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Halterung für eine Elektrode eines Glasschmelz-
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ofens
Die Erfindung betrifft eine Halterung für eine
Ansbesondere den Boden eines Glasschmelzofens durchdringende Elektrode mit einer
in eine Bohruny eines Elektrodensteins eingesetzten, kühlwasserdurchflossenen Kühlkammer,
in deren Zentrum die Elektrode verläuft.
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Bekannte Elektrodenhalter dieser Art weisen den Nachteil auf, daß
sie während des Betriebes des Schmelzofens nicht ausgewechselt werden können. Wenn
Störungen oder Beschädigungen an dem Halter auftreten, so kann ein Ausgießen des
flüssigen Glases während des Ofenbetriebes nicht ausgeschlossen werden und es ist
daher bisher erforderlich, entweder de4Ofen stillzulegen oder mit zusätzlichen Mitteln
den Wandungsbereich, in welchem die Halterung ersetzt werden soll, einzufrieren.
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Weiterhin nachteilig ist bei den bekannten Halterungen, daß d E T>rnrleratur
am Halterkopfnicht exakt gemessen werden kann bzw. die eingesetzten Thermoelemente
bei.
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einer Beschädigung nicht oder nur unzureichend ausgetauscht werden
können. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Halterungen besteht
darin, daß das Nachschieben der Elektroden nicht immer störungsfrei möglich ist
und daß aufgrund von zu geringer Kühlleistung die Elektroden oftmals nicht auf der
gewünschten Temperatur zur Verhinderung einer Oxydation durch das Kühlwasser gehalten
werden können.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Halterung zu schaffen, welche diese
Nachteile.vermeidet und die es insbesöndere ermöglicht, in Störfällen ohne Störunq
des Ofenbetriebes die Halterung auszutauschen. Weiterhin soll eine verbesserte Temperaturmessung
im Halterkopf möglich sein, wobei auch das eingesetzte Thermoelement bei Beschädigung
leicht und schnell ausgetauscht werden kann. Die erfindungsgemäße Halterung soll
weiterhin eine intensive Kühlung der Elektrode und des Elektrodensteins ermöglichen
und eine sichere Halterung der Elektrode auch bei Temperaturwechseln ermöglichen.
Darübedhinaus soll die erfindungsgemäße Halterung einfach aufgebaut und stör.ungssicher
sein und ein verbessertes Nachschieben der Elektroden ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Halterung erfindu.ngsgemäß
dadurch gelöst, daß sich die
Kühlkammer aus zwi geschlossenen Halbschalenelementen
besteht, deren Querschnitt ringförmig gebogen ist und die an ihren Enden konisch
zulaufen, in den Elektrodenstein ein stationärer Halterkopf eingesetzt ist, der
sich nach außen konisch öffnet und das obere Ende der Halbschalenelemente-aufnimmt
und das die unteren Enden der Halbschalenelemente von einem elastisch angepreßten
Halterungsring gehalten werden, der sich nach innen konisch öffnet und so die Halbschalen
zwischen dem-Halterkopf und dem Ring fixiert und an die Oberfläche der Elektrode
angepreßt werden.
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Die verbesserte Kühlung der Elektrode und insbesondere des besonders
beanspruchten Halterkopfes wird erfindungsgemäß weiterhin insbesondere dadurch erreicht,
daß an dem aus dem Elektrodenstein herausragenden Teil der Elektrode ein Ring angeklemmt
ist, über den sich der Ring mittels einerfrruckfeder elastisch abstützt und daß
das Ende der Elektrode isoliert an einem Halter befestigt ist, der zur Höhenverstellung
der Elektrode über einen Anker mit dem oberen Stütz gurt verbunden ist, wobei eine
verbesserte Versiegelung wt'lt rend des Schiebens der Elektrode und ggf. auswechseln
des
Halters auch dadurch erreicht wird, daß der Elektrodenstein ofenseitig von innen
zwei koaxial von der Elektrode durchdrungene, mit der Glasschmelze in Verbindung
stehende-Versiegelungsräume aufweist, deren äußerer bis zum Halterkopf reicht, und
einen kleineren Querschnitt aufweist, als der innere, mit dem Schmelzraum in Verbindung
stehende.
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Vorteilhaft erfolgt erfindungsgemäß die Temperaturmessung am Halterkopf
durch ein Thermoelement, welches von einetchutzrohr umgeben ist, das an dem Halterkopf
befestigt ist. Zur Durchführung des Schutzrohres weisen die Halbschalen der Kühlkammer
vorteilhaft Seitenwandungen derart auf, daß zwischen ihnen ein sich nach außen öffnender
keilförmiger Spalt besteht, in welchem das Schutzrohr eingesetzt ist. Durch die
keilförmige Ausbildung des Spaltes wird dabei gewährleistet, daß die Halbschalen
trotz der Durchführungsmöglichkeit für das Schutzrohr des Thermoelementes den Umfang
der Elektrodenoberfläche umfassen und damit freie, nicht gekühlte Stellen praktisch
entfallen.
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Die erfindungsgemäße Elektrodenhalteung eignet sich insbesondere für
Bodenelektroden und um ein Herabfallen
der Halbschalen nach Abnahme
der Druckfeder zu verhindern, ist die Halterung vorteilhaft so gestaltet, daß das
äußere konisch zulaufende Ende der Halbschalen der Kühlkammer beschränkte axiale
Beweglichkeit gestatten über Befestigungsfedern mit einem stationären Anker verbunden
sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Halterung gehen aus den Ansprüchen
4 und 5 hervor.
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Angesichts des zweckmäßigen Aufbaues der Halterung, der insbesondere
eine Störung durch Temperaturwechsel auszuschließen vermag, sowie der zahlreichen
damit verbundenen Vorteile kann von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme
durch den Erfindungsgegenstand gesprochen werden.
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Im folgenden wird ein musführungsbeispiel der Erfindung anhand von
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine
Halterung gemäß der Erfindung, Figur @ einen vergrößerten Teilauschnitt gemäß Fig
@ und
Figur 3 den Schnitt A-B gemäß Fig. 2 einer Halterung im nicht
eingebauten Zustand.
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Gemäß. den Figuren besteht die erfindungsgemäße Halterung im wesentlichen
aus zwei Teilen, nämlich einem stationären Teil, welcher in eine Bohrung eines Elektrodensteins
2 eingesetzt ist und einem nicht stationären Teil, welcher jederzeit ausgewechselt
werden kann, ohne daß der Ofenbetrieb dadurch gestört würde oder die Gefahr des
Auslaufens der Glasschmelze bestehen würde.
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Der stationäre Teil weist einen Halterkopf 6 auf, welcher in eine
Bohrung des Elektrodensteins 2 eingesetzt wird und der über einen Elektrodenschaft
in Form eines zylindrischen Rohres mit'einem Anker 9 verbunden ist. Der Anker 9
stützt sich über Isolatoren 14 und Spindeln 16'auf das Stützgerüst des Ofens 30
ab, wodurch durch die Spindeln der Anker 9 eingestellt werden kann, sodaß er sich
gegen die äußere Oberfläche des'Elektrodensteins 2 anpreßt und .wodurch der Halterkopf
6 an die Oberfläche-eines Absatzes der Bohrung des Elektrodensteins 2 angepreßt
wird.
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Der nicht stationäre Teil umfaßt im wesentlichen die Elektrode 3 sowie
zwei halbschalenförmige, geschlossene Kühlkammern 7, die die Elektrode 3 umgeben
und gegen diese sie angepreßt werden. Die. Halbschalenelemente bzw. -kammern, die
kühlwasserdurchflossen sind, weisen in üblicher Weise Zuleitungen 24 und 25 zum
Einlauf des Kühlwassers und Ableitungen 26 und 27 zum Auslauf des Kühlwassers auf.
Die Elektrode wird in ihrem aus der Wandung ile.rvorragenden Teil ebenfalls in üblicherweise
mit Strom versorgt (nicht gezeigt).
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Diese Elemente sind bekannt, stehen im Belieben des Fachmannes und
eine ins Detail gehende Beschreibung kann daher entfallen.
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Die Kühlkammern 7 weisen an ihrem schmelzseitigen Ende 11b sowie an
ihrem äußeren Ende 11a jeweils eine konische Ausbildung auf, wobei der Konus von
innen nach außen verläuft und der Halterkopf 6 weist eine dazu kongruente Konizität
auf, d. h. die Konusbohrung im Halterkopf 6 verläuft von der Schmelzseite aus gesehen
von innen nach außen. Außen von dem äußeren Ende 11 a der Kammern 7 ist ein Halterungsring
12 angeordnet, der ebenfalls eine entsprechende Konizität aufweist und durch eine
Druckfeder 15 elastisch an die Kammern 7 artgepreßt
wird. Durch
die beschriebenen konischen Ausbildungen der Teile 11, 12 und 6 wird erreicht, daß
zum einen die Kammern 7 fest unter Bildung eines guten Wärmeüberganges an dem Halterkopf
6 und weiter' hin die Innenflächen der Kammern 7 an die Elektrode-3 angepreßt werden.
Die Elektrode 3 durchdringt einen Ring 18,. der.auf der einen Seite mit. der Druckfeder
15 in Berührung steht und auf der anderen Seite von einer mit der Elektrode 3 verbundenen
Klemmhülse 19 beaufschlagt wird. Dadurch wird die erforderliche Spannung der Druckfeder
15 (in diesem Falle eine Schraubenfeder) aufgebracht, wobei durch Verschiebung des
Ringes 18 und einer entsprechenden Verschicbunq der Klemmhülse 19 die erforderliche
und gewünschte Vorspannung der Feder 15 einstellbar ist.
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Die Elektrode 3 weist weiterhin an ihrem äußeren Ende ein Gewinde
21 auf, auf das eine Isolationsscheibe 22 aufgeschaubt wird. Die Scheibe 22 wird
von einem Halter 23 getragen, der gegenüber einem Stützgerüst festen Anker 20 verschiebbar
getragen wird. Durch Verstellung des Halters 23 gegenüber dem Anker 20 kanndie Position
der Elektrode fixiert werden,. ohne daß das Nachschieben behindert würde.
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Der stationäre Anker 9 für den Halterschaft 8 trägt Federn 13 und
10, welche eine gewisse axiale Beweglichkeit gestatten, das untere Ende 11a der
Kammern 7 halten. Dadurch wird verhindert, daß die Kammern 7 bei durch den Boden
eines Glasschmelzofens yeführten Elektroden berabcal.len, wenn die Klemmung der
Klemlihülse 19 aufgehoben wird. Die notwendige Wärmeausdehnung der Kammern 7 wird
durch die Federn 10 und 13 wiederum aber nicht behindert. Zur Erleichterung des
Auswechselns der Kammern 7 bzw. des nicht stationären Teils der Halterung ist die
Verbindung zwischen den Federn 13 und den Kammern 7 lösbar, z. B. durch Schrauben
gestaltet.
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Der Elektrodenstein 2 weist weiterhin schmelzseitig zwei Versiegelungskammern
4 und 5 auf, wobei die mit der Schmelze in Verbindung stehende Kammer 4 einen größere4Querschnitt
aufweist, als die mit dem Halterkopf in Verbindung stehende Kammer 5. Dadurch wird
sichergestellt, daß heißes Glas aus der Schmelze 1 nicht direkt mit dem Halterkopf
6 in Kontakt tritt, gleichwohl aber Temperatur in den Kammern 4 und 5 genügend hoch
bleibt, um nicht durch erstarrtes Glas das Nachschieben der Elektrode 3 zu behindern.
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Bei der erfindungsgemäßen halterung ist es insbesondere vorteilhaft,
daß eine Anpressung der Kammern sowohl an den Halterkopf als auch an die Elektrode
auch bei Temperaturwechseln erhalten bleibt, da die Anpressung durch den Halterungsring
12 elastisch ist und daß trotzdem das Auswechseln der Halterung einfach und schnell
erfolgt, ohne daß ein Ausfluß von Glas auch durch den Boden durchdringende Bohrungen
für die Elektrode möglich wäre. Vorteilhaf-t ist weiterhin auch, daß das Nachschieben
der Elektrode durch die Halterung nicht behindert wird, da nach Aufheben der Spannung
der Feder 15 die Anpressung der Kammern 7 an die Elektrode 3 aufgehoben ist und
damit durch die kühlwasserdurchflossenen Zonen das Schieben der Elektrode nicht
behindert wird, wobei die Kühlung der Bohrung weiterhin aufrecht erhalten bleibt.
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Die Kühlkammern 7 weisen Seitenwandungen 31 derart auf, daß zwlschen
den Kammern keilförmige Spalt bestehen. In einen oder beide der keilförmigen Spalte
ist ein Schutzrohr 28 für ein Thermoelement 29 ein gesetzt, wobei das Schutzrohr
28 mit dem Halterkopf 6 verbunden ist und das Thermoelement 29 kann so eine exakte.Temperaturmessung
des Halterkopfes ermöglichend bis zu diesem vorgeschoben werden. Das Thermoelement
29
ist also geschützt, kann aber auch einfach herausgezoyen und ersetzt werden.
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Zum Austausch der Kühlkammern 7 werden die Teile 12, 15, 18 und 19
an der Elektrode nach außen geschoben oder entfernt und die Kammern können dann
einfach he@-ausgezogen und ersetzt werden, nachdem ihre Verbindung mit den Federn
10 und 13 gelöst wurde. Danach können dann neue Kammern eingeschoben und befestigt
werden.
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