hochfrequentem Wechselstrom aus einer nicht gezeigten Spannungsquelle durchflossen ist und durch Induktion kann jetzt in der Hülse 20 ein beliebiger Stromfluß hergestellt und damit die Temperatur in diesem Bereich ebenfalls beliebig eingestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann jetzt das zylindrische Teil 21 als gesondertes Teil entfallen, d.h. es wird ein Teil eingeschraubt, welches in seiner Gesamtheit aus Metall besteht, z.B. Inconel oder hochwarmfester Stahl. Diese Lösung bietet sich an bei unempfindlichen Mineralstoffen, unempfindlichen Gläsern und bei relativ geringen Auslauftemperaturen.
Zur Einstellung einer leichteren Regelung ist die Bohrung in dem Element 3 mit einem größeren Durchmesser ausgestattet, als in dem kreisscheibenförmigen Element 4 und die Bohrung in dem Element 21 wiederum ist mit einem geringeren Durchmesser ausgestattet, als in dem kreisscheibenförmigen Element 4, so daß während des Ausflusses die Schmelze durch einen sich stufenweise verengenden Kanal strömt.
Ersichtlicherweise kann bei dem erfindungsgemäßen Auslaß eine Einstellung der Temperaturen in den verschiedenen Teilen des Auslasses bzw. verschiedenen Bereichen desselben über den Kühlkanal und die zwei Heizstrecken im Feuerfestmaterial bzw. durch die Hülse 20 beliebig vorgenommen werden, so daß auch die Ausflußmenge selbst bei diskontinuierlichem Betrieb in genügendem Maße geregelt werden kann.
Wenn das untere Ende des Auslasses einmal eingefroren sein sollte, so kann durch die Hülse 20 eine genügend hohe Temperatursteigerung auch in diesem Bereich erfolgen, so daß eine übermäßige Heizung in dem Bereich des Ofenbodens im Element 3 nicht vorgenommen werden muß. Ein unbeabsichtigtes Austreten der Schmelze durch die im Auslaßbereich liegenden Fugen kann also nicht mehr auftreten. Aus diesem Grunde ist der Betrieb des Auslassesbesonders sicher und ein erfindungsgemäßer Schmelzofen kann daher nur mit einem Bodenauslaß arbeiten, so daß ein seitlicher Auslaß bzw. ein Speiser mit seinen großen Wärmeverlusten nicht mehr vorhanden zu sein braucht.
Der Ofen selbst entspricht dem in der Stammanmeldung beschriebenen mit der Maßgabe, daß für größere Öfen das Verhältnis von Badtiefe zum Durchmesser des regelmäßigen Vielecks kleiner als 1 sein kann und daß die Heizelemente entweder Strahlrohre oder konventionelle Gas- oder Ölbrenner sein können.

Claims

Patentanspruche 1/. Elektrisch beheizter Schmelzofen zum Schmelzen von mineralischen Stoffen wie Fritten, Emaillien und dgl., bei welchem ein Schmelzbad mittels Elektroden beheizt wird, welche mit dem Schmelzbad in Kontakt stehen und zwischen denen ein Strom fließt, der das Schmelzbad durch joul'sche Wärme erhitzt, wobei auf das Bad das Gemenge aufgegeben und das erschmolzene Produkt unten aus dem Bad abgezogen wird, wobei der Ofenraum fUr das Bad quadratischen oder nahezu quadratischen Querschnitt oder den Querschnitt eines regel mäßigen.Vielecks aufweist und Uber dem Gemenge eine Anzahl Heizelementen und unten in dem Bad oberhalb des Wannenbodens die Heizelektroden angeordnet sind, nach Patentanmeldung P 27 52 467.0, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Bodenauslaß (6) aufweist, der aus einem zylindrischen Teil oder einem zylindrischen Element (3) und konzentrisch darunter einem weiteren, kreisscheiben- oder kreisringförmigen Teil oder Element (4) aus bei hoher Temperatur leitendem, als elektrischer Leiter wirkendem Feuerfestmaterial besteht, di leitend mit einer Stromquelle (29) verbunden sind und daß oberhalb des Auslasses (6) mindestens eine Gegenelektrode (25) in das Schmelzbad hineinreicht, die ebenfalls leitend mit der Stromquelle (29) verbunden ist.
2. Bodenauslaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisscheibenförmige Element (4) innerhalb eines metallischen Ringelementes (5) gehalten und durch dessen Bodenplatte (12) unterstützt wird und daß an dem Ringelement (5) ein Kuhlringkanal (7) angesetzt ist.
3. Bodenauslaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Bodenplatte (12) eine Hülse (20) aus hitzebeständigem Metall angeordnet ist, in die ein zylindrisches Teil (21) aus feuerfestem Material mit einer Mittelbohrung (22) eingesetzt ist und daß die Hülse (20) im Abstand von einer Induktionsspule (23) umgeben ist, die von hochfrequentem Wechselstrom durchflossen ist.
4. Bodenauslaß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20) an einem nach unten zeigenden Ringflansch (24) des Ringelementes (5) anschraubbar ist.
5. Bodenauslaß nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung des Elementes (3) aus Feuerfestmaterial einen größeren Durchmesser aufweist, als die des kreisscheibenförmigen Elementes (4) und die Bohrung des Elementes (4) wiederum größer ist, als die Bohrung (22) des Teils (21).
6. Bodenauslaß nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (5) von Ankerelementen (27) getragen wird, die sich auf mittels Federelementen (28) befestigten Isolatoren (26) abstützen.