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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Silikatschmelzen,
insbesondere auf einen Glaswannenofen.
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Es sind Glaswannenöfen allgemein bekannt, die ein Wannenbecken, ein
Heizsystem und einen Aufbau enthalten, wobei der Aufbau ein Gewölbe, einen Gasableitungskanal
und eine Einfüll- und eine Ausflußöffnung umfaßt.
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In einem Glaswannenofen (siehe z.B. die FR-PS 128 488) ist das Becken
durch Wasserberieselung gekühlt,mit feuerfesten Steinen ausgekleidet und ganz aus
Metall ausgeführt. Bei einer Reihe von Glaswannenöfen wird die feuerfeste Auskleidung
des Beckens mittels eines Verdunstungskühlsystems gekühlt (siehe z.B. SU-PS 264
636), das mit einem oberen und einem unteren Sammelrohr in Verbindung stehende Steilrohre
aufweist und einen kontinuierlichen und zuverlässigen Betrieb des Beckens sicherstellt.
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Doch mit dem sichergestellten Dauerbetrieb läßt sich die Leistung
dieser Wannenöfen wegen begrenzter Beständigkeit des Aufbaus im Bereich der Stirnwand
mit der Einfüllöffnung nur wenig steigern. Außerdem steht der Mangel von hinreichend
dauerhaften feuerfesten Stoffen, mit denen der Boden und die Wandung des Beckens
ausgekleidet sind, allen Versuchen im Wege, den Schmelzvorgang durch Einsatz elektrischer
Heizung und Barbotierung der Schmelze zu intensivieren und dabei die Tiefe des Beckens
zu verringern. Dabei verunreinigen die der
Korrosion durch Angriffs
schmelzen unterliegenden feuerfesten Stoffe das Endprodukt und verschlechtern damit
seine Qualität.
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Darüberhinaus ist es erschwert, bei der Herstellung einer Nochtemperaturschmelze
in einem Wannenofen die Wärme von Abgasen wirkungsvoll zu verwerten, weil keine
Abwärmeverwertungsanlage dem Wannenofen unmittelbar nachgeschaltet werden kann,
denn die bekannten Verfahren für die Abwärmeverwertung setzen in ihrer Mehrzahl
die Vorkühlung von Verbrennungsprodukten voraus.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Glaswannenofen
zu schaffen, bei dem das Becken und mindestens ein Teil des Aufbaus, in dem die
Einfüllöffnung ausgeführt ist, derart gestaltet sind, daß ein Dauerbetrieb des Ofens,
eine Intensivierung des Schmelzvorganges und eine höhere Reinheit des Endproduktes
sichergestellt werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Glaswannenofen, mit
einem Wannenbecken, einem Heizsystem, einem Aufbau, der ein Gewölbe und einen Gasableitungskanal
umfaßt, einem Kühlsystem sowie einer Einfüll- und einer Ausflußöffnung, erfindungsgemäß
der Boden und die Wandung des Beckens und mindestens ein Teil des Aufbaus, in dem
die Einfüllöffnung ausgeführt ist, durch aneinander anliegende Metallrohre des Kühlsystems
gebildet sind.
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Eine derartige Gestaltung des Beckens und eines Teiles des Aufbaus
ermöglicht den Dauerbetrieb des Ofens, eine Intensivierung des Schmelzvorganges
sowie bietet die Möglichkeit,eine Wärmeverwertungsanlage für Abgase zu verwenden,
ohne daß die Verbrennungsprodukte vorgekühlt
werden müssen.
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Gemäß der erfindung stehen die Metallrohre, die den Boden und die
landung des Beckens und mindestens einen Teil des Aufbaus bilden, miteinander in
Verbindung, wodurch sich der Wannenofen viel einfacher gestalten läßt und ein Teil
des Wannenofens fabrikmäßig angefertigt werden kann.
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Um die Wärmeabfuhr von der Oberfläche der das Becken bildenden Metallrohre
zu verbessern, erweist es sich als zweckmäßig, daß die Metallrohre des Kühlsystems
auf der dem Beckeninnern zugewandten Seite Rippen tragen.
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Auf die dem Beckeninnern zugewandte Seite der Met allrohre kann auch
eine Aluminiumschicht aufgebracht werden.
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An den Metallrohren des Kühlsystems, die den Boden und die Wandung
des Beckens bilden, können gemäß der Erfindung Platten befestigt werden, die aus
dem im Ofen gewonnenen Material hergestellt sind und die Innenfläche des Beckens
bilden.
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Im nachfolgenden wird die Erfindung an einem Ausiührungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Glaswannenofens unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
ausführlich beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 in einem Längsschnitt schematisch die
Gesamtansicht des Glaswannenofens; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der
Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1;
Fig.
4 den Bauteil A der Fig 3 in vergrößertem Maßstab, an dem bei a Kühlsystemrohre,
bei b gerippte Kühlsystemrohre, bei "c" aluminiumbeschichtete Kühlsystemrohre und
bei d plattentragende Kühlsystemrohre dargegestellt sind.
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Der erfindungsgemäße Glaswannenofen (Fig. 1) enthalt ein Becken 1,
ein Kühlsystem 2,beispielsweise ein Verdunstungskühlsystem und einen Aufbau, der
eIn Gewölbe 3 und einen Gasableitungskanal 4 umfaßt. In der Stirnwand 5 des Aufbaus,
die den Gasableitungskanal 4 bildet, ist eine Einfüllöffnung 6 ausgeführt.
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In dem Schmelzteil 1a des Beckens sind an sich bekannte Brenner 7
des Heizsystems des Ofens über dem Schmelzbad angeordnet. Im Boden der Verlängerung
1b des Beckens 1 ist eine Ausflußöffnung 8 vorgesehen, über die die Schmelze der
weiteren Verarbeitung zugeleitet wird.
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Das Gewöbe 3 und ein Teil des Aufbaus sind aus einem feuerfesten Stoff
hergestellt.
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Der Boden 9 (Fig. 2 und 3) und die Wandung 10 des Bekkens 1 sowie
mindestens ein Teil des Aufbaus, und zwar die die Einfüllöffnung 6 aufweisende Stirnwand
5, sind durch aneinander anliegende Metallrohre 11 des Kühlsystems gebildet. Die
Metallrohre 11 liegen dicht aneinander an, zwischen ihnen sind auf der dem Beckeninnern
abgewandten Seite an die Rohre 11 angeschweißte Stäbe 12 (Fig. 4a) gelegt, damit
das Becken die erforderliche Steifigkeit bekommt. Es soll hervorgehoben werden,
daß die den Boden und die Wandung des Beckens 1 bildenden
Metallrohre
11 waagerecht liegen (Fig. 1 und 3) und mit ihren Enden in ein Sammelrohr ?3 einmünden,
während die die Stirnwand 5 bildenden Metallrohre 11 senkrecht stehen und in ein
anderes Sammelrohr 14 einmünden.
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Um den Bau des Beckens zu vereinfachen, sind die senkrecht und waagerecht
angeordneten Rohre 11 entweder miteinander verbunden oder einstückig angefertigt.
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Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr sind die Metallrohre 11 des Verdunstungssystems
auf der dem Beckeninnern zugewandten Seite mit Rippen 15 (Fig. 4b) versehen, auf
die eine Schicht eines wärmeleitenden Steingutes aufgetragen sein kann.
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Die Metallrohre 11 des Kühlsystems können auf der dem Beckeninnern
zugewandten Seite eine Aluminiumschicht 16 (Fig. 4c) bekommen.
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Außerdem können auf der dem Beckeninnern zugewandten Seite der Metallrohre
11 Platten 17 (Fig. 4d) aus dem im Ofen gewonnenen Material angebracht werden, wobei
sich diese Platten 17 auch auf der in der Fig. nicht eingezeichneten Aluminiumschicht
16 befestigen lassen. Die Aluminiumschicht 16 und die Platten 17 bilden die Innenfläche
des Beckens 1.
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Es versteht sich von selbst, daß für die automatische Ofenführung
der erfindungsgemäße Glaswannenofen mit allen erforderlichen Einrichtungen der bekannten
Bauart bestückt ist, die einen vorgegebenen Betrieb sicherstellen.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Glaswannenofens ist die folgende.
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Durch die Einfüllöffnung 6 (Fig 1) wird in das Becken 1 des Ofens
ein Rohstoff eingetragen Beim im Betrieb stehenden Kühlsystem erfolgt mittels der
Brenner 7 des Heizsystems ein allmähliches Erwärmen und das Schmelzen des Rohstoffes,
wobei die Metallrohre 11 des Kühlsystems des Bodens 9 und der Wandung 10 des Beckens
sich stetig mit einer Kruste überziehen. Die Krustendicke hängt von der Temperatur
und dem Wärmeleitvermögen des Schmelz flusses und von dem vorliegenden Wärmestoffaustausch
sowie in geringem Maße von dem Intensitätsgrad der Kühlung ab. Die Verbrennungsprodukte
werden über den Kanal 4 entfernt. Die Schmelze tritt kontinuierlich durch die Ausflußöffnung
8 aus. Dabei werden die Metallrohre 11 durch die Aluminiumschicht 16, die Platten
17 oder die Kruste vor Überhitzung geschützt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird also ein zuverlässiger Dauerbetrieb
des Glaswannenofens erreicht, bei dem die Intensivierung des Schmelzvorganges nur
durch feuerfeste Stoffe des Aufbaus gehemmt wird. Dabei ist es durchaus möglich,
derartige bekannte Mittel zur Intensivierung des Schmelzvorganges wie eine elektrische
Heizung und eine Barbotierung der Glasschmelze anzuwenden.
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Zum anderen kann man das Becken 1 mit einer geringeren Tiefe gestalten,
wodurch sich ein weiterer Vorteil ergibt, nämlich daß das Glasschmelzen in einer
Dünnschicht erfolgt. Es soll auch nicht übersehen werden, daß man in dem erfindungsgemäß
gebauten Glaswannenofen praktisch beliebige chemisch angreifende Schmelzen erhalten
kann, für die es sich nicht immer lohnen kann, geeignete feuerfeste Stoffe zu entwickeln,
die entweder zu teuer oder schwer zu beschaffen. sind, wie beispielsweise Chromdioxid.
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Die gekühlte Stirnwand 5 in dem Bereich, wo die Verbrennungsprodukte
aus dem Ofen abgezogen werden, trägt auch zu einem zuverlässigen Dauerbetrieb bei.
Bei den Glas wannenöfen direkter Heizung wird die Abgastemperatur mittels der gekühlten
Stirnwand 5 auf solche Werte reduziert, die es zulassen, die aus üblichen Stählen
und Legierungen gebauten Abwärmeverwertungsanlagen (Rekupera toren usw.) sicher
zu betreiben. Es ist dabei nicht notwendig, die Verbrennungsprodukte mit der Luft
oder durch Wassereinspritzen zu verdünnen, was wegen der Abwärmeverwertung, eines
erhöhten Elektroenergieverbrauches oder der zusätzlichen Baukosten für einen Schornstein
unwirtschaftlich ist. Für die Fälle, wenn angreifende Schmelzen die feuerfeste Beckenauskleidung
zerstören und das Endprodukt verunreinigen, bietet der erfindungsgemäße Glaswannenofen
den Vorteil einer höheren Reinheit der Schmelze und somit einer höheren Qualität
des Endproduktes sowie eines erhöhten Produktionsausstoßes.
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