DE3022091A1

DE3022091A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von blaeschenfreiem erschmolzenen glas

Info

Publication number: DE3022091A1
Application number: DE3022091A
Authority: DE
Inventors: Jun Emery Joseph Hornyak; Philip Donald Perry; James E Sherman; Mich Temperance
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-06-12
Publication date: 1981-01-08
Also published as: ZA802592B; ES492098A0; NL175517B; DE3022091C2; CA1144966A; BE883709A; JPS55167141A; GB2053890B; IT8048796A0; FR2458515B1; MX147826A; JPS6316343B2; IT1148257B; GB2053890A; FR2458515A1; BR8003640A; AU517133B2; ES491418A0; ES8104150A1; GR68420B

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-

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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.

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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Zusammenfassung:

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

Owens-Illinois P.O.Box 1035 12. Juni 1980 Toledo, Ohio 43666, USA Anwaltsakte M-52O4 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von bläschenfreiem erschmolzenen Glas Ansprüche

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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