DE2917386A1 - Regelanordnung zum elektrischen schmelzen von glas - Google Patents

Regelanordnung zum elektrischen schmelzen von glas

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Description

Beschreibung
In einer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung (Anmelderin: General Electric Company - deren Zeichen: 8O21-LD-7564), betreffend eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrischen Schmelzen von Glas, wird eine verbesserte elektrische Heizeinrichtung angegeben, um lokalisierte Hitzepunkte in dem geschmolzenen Glas neben der Unterseite der Schicht aus dem ungeschmolzenen Glashaufen zu erzeugen, wodurch an den heißen Stellen Gasblasen durch das Glas nach oben strömen, um durch die Glashaufenschicht hindurch auszutreten. Die den Elektroden zugeführte elektrische Energie kann auch gesteuert bzw. geregelt werden, so daß während des Glasschmelzvorganges eine gleichförmige Dicke der Glashaufenschicht aufrechterhalten wird. Das verbesserte Glasschmelzsystem kann ferner damit zusammenwirkende Mittel umfassen, um das geschmolzene Glas, das kontinuierlich aus der Unterseite der Schmelzkammer abgezogen wird, in einer getrennten, damit verbundenen Vergütungskammer zu vergüten. In einem bevorzugten Glasofen zur Ausführung des verbesserten Schmelzprozesses wird eine Heizeinrichtung mit drei Elektrodensätzen verwendet, wobei getrennte Steuereinrichtungen zur Zufuhr von elektrischer Energie zu jedem der Elektrodensätze verwendet werden. Demzufolge betrifft die vorliegende Erfindung eine bestimmte Steuer- bzw. Regelanordnung, die bei dem bereits bekannten Glasofen verwendet werden kann und dadurch eine Verbesserung desselben darstellt.
Wie in der vorstehend bereits genannten, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung ausgeführt ist, ist es bereits bekannt, einen Glashaufen kontinuierlich in einer vertikal angeordneten Schmelzkammer zu schmelzen, die aus einem üblichen hochwarmfesten Material gebildet ist, wobei verschiedene Elektrodenanordnungen verwendet werden, die mit Wechselstrom gespeist werden. Es ist ferner bekannt, einen Satz von Heizelektroden an dem oberen Pegel der Zone des geschmolzenen Glases anzuordnen und ferner wenigstens einen Satz von Elektroden vorzusehen, der darunter in dem geschmolzenen Glas angeordnet ist, wobei getrennte Steuermittel vorgesehen sind, um jedem Elektrodensatz elektrische Energie zuzuführen. Das in der genannten, gleich-
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zeitig eingereichten Patentanmeldung beschriebene Verfahren und die Vorrichtung verringern auftretende Probleme, wenn der aus Rohmaterial bestehende Glashaufen nicht kontinuierlich und gleichförmig in der Kammer geschmolzen werden kann, um für eine zuverlässige Entgasung des geschmolzenen Glases in einer Weise zu sorgen, die einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad für den Glasschmelzvorgang gewährleistet.
In einer früheren bekannten Regelanordnung für das kontinuierliche Glasschmelzen allein durch elektrische Energie in einem vertikal orientierten Schmelzofen werden zwei Elektrodensätze verwendet, die in dem oberen Bereich der Schmelzkammer angeordnet sind, wobei der untere Bereich der Schmelzkammer von Elektroden der Heizeinrichtung frei ist, so daß das geschmolzene Glas in dem unteren Bereich der Schmelzkammer vollständig vergütet werden kann durch Strahlungswärme, die von der oberen Zone bei einer minimalen turbulenten Glaszirkulation eindringt. Es wird angegeben, daß die Temperatur des geschmolzenen Glases zwischen den Elektrodenpegeln am größten gehalten werden soll, und es werden an jedem Pegel unähnliche Elektrodenkonfigurationen verwendet, um einen bestimmten thermischen Zirkulationspfad in dem geschmolzenen Glas zu erhalten, der wünschenswert sein soll. Bei einer anderen Leistungsregelanordnung, die zum elektrischen Schmelzen von Glas in dieser allgemeinen Weise brauchbar sein soll, werden drei Elektrodenpegel verwendet, die in der Schmelzkammer vertikal ausgerichtet sind und einen Satz von sechs Elektroden verwenden, wobei jeweils ein Elektrodenpaar mit jeder Phase einer dreiphasigen Wechselstromeinspeisung verbunden ist. Die an jedem Elektrodenpegel in der Schmelzkammer zugeführte elektrische Leistung wird derart gesteuert, daß den oberen Elektroden am meisten Leistung zugeführt wird und die zugeführte Leistung an jedem darunterliegenden Pegel sukzessiver verkleinert wird, was wünschenswert sein soll, um das geschmolzene Glas an dem untersten Pegel in der Schmelzkammer zu läutern, bevor es von dieser abgezogen wird. Bei einer kürzlich angegebenen Regelanordnung zum Schmelzen von Glas in der gleichen allgemeinen Weise wird eine Steuereinrichtung vorgeschlagen, bei der ein Elektrodensatz, der in der Mitte der Schmelzkammer angeordnet
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ist, betriebsmäßig einem zweiten Elektrodensatz zugeordnet ist, der sich oben in der Schmelzkammer befindet, um so die elektrische Leistungsverteilung zwischen diesem Elektrodenpaar auf verschiedene Weise zu verändern. Die einzelnen Leistungssteuerungen für jeden Elektrodenpegel arbeiten zusammen, um für eine Leistungsverhältnissteuerung zu sorgen, die konstant oder variabel ist, und ferner ist der Regelschleife für die unteren Elektroden eine Temperatursteuerung zugeordnet, die eine begrenzte Bedeutung in dieser Regelanordnung hat. Die in der Schmelzkammer ausgeführte Temperatursteuerung soll eine Läuterung des geschmolzenen Glases in dem untersten Bereich eines vertikal orientierten Ofenaufbaues gestatten.
Es ist klar ersichtlich, daß weiterhin ein Bedürfnis für eine verbesserte Temperaturregelung in dem geschmolzenen Glas besteht, wenn es vollständig durch elektrische Energie geschmolzen wird, die einer vertikal orientierten Schmelzkammer zugeführt wird. Erfindungsgemäß wurde überraschenderweise gefunden, daß in dem geschmolzenen Glas in der Schmelzkammer eine wirksamere Temperatursteuerung durchgeführt werden kann, wenn die elektrische Energie, die der Heizeinrichtung zugeführt wird, in einer bestimmten Weise verteilt wird. Erfindungsgemäß umfaß die Regelanordnung einen ersten Elektrodensatz, der neben dem oberen Pegel in der Schmelzkammer angeordnet und mit einer ersten Leistungseinspeisung verbunden ist, einen zweiten Elektrodensatz, der an dem unteren Pegel der Schmelzkammer angeordnet und mit einer zweiten Leistungseinspeisung verbunden ist, einen Elektrodensatz an einem Pegel in der Schmelzkammer zwischen den unteren und oberen Elektroden und verbunden mit einer dritten Leistungseinspeisung und eine Steuereinrichtung zum Zuführen elektrischer Energie zu den oberen und Zwischenelektroden, so daß, wenn die den Zwischenelektroden zugeführte Leistung erhöht wird, die den oberen Elektroden zugeführte Leistung verkleinert wird, wobei ein konstantes Leistungsverhältnis zwischen den unteren und Zwischenelektroden aufrechterhalten wird. Durch das Betreiben der Regelanordnung in der vorstehend beschriebenen Weise wird es möglich, eine Temperatursteuerung in dem geschmolzenen Glas über der gesamten Schmelzkammer wirksamer durchzuführen, sowohl im Hin-
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blick auf einen erhöhten thermischen Wirkungsgrad als auch eine zuverlässige Entgasung des geschmolzenen Glases. Es wurde gefunden, daß die verbesserte Temperatursteuerung im Vergleich zu den bekannten Arten, wonach die Leistungsverhältnissteuerung für den größten Teil verwendet wurde, das wirksamste Mittel ist, um den elektrischen Leistungsbedarf zu ändern, wenn sich die Zufuhrgeschwindigkeit des Glashaufens, die Haufenzusammensetzung und die Abziehgeschwindigkeit von geschmolzenem Glas aus dem Glasofen ändern. Durch Verändern der elektrischen Energieverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine gleichförmige Dicke der Glashaufenschicht aufrechtzuerhalten, die auf der Oberseite des geschmolzenen Glases in der Schmelzkammer schwimmt, im Vergleich zu den bekannten Arten, wonach die elektrische Leistung an den oberen Elektroden und desgleichen an den Zwischenelektroden erhöht wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelanordnung sorgt die vorgesehene Temperatursteuerung für eine relativ konstante Temperatur des geschmolzenen Glases neben dem Zwischenelektrodenpegel auf dem gewünschten Wert. Die Temperatur des geschmolzenen Glases wird in dieser Zone am höchsten gehalten, und es werden an allen Elektrodenpegeln in der Schmelzkammer übliche Leistungsregler verwendet, wobei die Leistungsregler auch die gemessenen bzw. Ist-Werte mit den Soll-Werten vergleichen, die den einzelnen Reglern zugeordnet sind. Die bevorzugte Glasofenkonstruktion enthält ferner eine Läuterungskammer, die mit dem unteren Pegel der Schmelzkammer verbunden ist, wobei getrennt gesteuerte Heizelektroden und eine Vorkammeranordnung vorgesehen sind, um das vergütete Glas vor einem Abziehen in den richtigen Zustand zu bringen. Die mit jedem Elektrodenpegel getrennt verbundene Leistungseinspeisung kann aus einem dreiphasigen Wechselstrom bestehen, der so zugeführt wird, daß jede Phase des Wechselstromes einem Elektrodenpaar zugeführt wird, wobei getrennte Leistungstransformatoren vorgesehen sind, um jedes Elektrodenpaar zu speisen. In der bevorzugten elektrischen Schaltungsanordnung zur Ausführung der erfindungsgemäßen Regelanordnung bildet ein erstes Steuersignal, das durch die Leistungssteuerung für die Zwischenelektroden ab-
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geleitet wird, ein Eingangssignal zu einer ersten Umsteuerungsanordnung bzw. einem Wandler, der mit der Leistungssteuerung für die oberen Elektroden verbunden ist, und das Ausgangssignal aus dem ersten Wandler bildet ein zweites Steuereingangssignal für die Leistungssteuerung der oberen Elektroden, während das erste Steuersignal ein weiteres Eingangssignal für eine zweite Umsteuerungsanordnung bzw. einen zweiten Wandler bildet, der mit der Leistungssteuerung für die unteren Elektroden verbunden ist, und das Ausgangssignal aus dem zweiten Wandler bildet ein drittes Steuereingangssignal zur Leistungssteuerung für die unteren Elektroden. Der in der bevorzugten Regelanordnung verwendete übliche Temperaturregler liefert ein Eingangssignal an die Leistungssteuerung für die Zwischenelektroden, um die diesen Elektroden zugeführte Leistung derart zu steuern, daß die dortige Glastemperatur gleich dem Soll-Wert bleibt, der für den Temperaturregler vorgegeben ist.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 ist ein vertikaler Schnitt durch einen elektrischen Schmelzofen mit der Regelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 ist ein schematisches elektrisches Schaltbild für eine bevorzugte Leistungseinspeisung für einen Satz von Elektroden und den bevorzugten Ofenaufbau.
Figur 3 ist ein funktionales Blockdiagramm von der bevorzugten Regelanordnung gemäß der Erfindung.
In Figur 1 ist im Schnitt ein vertikal angeordneter elektrischer Glasschmelzofen 10 mit einer Schmelzkammer 12 gezeigt, die durch eine hochwarmfeste Bodenwand 14 und Seitenwände 16 umgrenzt ist, um eine horizontale Konfiguration zu bilden, die polygonal sein oder eine Kreisform haben kann. Der Ofen enthält ferner eine Läuterungskammer 18, die zu einer ansonsten herkömm-
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lichen Vorkammeranordnung 20 führt. Wie aus der Figur hervorgeht, ist die Vergütungskammer 18 betriebsmäßig mit der Schmelzkammer 12 durch einen Halsabschnitt 22 verbunden, der geschmolzenes Glas von dem unteren Pegel 24 der Schmelzkammer abzieht. In das geschmolzene Glas 26 innerhalb der Schmelzkammer 12 sind drei Sätze von Elektroden 28, 30, 32 eingetaucht, um elektrische Heizenergie zum Schmelzen einer Rohglasschicht 34 zuzuführen, die auf der Oberseite des geschmolzenen Glases liegt. Eine kontinuierliche Zuführeinrichtung 36 am oberen Teil der Schmelzkammer erzeugt eine Glashaufenschicht, die sich im wesentlichen über die gesamte Querschnittsfläche der Kammer erstreckt. Wie in der Figur weiter gezeigt ist, sind in der Glashaufenschicht 34 während des Schmelzvorganges Gasabführöffnungen 38 ausgebildet, um den Austritt von G-asblasen 40 zu gestatten, die in der Nähe des oberen Elektrodensatzes 28 durch das geschmolzene Glas hindurch nach oben steigen. Die elektrische Leistungseinspeisung, die getrennt mit den in Umfangsrichtung beabstandeten Elektroden in der jeweiligen Höhe in der Schmelzkammer verbunden ist, wird im folgenden in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 beschrieben. Eine weitere Hilfselektrodeneinrichtung, die in der Läuterungskammer 18 angeordnet sein kann, um in dieser Läuterungskammer eine gleichförmige Temperatur aufrechtzuerhalten, ist nicht gezeigt.
Figur 2 stellt schematisch einen horizontalen Schnitt des in Figur 1 gezeigten Ofens 10 dar, um die in Umfangsrichtung beabstandeten Elektroden an beiden Elektrodenpegeln 28 und 30 zusammen mit der Leistungseinspeisung darzustellen, die mit jedem Elektrodensatz verbunden ist. Wie daraus hervorgeht, sind die einzelnen Elektroden 30a - 3Oe, die an dem Zwischenpegel 30 angeordnet sind, auch in vertikaler Richtung fluchtend ausgerichtet mit den entsprechend angeordneten Elektroden für den oberei Pegel 28, so daß die letztgenannten Elektroden zeichnerisch nicht in Erscheinung treten. Eine dreiphasige Wechselstromquelle 42 ist mit den Zwischenelektroden 30a - 3Of über eine Leistungssteuerung 44 verbunden, so daß jede Phase des Wechselstromes ein Elektrodenpaar speist. Demzufolge speist eine erste Stromphase 46 einen Leistungstransformator 48 für Elektroden 30a und
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30b, während eine zweite Stromphase 50 den Leistungstransformator 52 für Elektroden 30c und 3Od speist, wobei die dritte Stromphase 54 den Leistungstransformator 56 für die restlichen Elektroden 3Oe und 3Of der Elektrodenanordnung speist. Es können auch in Verbindung mit der Leistungssteuerung 44 in bekannter Weise nicht gezeigte Leistungsfühler verwendet werden, um die Eingangsleistung zu den einzelnen Elektrodenpaaren zu verändern, so daß eine gewünschte Gesamtleistung, die innerhalb des Reglers festgelegt ist, durch Handhabung der einzelnen Leistungseinspeisungen aufrechterhalten werden kann.
In Figur 3 ist ein funktionelles Blockdiagramm 58 für die Regelanordnung gezeigt, die die elektrische Gesamtleistung regelt, die der Schmelzkammer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zugeführt wird. Demzufolge leitet die Leistungsregelung 44 für die Zwischenelektroden ein erstes Steuersignal 60 ab, um ein erstes Eingangssignal für die Leistungssteuerung 62 zu bilden, die die elektrische Leistung regelt, die den einzelnen Elektroden an dem oberen Elektrodenpegel 28 zugeführt wird, und das weiterhin ein Eingangssignal für die Leistungsregelung 63 bildet, die die elektrische Leistung regelt, die den einzelnen Elektroden an dem unteren Elektrodenpegel 32 zugeführt wird. Das erste Steuersignal 60 bildet ein Eingangssignal 64 für eine erste Umsteuerungseinrichtung bzw. einen ersten Wandler 66, das gemäß der folgenden Steuerrelation verarbeitet wird:
P28 = K1 K2P3O '
wobei P28 = die den Elektroden 28 zugeführte Gesamtleistung, K1 = Leistungssollwert für die Leistungssteuerung 62, K„ = Leistungsverhältniswert für Leistungssteuerung 6 2 und P30 = den Elektroden 30 zugeführte Gesamtleistung
übliche Schaltungsanordnungen (nicht gezeigt) zur Ableitung des Leistungsverhältnissignales in der oben angegebenen Steuerrelation sind bekannt, wie beispielsweise variable Widerstände. Desgleichen sind Schaltungsanordnungen bekannt zum Ausführen der
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Subtraktion in der angegebenen Gleichung, wie beispielsweise eine Inverterschaltung. Es sind ferner einstellbare Leistungssollwerte oder Leistungsverhältnismittel in jedem Leistungsregler vorgesehen für eine feinere Einstellung der Temperatursteuerung über der gesamten Schmelzkammer bei Änderungen der vorstehend erwähnten Betriebsparameter. Ein üblicher Temperaturregler 70 liefert ein Eingangssignal an die Leistungssteuerung 44, das ein Maß für die Temperatur ist, die in der Zone des geschmolzenen Glases neben den Zwischenelektroden gemessen ist. Durch Verwendung der Temperaturregelung in dieser Weise, um die Regelung des Leistungsreglers 44 in der Weise auszuführen, daß die Leistung erhöht wird, wenn die gemessene Temperatur unter den Sollwert fällt, wogegen die Leistung gesenkt wird, wenn die Sollwerttemperatur überschritten wird, wird deutlich, daß das erste Steuersignal 60 das Mittel bildet, um einen weiteren Grad an Temperatursteuerung an den oberen und desgleichen unteren Elektrodenpegeln auszuführen. Demzufolge bildet das erste Steuersignal 60 ein weiteres Eingangssignal 72 für eine zweite Umsteuerungseinrichtung oder einen zweiten Wandler 74, der mit dem Leistungsregler 63 für die unteren Elektroden 32 in der Schmelzkammer verbunden ist. Der zweite Wandler 74 bildet eine übliche elektrische Schaltungsanordnung, in der das gewünschte Leistungsverhältnis durch beispielsweise eine Potentiometereinstellung oder ähnliches gemäß der folgenden Steuerrelation festgelegt wird:
P32 ~ K3P3O '
wobei P32 = die den Elektroden 32 zugeführte Gesamtleistung,
K3 = das Leistungsverhältnis für den Leistungsregler 63 und P3 = die den Elektroden 30 zugeführte Gesamtleistung
Die Verwendung eines einstellbaren Leistungssollwertes und von Leistungsverhältnismitteln für die Einführung in die beiden vorstehend genannten Steuerrelationen gestattet einen feineren Grad an Temperaturregelung in der Schmelzkammer.
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Im Betrieb wird die Gesamtleistung, die den Elektroden an dem Zwischenpegel zugeführt wird, durch die Ausgangsgröße eines Pyrometers oder eines anderen nicht gezeigten Temperaturfühlers gesteuert, der in der Zone des geschmolzenen Glases benachbart zu den Elektroden angeordnet ist. Durch die Ausführung einer Temperatursteuerung an allen Elektrodenpegeln in der Schmelzkammer, wie sie vorstehend beschrieben wurde, können verschiedene betriebliche Probleme vermieden werden, die aus einer steigenden Leistung an der obersten Elektrode resultieren, wenn die Leistung an den Zwischenpegeln erhöht wird. Eine gleichzeitige Leistungserhöhung an beiden Pegeln kann einen Durchgehzustand erzeugen, der in Zusammenhang steht mit dem schnelleren Schmelzen von Glasmaterial als dieses Glasmaterial zur gleichen Zeit zugeführt wird. Eine dünnere Glashaufenschicht verliert ein gewisses thermisches Isoliervermögen und die Glastemperaturen, die bereits niedrig sind, sinken weiterhin. Die steigende Eingangsleistung steigt weiterhin und fordert eine größere Eingang sie istung. Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Regelanordnung vermieden, die eine relativ konstante Dicke der Glashaufenschicht auf der Oberfläche des geschmolzenen Glases aufrechterhält, wobei der Zustand der Glashaufenschicht eine kontinuierliche Entgasung des darunter befindlichen geschmolzenen Glases gestattet, da eine Kruste von nur teilweise geschmolzenem, schaumähnlichem Haufenmaterial, das den Austritt von Gasblasen verhindert, innerhalb der Haufenschicht nicht gebildet ist.
Es werden repräsentative Betriebsbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung geschaffen, um die dadurch erzielte Temperaturregelung besser darzustellen. Beispielsweise wurde eine Borsilikatglas-Züsammensetzung mit, in Gewichtsprozenten, 60 - 70 % 2,5 bis 4,5 % Na2O, 4,5 bis 7,5 K3O, 0 bis 2,3 % Al3O3, 21 bis 24 % B2°3 und 0 bis 1 % F kontinuierlich in dem oben beschriebenen Ofen mit einer Schmelzoberfläche von etwa 0,2322 m (25 square feet) geschmolzen, wobei geschmolzenes Glas mit einer Geschwindigkeit von etwa 7 bis 9 t pro Tag abgezogen wurde. Es wurde eine Dicke der Haufenschicht von 20 bis 25 cm (8 - 10 Zoll) beibehalten, nachdem Schmelzgleichgewichtsbedingungen erzielt
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worden waren zusammen mit einem Temperaturprofil von etwa 1400 bis 145O°C.an dem oberen Elektrodenpegel, etwa 1450 bis 15000C an dem Zwischenelektrodenpegel und etwa 1430 bis 148O°C an dem unteren Elektrodenpegel in der Schmelzkammer. Um die Gleichgewichtsbedingungen beizubehalten, wurde die elektrische Leistung, die den einzelnen Elektrodenpegeln in Prozent der der Schmelzkammer zugeführten Gesamtleistung zugeführt wurde, durch die vorstehend beschriebene Leistungsregelung bei 15 bis 35 % für den oberen Elektrodenpegel, 40 bis 60 % für den Zwischenelektrodenpegel und 15 bis 40 % für den unteren Elektrodenpegel geregelt. Bei einer Gesamtbetriebsleistung von etwa 400 kW wurde die Leistung an dem Zwischenelektrodenpegel durch die Temperaturregelung 70 bestimmt, die ihrerseits ein geeignetes Steuereingangssignal 60 erzeugte, das der dem Elektrodenpegel 30 zugeführten Leistung proportional ist, um den Umsteuerungseinrichtungen bzw. Wandlern 66 und 74 zugeführt zu werden, die die Eingangsleistung an den oberen bzw. unteren Elektrodenpegeln regeln. Die Verarbeitung des Steuereingangssignales als ein Eingangssignal 64, das dem ersten Wandler 66 zugeführt wird, erfolgte bei diesen Betriebsbedingungen der vorstehend angegebenen Steuergleichung zum Regeln der Eingangsleistung für den oberen Elektrodenpegel, wobei ein erster Leistungssollwert (K-) in dem Bereich von 100 bis 200 kW gehalten wurde, während ein Leistungsverhältniswert (K2) in dem Bereich von 0,2 bis 0,6 gehalten wurde. Aus der Steuerrelation wird deutlich, daß die Eingangsleistung für die oberen Elektroden immer dann von dem durch den Sollwert vorgegebenen Betriebsbereich gesenkt wurde, wenn die Leistung an dem Zwischenelektrodenpegel angestiegen war.
Zusätzlich wurde die Verarbeitung des Steuereingangssignales in dem zweiten Wandler 74 gemäß der weiteren Steuergleichung ausgeführt, die für eine Regelung der Eingangsleistung an dem unteren Elektrodenpegel angegeben ist. Es wurde ein Leistungsverhältniswert (K3) in dem Bereich von 0,25 bis 0,6 bei der Verarbeitung des Steuereingangssignales 60 verwendet, wenn dieses als ein Eingangssignal 72 dem zweiten Wandler 74 zugeführt wurde, so daß die Eingangsleistung zu den unteren Elektroden bei steigender Eingangsleistung zu dem Zwischenelektroden-
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pegel erhöht wurde, und zwar in dem Ausmaß, wie es durch das bestimmte Leistungsverhältnis festgelegt ist, das für den Betrieb in dem gegebenen, spezifizierten Bereich ausgewählt ist. Verständlicherweise schwanken alle vorstehend angegebenen Eingangsleistungswerte, Leistungsverhältnisse und Soll-Leistungswerte in Abhängigkeit von Änderungen im geschmolzenen Glas, den Abziehgeschwindigkeiten des geschmolzenen Glases, Zuführgeschwindigkeiten des Glashaufens und Ofenbetriebsparametern, wobei jedoch die Regelungsprinzipien gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ihre Gültigkeit behalten. Für die bestimmte, oben angegebenen Glaszusammensetzung betrug die Lauterungstempera tür, die in der getrennten Läuterungskammer des Ofens verwendet wurde, etwa 1225°C, so daß deutlich wird, daß keine merkliche Läuterung in der Schmelzkammer erfolgte. Schmelztemperaturen wesentlich oberhalb von 15000C wurden ebenfalls vermieden in der Schmelzkammer für diese Glaszusammensetzung, da gefunden wurde, daß überhöhte Temperaturen einen ernsthaften Verlust an B9O.-. aus dem geschmolzenen Glashaufen bewirkten.
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Claims (1)

  1. Dr. rer. nat. Horst Schüler
    PATENTANWALT
    6000 Frankfurt/Main 1, 21 Λ.19 Kaiserstraße 41 Vo/Rg
    Telefon (0611)235555 Telex: 04-16759 mapat d Postscheck-Konto: 282420-602 Frankfurt-M.
    Bankkonto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.
    8O22-LD-7 589
    GENERAL ELECTRIC COMPANY
    1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.
    Regelanordnung zum elektrischen Schmelzen von Glas
    Patentansprüche
    1. Regelanordnung für einen Glasschmelzofen mit einer vertikal angeordneten Schmelzkammer zur Zuführung eines Glashaufens an der Oberseite der Kammer und zum Abziehen von geschmolzenem Glas am Boden der Schmelzkammer, ge kennzeich η e t d u r c h
    a) einen Elektrodensatz (28) an dem oberen Pegel in der Schmelzkammer, der mit einer ersten Leistungseinspeisung verbunden ist,
    b) einen Elektrodensatz (32) an dem unteren Pegel in der Schmelzkammer, der mit einer zweiten Leistungseinspeisung verbunden ist,
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    c) einen Elektrodensatz (30) an einem Pegel in der Schmelzkammer zwischen den oberen und unteren Elektroden, der mit einer dritten Leistungseinspeisung verbunden ist, und
    d) eine Regeleinrichtung zum Zuführen elektrischer Leistung zu den oberen und Zwischenelektroden (28, 30) derart, daß bei einer Leistungserhöhung für die Zwischenelektroden (30) die den oberen Elektroden (28) zugeführte Leistung verkleinert wird, während ein konstantes Leistungsverhältnis zwischen den unteren und Zwischenelektroden (32, 30) beibehalten ist.
    2. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Temperaturregelung (70) vorgesehen ist zum Regeln der Temperatur des geschmolzenen Glases in der den Zwischenelektroden (30) benachbarten Zone.
    3. Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des geschmolzenen Glases in der Zone am höchsten gehalten ist.
    4. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Regeleinrichtung, die an allen Elektrodenpegeln in der Schmelzkammer verwendet ist, Leistungsregler (44, 62, 63) umfaßt.
    5. Regelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Leistungsregler die gemessene Leistung mit einem Leistungssollwert vergleicht.
    6· Regelanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß jedem Elektrodensatz (28, 30, 32) ein dreiphasiger Strom zugeführt ist, wobei jede Phase ein Elektrodenpaar (30a, 30b; 30c, 3Od; 3Oe, 3Of) speist.
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    7. Regelanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jede Wechselstromphase für ein Elektrodenpaar über einen getrennten Leistungstransformator (48,52,56) verteilt ist.
    8. Regelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein erstes Steuersignal (60), das durch den Leistungsregler (44) für die Zwischenelektroden (30) geliefert ist, ein Eingangssignal zu einer ersten Umsteuerungseinrichtung bzw. einen ersten Wandler (66) bildet, der mit dem Leistungsregler (62) für die oberen Elektroden (28) verbunden ist, wobei das Ausgangssignal aus dem ersten Wandler (66) ein zweites Steuereingangssignal für den Leistungsregler (62) für die oberen Elektroden (28) bildet, während das erste Steuersignal (60) ein weiteres Eingangssignal für eine zweite umsteuerungseinrichtung bzw. einen zweiten Wandler (74) bildet, der mit dem Leistungsregler (63) für die unteren Elektroden (32) verbunden ist, wobei das Ausgangssignal aus dem zweiten Wandler (74) ein drittes Steuereingangssignal für den Leistungsregler (63) für die unteren Elektroden (32) bildet.
    9. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß weiterhin getrennt gesteuerte Heizelektroden in einer Läuterungskammer (18) vorgesehen sind, die mit dem unteren Teil der Schmelzkammer (12) verbunden ist.
    10. Regelanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß weiterhin eine Vorkammeranordnung in der Läuterungskammer (18) mit zusätzlichen Heizelektroden vorgesehen ist, die in der Vorkammeranordnung angeordnet und auch getrennt gesteuert sind.
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    11. Ofen zum kontinuierlichen Schmelzen einer Glascharge durch Heizelektroden mit einer vertikal angeordneten Schmelzkammer zum Zuführen der Glascharge am Oberteil der Kammer und zum Abziehen des geschmolzenen Glases am Unterteil der Kammer, mit Zuführmitteln zum Zuführen der Glascharge am Oberteil der Kammer zur Bildung einer Schicht, die sich im wesentlichen über die gesamte Querschnittsfläche der Kammer erstreckt und auf dem geschmolzenen Glas liegt, ferner mit einem Satz auf dem Umfang im Abstand angeordneter Elektroden am Oberteil der Kammer zum Erzeugen von Hitzepunkten in dem geschmolzenen Glas benachbart zur Unterseite der Chargenschicht, wobei die Elektroden mit einer ersten Leistungseinspeisung verbunden sind, mit einem Satz von Elektroden an der Unterseite der Schmelzkammer, die mit einer Leistungsexnspeisung verbunden sind, und mit einem Satz von Elektroden in der Schmelzkammer, die zwischen den oberen und unteren Elektroden angeordnet und mit einer dritten Leistungsexnspeisung verbunden sind, g e k e η η ζ eichnet durch eine Steuereinrichtung zum Zuführen elektrischer Leistung zu den oberen und Zwischenelektroden derart, daß. bei einer Erhöhung der Leistungszufuhr zu den Zwischenelektroden die Leistungszufuhr zu den oberen Elektroden verkleinert ist, während zwischen den Zwischenelektroden und den unteren Elektroden ein konstantes Leistungsverhältnis beibehalten wird.
    12. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturregelung vorgesehen ist zum Regeln der Temperatur des geschmolzenen Glases in der den Zwischenelektroden benachbarten Zone.
    13. Ofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des geschmolzenen Glases in der den Zwischenelektroden benachbarten Zone am höchsten gehalten ist.
    909845/0961
    4. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die an allen Elektrodenpegeln in der Schmelzkammer verwendete Regeleinrichtung einen Leistungsregler umfaßt.
    15. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsregler die gemessene Leistung mit einer Sollwertleistung in der Regeleinrichtung vergleicht.
    16. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Leistungseinspeisung für jeden Elektrodensatz eine dreiphasige Wechselstromquelle ist, wobei jede Phase des Wechselstromes ein Elektrodenpaar speist.
    7. Ofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß jede Wechselstromphase, die ein Elektrodenpaar speist, über einen getrennten Leistungstransformator zugeführt ist.
    18. Ofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Steuersignal, das durch den Leistungsregler für die Zwischenelektroden geliefert ist, ein Eingangssignal zu einem ersten Wandler darstellt, der mit dem Leistungsregler für die oberen Elektroden verbunden ist, wobei das Ausgangssignal aus dem ersten Wandler ein zweites Steuereingangssignal für den Leistungsregler für die oberen Elektroden bildet, während das erste Steuersignal ein weiteres Eingangssignal für einen zweiten Wandler darstellt, der mit dem Leistungsregler für die unteren Elektroden verbunden ist, wobei das Ausgangssignal aus dem zweiten Wandler ein drittes Steuereingangssignal für den Leistungsregler der unteren Elektroden bildet.
    509845/0961
    19. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß ferner getrennt gesteuerte Heizelektroden vorgesehen sind, die in einer mit der Unterseite der Schmelzkammer verbundenen Läuterungskaminer angeordnet sind.
    20. Ofen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Vorkammeranordnung in der Läuterungskammer mit zusätzlichen Heizelektroden vorgesehen ist, die in der Vorkammeranordnung angeordnet und auch getrennt gesteuert sind.
    21. Ofen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektroden an dem Zwischenpegel in vertikaler Richtung mit den einzelnen Elektroden an dem oberen Pegel fluchtend ausgerichtet sind.
    22. Ofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Elektrodensatz und der Elektrodensatz zwischen den oberen und unteren Elektroden jeweils aus sechs Elektroden besteht.
    23. Ofen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertleistung in jedem Leistungsregler einstellbar ist.
    24. Ofen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsregler für die Zwischenelektroden ferner eine Temperaturregelung umfaßt, um eine konstante Temperatur in der den Elektroden benachbarten Zone aus geschmolzenem Glas einzuhalten.
    25. Ofen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Steuersignal in einem Leistungsregler abgeleitet ist, der ein Eingangsleistungssignal von jeder Phase des den Zwischenelektroden zugeführten Wechselstromes empfängt und weiterhin ein Eingangssignal erhält, das ein Maß für die gemessene Temperatur in der den Elektroden benachbarten Zone des geschmolzenen Glases ist.
    9098/^/0961
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