DE3022091A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von blaeschenfreiem erschmolzenen glas - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von blaeschenfreiem erschmolzenen glasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bläschenfreiem
geschmolzenem Glas.
Bei der Einstellung und Überwachung der Temperaturen von durch
einen Vorherd (forehearth) fließendem geschmolzenem Glas sind in
der Vergangenheit verschiedene Heizsysteme benutzt worden. Man sollte sich klarmachen, daß einer der wichtigsten Aspekte der
Fähigkeit.Glasartikel zu formen, darin zu sehen ist, daß den Glasformmaschinen
Glas mit einer Viskosität zugeführt wird, die am besten für den Formvorgang geeignet ist. Mit dieser Grundvoraussetzung
im Hintergrund war es bislang üblich, die Gemengebestandteile zu erschmelzen und das Glas in einem relativ großen Tank zu
bilden, der als "Schmelzer" (melter) oder "Ofen" (furnace) bezeichnet
wurde. Um ein vollständiges Erschmelzen aller Gemengebestandteile sicherzustellen und um ganz sicher zu sein, daß eine
vollständige chemische Reaktion abgelaufen ist, wird das Glas aus dem Schmelzofen üblicherweise in eine Kammer übergeführt, die als
"Läuterer" (refiner) bezeichnet wird. Die Verbindung zwischen dem Schmelzofen und dem Läuterer wird üblicherweise mittels eines
Tauchkanals hergestellt. Auf diese Weise wird verhindert, daß noch nicht geschmolzene leichte Materialien in den Läuterer gelanq
< n. Weiterhin können die in dem Glas während des Schmelzens ab-] <iifenden Reaktionen zur Ausbildung von gasigen Einschlüssen in
ücin Glas führen, welche Einschlüsse zu Fehlern in den herzustellenden
Glasartikeln führen, wenn die Einschlüsse in das Glas gelangen, das bei der Produktion der Glasartikel benutzt wird. In dem Läuterer
wird das Glas auf einer höheren Temperatur während einer vorgegebenen Zeitdauer gehalten, die normalerweise ausreicht, daß die
gasigen Einschlüsse expandieren können und nach oben zur Oberflä-
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ehe des Glases aufsteigen können. Das Glas von dem Läuterer wird
dann durch einen umschlossenen Kanal,der als "Vorherd" bezeichnet wird, zu einer Stelle geführt, wo das äußerste Ende des Kanals
über Glasformmaschinen liegt, wie z.B. den bekannten IS-Maschinen für die Ausbildung von Glasbehältern. Es ist wesentlich, daß der
Vorherd als Glaskonditionierkanal dient, durch den das Glas fließen muß und der die Möglichkeit gibt, die Temperatur des Glases
während seiner Bewegung durch den Kanal zu überwachen, so daß das Glas beim Erreichen des entfernteren Endes des Kanals sich in
einem Zustand befindet, der für die Ausbildung der Glasbehälter am wünschenswertesten ist. Das entfernte Ende des Vorherds wird
als "Einspeiser" (feeder) bezeichnet; im Falle der Herstellung von Glasbehältern gibt der Einspeiser bestimmte Glasmengen an mehrere
formende Maschinenabschnitte ab, die als "Külbel" (gobs) bezeich- '
net werden.
Bisher wurde die Vorherdtemperatur mit Hilfe von Gas-oder ölbrennern
überwacht, die längsseits des Kanals angeordnet waren, wobei die Flammen der Brenner der Oberfläche des Glases in dem Vorherd
Wärme zuführen. In Zuordnung zu den Brennern waren Rühreinrichtungen in dem Glas vorgesehen, die ein System aufbauten, das unten
liegendes Glas zur Oberfläche führt und das Oberflächenglas nach unten in den Vorherdkanal drückt. Alle die vorbekannten Systeme
waren so ausgelegt, daß die Temperaturverteilung in Tiefe und Breite
des Vorherdkanals optimalisiert war. Es sollte klar sein, daß der Vorherd das Glas mit vorgegebener Geschwindigkeit abkühlt und
daß die Temperatur des Glases in dem Vorherd niedriger sein wird als die in dem Schmelzofen oder dem Läuterer vorhandene Temperatur.
In jüngerer Zeit wurde die Wärmezufuhr zu dem Glas, das durch den
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Vorherd fließt, mit Hilfe von Elektroden bewerkstelligt, die sich in das Glas hineinerstrecken und denen Strom zugeführt wird, um das
Glas unter Ausnutzung des bekannten Joule-Effekts zu erwärmen.
Aus der US-PS 4 029 488 ist eine solche Anordnung bekannt, bei der
die Temperatur des Glases in dem Vorherd eingestellt wird, infdem vier Beeinflussungszonen vorgesehen sind, denen Energie mit Hilfe
von untergetauchten Elektroden zugeführt wird, die längs der Seitenwände des Vorherdes angeordnet sind. Wie in dieser Druckschrift
ausgeführt wird, wird der Glasstrom nur einem milden Joule-Effekt unterhalb der Oberfläche ausgesetzt, wobei die Wärme in geregelter
Weise zugeführt wird, um eine Temperaturnormalisierung und Homogenität in dem gesamten Strom zu erzielen, wonach das Glas der Speiseöffnung
mit genau vorgegebener Temperatur zugeführt wird.
Ein dem in der US-PS 4 029 488 beschriebenen System vergleichbares
System ist in der US-PS 1 928 288 beschrieben, worin ein System zur Steuerung der Temperatur in dem Vorherd eingesetzt wird, in dem
der Stromfluß zwischen Elektroden überwacht wird. Thermoelemente werden zur Erfassung der Temperatur des Glases in drei Zonen benutzt,
wodurch jede Zone gesondert in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur überwacht werden kann. In dieser Druckschrift
wird die Temperatursteuerung gerade vor Eintritt des Glases in den Einspeiser und an zwei Stellen in unmittelbarer Nachbarschaft des
Einspeisers gemessen.
Eine Anordnung, die der Anordnung gemäß der US-PS 1 928 288 vergleichbar
ist, ist noch in der US-PS 1 905 533 beschrieben, die eine Anordnung von Elektrodenreihen offenbart, die längs der beiden
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Seiten eines Vorherdkanals angeordnet sind. Gemäß Fig. 4 erstreckt
sich diese Anordnung längs der gesamten Länge des Vorherdes. Bei dieser Anordnung sind die Elektroden selbst in eine Sekundärflüssigkeit
eingetaucht und nicht in das tatsächlich erschmolzene Glas, das in einem mittigen Vorherdkanal fließt, der in die Flüssigkeit
eingetaucht ist, die von den Elektroden erwärmt wird. Die Flüssigkeit, die um die Elektroden herum und zv/ischen ihnen vorhanden ist,
ist ein Glas, das als Widerstand wirkt. Die Temperatursteuerung in
dem Vorherdkanal wird durch die Auswahl des Stroms bewirkt, der an gegenüberliegenden Elektroden anliegt, die in das Glas eintauchen,
das den Vorherdkanal umgibt.
Bei der Anordnung gemäß der US-PS 506 769 wird dem Vorherdkanal
ein Dreiphasenstrom mittels Elektrodensätzen zugeführt, die sich durch die Wände des Vorherds in der Nähe des Bodens erstrecken. Zusätzlich
zu dem Einsatz von elektrisch erzeugter Wärme für die Zufuhr von Wärme unterhalb der Oberfläche des Glases in dem Vorherd
können andere Wärmeaustauscheinrichtungen benutzt werden, die oberhalb der Oberfläche des Glases angeordnet sind. Diese sind als ölgespeiste
Brenner charakterisiert. Damit zeigt dieses Patent die Kombination von elektrischer Erwärmung und ölerwärmung.
Die vorliegende Anmeldung betrifft in erster Linie die Überwachung
der Temperatur in dem Vorherd unter Einsatz von elektrischer Energie alleine und die Verhinderung von Keimbildung und Bläschenbildung
in dem Glas, die durch die Elektroden angreifende Ionen hervorgerufen werden. Erfindungsgemäß wird die Keim- und/oder Bläschenbildung
in dem Glas dadurch vermieden, daß jeder Heizelektrode eine positive und gleiche Gleichspannung aufgeprägt wird und eine
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negative Gleichspannung einer Elektrode aufgeprägt wird, die in dem Schmelzofen in der Nähe seiner Verbindung mit dem Läuterer angeordnet
ist, derart, daß ein Pfad für den Elektronenfluß von den Heizelektroden zu dieser Schmelzofenelektrode aufgebaut wird und
somit freie Elektronen auf der Schmelzofenelektrode gesammelt werden
und die Bildung von Bläschen an den Heizelektroden vermieden wird.
Eine zusätzliche Elektrode ist in dem Glas in ausreichendem Abstand
vor dem Vorherd angeordnet, um allen Bläschen, die in der Nähe dieser Schmelzofenelektrode gebildet werden könnten, die Gelegenheit
zu geben, völlig aus der Glasschmelze ausgeläutert zu werden, ehe das Glas den Vorherd erreicht. Diese Elektrode ist mit
der negativen Klemme einer Quelle für Gleichspannung verbunden, während die positive Klemme dieser Gleichspannungsquelle - vorzugsweise
über einen Filter - mit den Heizelektroden verbunden ist. Bei Verwendung von Transformatoren erfolgt die Verbindung über
einen elektrisch abgeglichenen Mittelpunkt der Sekundärwicklung eines Transformators, der den Elektroden des Vorherdes Wechselstrom
zuführt. Vorzugsweise sind die Vorherdelektroden mit Molybdänspitzen und einer abstützenden Stahlstange ausgelegt, die elektrisch
gegenüber der Vorherdwandung isoliert ist, indem eine Röhre über die Stange geschoben ist, die einen hohen Widerstandswert aufweist.
Weitere Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren genauer beschrieben
werden. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung be-
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung be-
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stehend aus Glasschmelzofen, Läuterer und Vorherden,
wobei die Elektroden mit einem Einphasenwechselstrom beaufschlagt werden,
Fig. 2 eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht, wobei die
Heizelektroden in dem Vorherd mit einem Dreiphasenwechselstrom beaufschlagt werden,
Fig. 3 eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht, wobei ein
Autotransformator zum Einsatz kommt, um einen elektrisch abgeglichenen Mittelpunkt für eine
positive Verbindung der Elektroden in dem Vorherd zu erzielen,
Fig. 4 eine der Fig. 3 vergleichbare schematische Dar
stellung mit einem Einzonen-Elektrodensystem in dem Vorherd,
Fig. 5 einen vertikalen Querschnitt durch einen Vorherd
an einer der Elektrodenpositionen und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Vorherdes
mit einem Einzonen-Elektrodensystem, das mit einer schwimmenden (floating) Wechselspannungsversorgung
verbunden ist und mit einer isolierten Gleichspannungsversorgung, die mit einer Schmelzelektrode
verbunden ist.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Schmelzofen 10 einen
Abgabeabschnitt 12 auf, der mit einem Läuterer 14 verbunden ist. Der Schmelzofen ist so ausgelegt, daß er ein Glasbildungsgemenge
aufnehmen kann und das Gemenge in einen flüssigen Zustand erschmelzen kann. Der Läuterer 14, der das vollständig erschmolzene Glas
aufnimmt, ist zur Speisung von drei Vorherden 16,18 und 20 mit
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diesen verbunden. Um die Beschreibung kurz zu halten, wird nur der
Betrieb des Vorherdes 20 im Detail beschrieben. Die Vorherde 16 und 18 werden in derselben Weise wie der Vorherd 20 betrieben und
sind ebenfalls mit Heizelektroden ausgerüstet. Mehrere Elektroden 22, die den Joule-Effekt zur Heizung ausnützen, sind vorgesehen
und vorzugsweise aus Aluminium hergestellt. Die Heizelektroden sind so in dem Vorherd 20 angeordnet, daß sie vollständig in das
geschmolzene Glas eintauchen, das in den Vorherd 20 eingebracht ist. In Abhängigkeit von der Größe, Länge und der Formgebung des
Vorherdes kann eine beliebige Anzahl von Elektroden eingesetzt werden. Die Heizelektroden sind mit einer Wechselspannungsquelle
24 über einen oder mehrere Leistungstransformatoren 26 verbunden. Die Wechselspannungsquelle 24 kann eine Einphasenquelle sein, wie
sie in der Fig. 1 dargestellt ist/ oder eine Dreiphasenquelle 25',
wie sie in der Fig. 2 gezeigt ist. Den Heizelektroden 22 wird somit ein Wechselspannungssignal zugeführt, das einen Strom durch das
in dem Vorherd 20 befindliche Glas führt, wodurch eine Erwärmung des Glases infolge des bekannten Joule-Effekts hervorgerufen wird.
Die Natur des Molybdäns, das zur Herstellung der Heizelektroden verwendet wird, ist eine solche, daß in Gläsern, die Sulfatläuterungsmittel
einsetzen, an den Elektroden 22 eine elektrochemische Reaktion auftritt, die zu gasförmigen Einschlüssen im Glas führt,
die als Bläschen bezeichnet werden. Es wird angenommen, daß die Reaktionen, die zur Ausbildung von Bläschen führen, durch die Bereitschaft
des Molybdäns hervorgerufen werden, freie Elektronen an die Sulfationen abzugeben, die in dem erschmolzenen Glas vorhanden
sind.
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Um die Effekte der elektrochemischen Reaktionen zu negieren, ist eine zusätzliche Gegenelektrode - eingetaucht in das geschmolzene
Glas - in dem Schmelzofen 10 nahe dem Abgabeabschnitt 12 angeordnet.
Die Elektrode 32 ist mit der negativen Klemme einer üblichen Gleichspannungsleistungsquelle 30 verbunden. Die positive Klemme
der Gleichspannungsquelle 3O ist über einen elektrischen Filter mit den elektrischen Mitten der Transformatoren 26 verbunden. Ein
Isolationsfilter 28a ist zwischen Masse und den elektrischen Mitten
der Transformatoren geschaltet. Das Filter 28, das ein Filter üblicher Bauart sein kann, dient dem Schutz der Gleichspannungsquelle
30 gegenüber Wechselspannungssignalen. Die Verbindung der Gleichspannungsquelle 30 mit den Transformatoren 26 führt zum Aufbau
eines positiven und gleichen Gleichspannungspotentials an den Elektroden 22 bezüglich der Schmelzofenelektrode 32. Dadurch wird verhindert,
daß Gleichspannung zwischen beliebigen der Elektroden 22 fließen kann. Die Verbindung der Gleichspannungsquelle 30 mit der
Schmelzofenelektrode 32 und mit den Heizelektroden 22 führt zum Aufbau eines Gleichspannungskreises und veranlaßt freie Elektronen
an den Elektroden 22 zum Abfließen über den Gleichspannungskreis zu der Schmelzofenelektrode 32 hin. Das Vorhandensein einer Vielzahl
von freien Elektronen an der Schmelzelektrode 32 führt dazu, daß die bläschenbildende elektrochemische Reaktion eher an dieser Stelle
auftritt als an den Heizelektroden 22 in dem Vorherd 20. Die an dieser Stelle gebildeten Bläschen führen nicht zu einer Verschlechterung
der Qualität des geschmolzenen Glases, das letztendlich den Vorherd 20 verläßt, da sie an einem Punkte im Schmelzprozeß
erzeugt werden, der ihnen hinreichend Zeit gibt, aus dem erschmolzenen Glas herausgeläutert zu werden, bevor dieses den Vorherd
20 verläßt. Obwohl die Schmelzofenelektrode 32 in der Fig. 1
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in der Nähe des Abgabeabschnitts 12 dargestellt ist, soll doch festgehalten
werden, daß ihre Positionierung nicht kritisch ist. Es ist nur erforderlich, daß die Elektrode 32 im Schmelzprozeß weit genug
nach hinten angeordnet ist, derart, daß alle in dem geschmolzenen Glas entstandenen Bläschen herausgeläutert werden können, ehe es
aus dem Vorherd 20 abgezogen wird. Dies ist eine Funktion des Abstandes der Elektrode 32 vom Abzugspunkt des erschmolzenen Glases
und auch der Geschwindigkeit oder des Durchsatzes des geschmolzenen Glases, mit dem dieses durch das System geführt wird.
Bezüglich der Gleichspannungen, die zwischen den Elektroden in den
anderen Vorherden 16 und 18 aufgeprägt werden, kann die gleiche Gleichspannungsquelle 30 oder können getrennte Gleichspannungsquellen
eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang muß etwas Augenmerk
sich darauf gerichtet werden, daß Gleichströme zwischen den Elektroden
in den Vorherden 16,18 bzw. 20 nicht aufbauen können. In jedem Fall werden diese Ströme minimal sein und der kritische Faktor ist derjenige,
daß innerhalb eines einzelnen Vorherdes jede Elektrode auf einem gleichen Gleichspannungspotential bezüglich aller anderen
Elektroden in diesem Vorherd gehalten wird.
In der Fig. 3 wird eine Ausführungsform der Schaltung gezeigt, die
zwi :kmäßigerweise dann eingesetzt werden kann, wenn bereits vorhanden
j Leistungstransformatoren auf der Sekundärseite keine Mittelanzapfungen
besitzen und bei denen es daher schwierig ist, die elektrische Mitte der Sekundärwicklung tatsächlich festzustellen.
Durch Aufbau einer Autotransformatorverbindung auf der Sekundärseite kann eine elektrische Mitte oder schwimmende Neutralphase
für die Verbindung mit der Gleichspannungsquelle bereitgestellt
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werden. Die Autotransformatorwindungen sind in der Fig. 3 mit 80a,
80b und 80c bezeichnet. Die Bezugszeichen aus der Fig. 1 sind insoweit
übernommen worden, wo sie gleiche Bauelemente bezeichnen.
In der Fig. 4 wird eine schematische elektrische Verbindung der in dem Vorherd&ngeordneten Elektroden gezeigt, die eine Abwandlung
der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Elektroden 22 auf jeder Seite miteinander
verbunden und werden von einem einzigen Transformator 26 beaufschlagt; damit sind die Elektroden mit einer Einphasenwechselspannungsquelle
24 verbunden. Es wurde gefunden, daß eine Einzonen-Elektrodenverbindung in dem Vorherd möglich ist und bei geeigneter
Stromauswahl in der Lage ist, den Elektroden im Vorherd ausreichenden Heizstrom aufzuprägen. Wiederum sind die Elektroden 22 über
eine Autotransformatorwicklung 80 mit einem Filter 2 8 verbunden, der seinerseits mit einer Gleichspannungsquelle 30 verbunden ist.
Es sollte beachtet werden, daß zwischen dem Filter 28a und dem Transformator 26 eine Massenverbindung in der gleichen Weise vorhanden
ist, wie dies bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1-3 dargestellt ist. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen ist die negative
Klemme der Gleichspannungsquelle mit einer in dem Schmelzofen 10 angeordneten Elektrode 32 verbunden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Einzonen-Elektrodenanordnung,
wobei der nur teilweise gezeigte Vorherd 20 von vergleichbarer Bauart wie bei den anderen bisher gezeigten Ausführungsformen
ist. Die Elektroden 22 sind mit einem Transformator 26 verbunden. Die Mittelanzapfung des Transformators 26 ist mit
einem Filter 28 verbunden, der seinerseits mit der gezeigten
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Gleichspannungsquelle 30 verbunden ist. Zusätzlich ist die Mittelanzapfung
des Transformators 26 über einen zweiten Filter 28a mit Masse verbunden. Die Gleichspannungsquelle 30 ist mit einer schematisch
gezeigten Schmelzofenelektrode 76 verbunden. Bei dem gezeigten
besonderen Schaltkreis ist festzuhalten, daß der Wechselstrom
- in einem Sinne - schwimmt, während der Gleichspannungskreis mit Masse an den Elektroden verbunden ist. Die Schmelzofenelektrode
76 kann in der Tat eine Elektrode sein, die für das elektrische Schmelzen in dem Schmelzofen verwendet wird. Es ist nur notwendig,
daß das Filter 28 größer ist als die Spannung bezüglich Masse von 76.
Ein besonderes Beispiel für die physikalische Anordnung und Positionierung
einer Elektrode in dem Vorherd ist in der Fig. 5 gezeigt, in der die Vorherdwanne, die allgemein mit 50 bezeichnet ist, mit
einem hochwarmfesten Material 51 versehen ist, die im allgemeinen
die Form einer länglichen wannenartigen Struktur annimmt. Die hochwarmfeste Wanne ist ihrerseits von einem isolierenden Schamotteziegel
52 umgeben, der seinerseits von einer Metallhülle 53 abgestützt wird. Die Elektroden 22 sind so angeordnet, daß sie sich
durch die Metallhülle 53, das Schamotteziegelmauerwerk 52 und die Wanne 51 hindurcherstrecken. Die einzelne Elektrode weist eine
Spitze 55 auf, die aus einem leitenden, gegenüber geschmolzenem Glas widerstandsfähigen Material, wie z.B. Molybdän hergestellt
sein kann. Die Spitze 55 ist ihrerseits mit einer Stange 56 aus rostfreiem Stahl verbunden. Die Stange 56 ragt aus der Metallhülle
53 hervor und ist in dem Bereich, in dem sie die Metallhülle 53 durchsetzt, von einem Rohr 57 aus einem Material mit hohem Widerstand
umgeben. Das Rohr 57 kann aus einem Borosilicatglas geformt
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sein. Das Borosilicatglas wird in seiner Position mit Hilfe eines Mörtels 58 gehalten. Als Mörtel kann z.B. Sauereisen Nr.8-Zirconzement
verwendet werden. Aus der Fig. 5 ist leicht ersichtlich, daß die Elektrode 22 so positioniert ist, daß sich ihre Spitze 55
in den Vorherd hineinerstreckt, z.B. 4 Zoll. Das Borosilicatglas, das als Hochwiderstandsmaterial verwendet wird, stellt sicher, daß
die Elektrode isoliert ist und der Widerstandswert wird im Bereich
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von 10 χ 10 Ohm cm liegen.
von 10 χ 10 Ohm cm liegen.
Zusammengefaßt betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung
mit einem Schmelzofen, einem mit dem Schmelzofen verbundenen Läuterer
und einem oder mehreren Vorherden, die mit dem Läuterer verbunden und von diesem gespeist werden. Jeder Vorherd ist mit
mehreren den Joule-Effekt ausnutzenden Elektroden ausgerüstet und ihm ist eine Wechselspannungsquelle zugeordnet, die Wechselspannungsleistung
den Elektroden zuführt. Es sind Einrichtungen vorgesehen, die jeder Elektrode in dem Vorherd eine positive und gleiche
Gleichspannung aufprägen und die einer zusätzlichen Elektrode, die in dem Schmelzofen nahe der Verbindung zu dem Läuterer angeordnet
ist, eine negative Gleichspannung aufprägen. Das negative Potential der Elektrode in dem Schmelzofen bezüglich der Elektroden in dem
Vorherd baut einen Pfad für den Elektronenrückfluß von den Vorherdelektroden
durch den Läuterer zu der Elektrode in dem Schmelzofen hin auf. Dies verhindert, daß die bläschenbildende elektrochemische
Reaktion im Bereich des Vorherds auftritt. Bläschenbildung tritt höchstens an der Elektrode in dem Schmelzofen infolge der Ansammlung
freier Elektronen an dieser Stelle auf. Das Erzeugen von Bläschen an dieser Stelle macht es aber möglich, daß diese aus dem
geschmolzenen Glas herausgeläutert werden können, ehe das Glas aus
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dem Vorherd abgezogen wird.
Zusätzlich sollte klar sein, daß durch eine Elektrodenisolation Leckagen von Streuströmen verhindert werden, die auftreten könnten,
wenn keine Sorgfalt beobachtet wird. Wenn Leckströme nicht verhindert werden, könnte die Leckage die Vorteile der vorliegenden Erfindung
zunichte machen. Daher ist es in der vorliegenden Erfindung signifikant, daß die Elektroden elektrisch so weit als möglich
gegenüber Streuströmen isoliert sind, die in der umgebenden Stützstruktur fließen könnten.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung
der Bildung von Bläschen in einem elektrisch geheizten Vorherd, bei dem Tauchelektroden zum Einsatz kommen, die entweder mit
einer Einphasen- oder Mehrphasenwechselspannungsquelle verbunden sind. Die Elektroden sind so angeordnet, daß eine Joulesche Erwärmung
in dem Glas bewirkt wird, indem Wechselstrom durch das geschmolzene Glas fließt. Bei Verwendung von Leistungstransformatoren
ist die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung mit der positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle durch einen Filter verbunden,
während die negative Klemme der Gleichspannungsquelle mit einer Gegenelektrode verbunden ist, die in dem Glasstrom stromaufwärts
des Vorherds angeordnet ist.
Bei dieser physikalischen Anordnung kann die Bildung von Bläschen infolge der Wanderung freier Elektronen zu und der Ansammlung der
Elektronen auf einigen der Elektroden, die auf verschiedenen Potentialen als die anderen liegen, verhindert werden. Dies wird
durch die Tatsache erreicht, daß alle Heizelektroden im Vorherd auf dem gleichen Potential gehalten werden und daß die Gegenelektrode
auf einem unterschiedlichen Potential liegt, so daß diese freien Elektronen sich an der einzelnen Gegenelektrode sammeln
werden und Blasen oder Bläschen an einer Stelle bilden, die vor dem Vorherd liegt. Bei diesem System verschwinden die Bläschen,
ehe sie den Vorherd erreichen. Die Vorherdelektroden bestehen aus rostfreiem Stahl mit Molybdänspitzen und die Elektroden sind elektrisch
gegenüber dem Vorherdaufbau isoliert.
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Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von erschmolzenem Glas mittels einer Vorrichtung, die einen Schmelzofen für das Schmelzen eines
Glasgemenges, einen mit dem Schmelzofen verbundenen Läuterer zur Aufnahme geschmolzenen Glases vom Schmelzofen und mindestens
einen mit dem Läuterer verbundenen und von diesem gespeisten Vorherd und eine Vielzahl von den Joule-Effekt ausnutzenden
Heizelektroden in dem Vorherd aufweist, wobei ein Wechselspannungssignal an die Heizelektroden angelegt wird, um
in dem geschmolzenen Glas eine Joulesche Erwärmung hervorzurufen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizelektrode eine positive
und gleiche Gleichspannung aufgeprägt wird und eine negative Gleichspannung einer Elektrode aufgeprägt wird, die in
dem Schmelzofen in der Nähe seiner Verbindung mit dem Läuterer angeordnet ist, derart, daß ein Pfad für den Elektronenfluß von
den Heizelektroden zu dieser Schmelzofenelektrode aufgebaut
wird und somit freie Elektronen auf der Schmelzofenelektrode
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gesammelt werden und die Bildung von Bläschen an den Heizelektroden
vermieden wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
mit einem Schmelzofen zum Schmelzen eines Glasgemenges, einem mit dem Schmelzofen zur Aufnahme geschmolzenen Glases verbundenen
Läuterer und mindestens einem mit dem Läuterer verbundenen
und von ihm gespeisten Vorherd,einer Vielzahl von den Joule-Effekt ausnutzenden Heizelektroden in dem Vorherd und
einer mit den Heizelektroden verbundenen Wechselspannungseinrichtung zur Beaufschlagung der Heizelektroden mit einem Wechselstrom,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichspannungseinrichtung (30,28,28a) mit der WechselSpannungseinrichtung (24,
26;25) verbunden ist, um ein positives und gleich großes Gleichspannungssignal
jeder der Heizelektroden (22) aufzuprägen/und
daß in dem Schmelzofen in der Nähe der Verbindung (12) zu dem
Läuterer (14) eine Elektrode (32) angeordnet ist, die mit der Klemme anderer Polarität der Gleichspannungseinrichtung (30)
verbunden ist, um einen Pfad für Elektronenfluß von all den Heizelektroden (22) zu der Schmelzofenelektrode (32) hin aufzubauen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelektroden (22) aus Molybdän bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorherd (16;18;2O) aus einem in Berührung mit dem geschmolzenen
Glas stehenden und gegenüber dem geschmolzenen Glas widerstandsfähigen hochwarmfesten Material (51), einer die Seiten
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und den Boden umgebenden und isolierenden Schamottestruktur (52) und einer die Schamottestruktur umgebenden metallischen
Stützhülle (53) besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizelektroden (22) jeweils aus einer länglichen Stange bestehen, die aus einem Molybdänendabschnitt (55),
der sich in das geschmolzene Glas hineinerstreckt, und einem Hauptabschnitt (56) aus rostfreiem Stahl bestehen, wobei sich
das dem Molybdänabschnitt (55) gegenüberliegende Ende durch die Wand des Vorherdes erstreckt, und daß sich um die Stange
(56) herumerstreckende Mittel (57) vorgesehen sind, um die Stange elektrisch gegenüber Streuströmen in der Wandung der
Vorherdstützstruktur (52,53) zu isolieren.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (56) von einem Rohr (57) aus Borosilicatglas umgeben
ist und daß das Rohr in einer öffnung der Vorherdstützstruktur (53) durch ein Sicherungsmittel (58) festgelegt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wechselspannungseinrichtung eine Wechselspannungsquelle (24; 25) aufweist, die mit einem oder mehreren
Leistungstransformatoren (26) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichspannungseinrichtung eine Gleichspannungsquelle (30) aufweist, deren positive Klemme mit den elektrischen
Mitten der Sekundärwicklungen eines jeden Leistungs-
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transformator (26) und deren negative Klemme mit der Schmelzofenelektrode
(32) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichspannungseinrichtung einen Filter (28) aufweist, der zwischen die Gleichspannungsquelle (30) und die
Transformatoren (26) geschaltet ist, um das Anlegen von Wechselspannungskomponenten
an die Gleichspannungsquelle (30) zu verhindern.
10.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gleichspannungseinrichtung einen Filter (28a) aufweist, durch den die Elektroden (22) an Masse gelegt sind.
11.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wechselspannungsquelle (24) eine Einphasenquelle ist.
12.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekenn-
(25) zeichnet, daß die Wechselspannungsquelle eine Dreiphasenquelle
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