DE3132111C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Tankschmelz­ ofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Aus der DE-AS 25 18 497 ist ein kontinuierlich arbeitender Glasschmelzofen in Form eines wannen­ artigen Tanks bekannt, der in seinem mittleren Bereich einen Durchgang begrenzten Querschnittes besitzt. Der Tank weist getrennte Schmelz- und Konditionierungs- oder Arbeitszonen auf, die durch den Durchgang miteinander verbunden sind, der in seiner Breite geringer ist als die Breite der beiderseitig angrenzenden Zonen, damit die Schmelz­ operation in der Schmelzzone unter optimierten Bedingungen durchgeführt und einwandfrei aufbereitetes oder geläutertes geschmolzenes Glas der Konditionierungs­ zone zugeführt werden kann. Die Abmessung des Durchganges wird bestimmt durch den Ausstoß und die Arbeitsbedingungen des Schmelzofens.

Bei einem derartigen kontinuierlich arbeitenden Tankschmelzofen wird als Rohmaterial ein Gemenge und Abfall- oder Scherbenglas an dem einen Ofenende eingegeben, und das geschmolzene Glas wird an dem anderen Ende entnommen. Das sich durch den Ofen bewegende Glas passiert in Aufeinanderfolge Schmelz-, Läuterungs-, Konditionierungs- oder Kühlungs- und Arbeitszonen. Auf die Oberfläche des Glasbades wird in der Schmelzzone Wärme aufgegeben durch Öffnungen, die längs der Seiten­ wandungen angeordnet sind, um die frisch zuge­ führten Materialien in einen geschmolzenen Zustand zu überführen und sie in das fließende geschmolzene Glasbad zu integrieren, und das geschmolzene Glasbad wird geläutert und gekühlt bis zu einem Punkt, an dem es aus der Arbeitszone in Form eines fortlaufenden Glasbandes abgezogen werden kann.

Die Aufgabe von Wärme auf das geschmolzene Glasbad und die Zuführung von relativ kalten, glasbildenden Materialien führen zu unterschiedlichen Temperaturen in dem Bad über die Länge des Tanks. Diese unter­ schiedlichen Temperaturen zusammen mit anderen in dem Tank ablaufenden Prozessen führen zur Bildung einer Zone maximaler Temperatur, die im allgemeinen als "Seigerstelle" bezeichnet wird.

Diese Seigerstelle liegt normalerweise leicht stromabwärts von dem Mittelpunkt des mit den der Wärmezufuhr dienenden Öffnungen versehenen Bereiches. Als Ergebnis des Temperaturgefälles entstehen thermische oder Konvektionsströme in dem geschmolzenen Glasbad, derart, daß hinter der Seigerstelle der obere Bereich des geschmolzenen Glases dem Aufgabeende des Ofens und vor der Seigerstelle der obere Bereich des Glases der Ausgabestelle des Ofens zufließt. Diese Konvektionsstsröme sind insoweit vorteilhaft, als sie eine Schranke zwischen den Schmelz- und Läuterungszonen bilden, die etwaiges nicht geschmolzenes, auf der Oberfläche des Bades befindliches Rohmaterial nicht durchqueren kann und die die Durchmischung des geschmolzenen Glases in den entsprechenden Zonen begünstigt.

Der von der Seigerstelle zum Ausgabeende des Ofens fließende Konvektionsstrom besteht aus zwei thermischen Strömen, nämlich aus einem oberen vorwärts fließenden Oberflächenstrom und einem unteren rückwärts fließenden Bodenstrom. Bekannter­ weise besitzt das Glas an der Oberfläche des Glasbades eine relativ geringe Dichte und bewegt sich von der Schmelzzone durch die Läuterungszone zum Ausgabeende des Tanks, wo nur ein Teil dieses Glases aus dem Ofen abgezogen wird. Da das verbleibende Glas an der Oberfläche sich abkühlt, erhöht sich seine Dichte, so daß es in den unteren Bereich des Glasbades absinkt und sich mit dem rückwärts fließenden Bodenstrom vereinigt, der der Seigerstelle des Ofens zufließt.

In der Schmelzzone des Ofens wird das geschmolzene Glas des Bodenstromes erwärmt, steigt an der Seigerstelle zur Oberfläche empor und beginnt wieder mit dem Oberflächenstrom zu zirkulieren.

Wenn das Glasbad längs des Tanks von der Schmelz­ zone fortschreitet, können in dem Bad ungleiche Temperaturen und eine nichthomogene Zusammen­ setzung entstehen. Wenn das Glasbad die Läuterungs­ zone durchschreitet, wo eine gewisse Mischung aufgrund der Konvektionsströme erfolgt, werden eingeschlossene Gase freigesetzt, und das Glasbad wird hinsichtlich der Temperatur und der Zusammensetzung vergleichmäßigt. Da die Oberfläche des Bades eine höhere Temperatur als der Rest des Bades besitzt, ist die Oberflächenschicht des Glases bestrebt, schneller durch den Mittel­ abschnitt und in die Arbeitszone zu fließen. Um den Fluß der Oberflächenschicht zu steuern und eine Durchmischung des Glases in dem oberen Bereich zu erzielen, ist es aus der US-PS 39 89 497 bekannt, Abstreifer oder Pufferkörper zu verwenden, die am Eingang des Mittelabschnittes angeordnet sind. Außerdem ist es bekannt, Rührvorrichtungen vorzusehen zur weiteren Verbesserung der Homogenität des Glasbades. Wenn auch diese be­ kannten Vorrichtungen der Verbesserung der Homogenität des Glases dienen, besteht doch ein Bedürfnis, einerseits die Homogenität des geschmolzenen Glases weiter zu verbessern und andererseits die der Schmelzzone zugeführte Wärme besser auszunutzen.

Demzufolge besteht die der Erfindung zugrunde­ liegende Aufgabe darin, die Homogenität des Glasbades zu verbessern, um optische Defekte zu vermeiden oder zu verringern, die in dem aus dem Glasbad ausgezogenen Glasband entstehen können und andererseits den Temperaturverlauf in dem geschmolzenen Glas so zu modifizieren, daß die dem Schmelzofen zugeführte Wärme besser ausge­ nutzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst bei dem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die in seinem kennzeichnenden Teil ange­ gebenen Merkmale. Die anschließenden Unter­ ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Weiterhin wird diese Aufgabe bei dem Tankschmelz­ ofen nach dem Oberbegriff gemäß Anspruch 5 erfindungsgemäß durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst. Die sich an diesen anschließenden Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Tankschmelzofens dar.

Aus der DE-AS 12 04 783 ist bereits eine Vorrichtung zur Regelung des im unteren Bereich eines Wannen­ ofens zum Erschmelzen von Glas zurückfließenden Glasstromes bekannt. Hierzu ist im unteren Bereich des Wannenquerschnitts in Querrichtung der Wanne ein Wehr angeordnet, das um eine quer zur Wanne verlaufende Achse drehbar und von solchem Quer­ schnitt ist, daß durch seine Drehung der Durchfluß­ querschnitt für das Glas verändert wird.

Die Wanne dieser bekannten Vorrichtung weist jedoch eine über ihre Länge konstante Breite auf, wodurch die Strömungsverhältnisse sich erheblich von denen in einer Wanne mit einer im Mittelabschnitt redu­ zierten Breite unterscheiden. Auch läßt sich durch das drehbare Wehr der rückwärtsgerichtete Boden­ strom nahezu vollständig unterbinden.

Weiterhin ist aus der DE-AS 19 33 722 ein Verfahren zur Herstellung von Flachglas bekannt, bei dem in einem Glasschmelzofen die Glasschmelze aus der Beschickungszone in eine Läuterungszone und aus dieser in eine Arbeitszone fließt. Um durch Temperaturdifferenzen bewirkte Konvektionsströme zu vermeiden oder zumindest herabzusetzen, sieht das bekannte Verfahren eine Kühlung der Läuterungs­ zone vor. Hierdurch tritt eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeiten sowohl für den Oberflächen­ strom wie auch für den Bodenstrom ein. Auch hier besitzt die Schmelzwanne des Ofens eine über ihre Länge konstante Breite.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den aus der Arbeitszone in die Schmelzzone durch den Mittel­ abschnitt fließenden rückwärtsgerichteten Bodenstrom zu behindern, jedoch nicht zu unterbinden, wird die Homogenisierung des Glasbades verbessert, wobei die Bodentemperatur in der Läuterungszone erhöht und die Bodentemperaturen in der Konditionierungs- oder Kühlzone abgesenkt werden. Durch Anordnung eines versenkten Wehrs in dem Mittelabschnitt wird der Rückfluß des geschmolzenen Glases reduziert, und die Wärmemenge, die durch das geschmolzene Glas von den Schmelz- und Läuterungszonen zur Konditionie­ rungszone des Ofens übertragen wird, wird besser gesteuert. Hierdurch kann die Wärmemenge, die von dem Glasbad auf das zugegebene Glasrohmaterial in der Läuterungs- und Schmelzzone übertragen wird, erhöht werden, und die Wärmemenge, die in der Konditionierungs- oder Kühlzone vernichtet werden muß, kann verringert werden. Es wird somit durch die Steuerung des Wärmeüberganges in der Schmelzzone Wärme zurückgehalten, wo sie am besten ausgenutzt wird, und es wird eine entsprechende Reduzierung der Wärmemenge bei der Kühlung erreicht, die erforderlich ist, um das geschmolzene Bad in der Konditionierungszone auf die gewünschte Temperatur zu bringen, bei der das Glas aus dem Ofen abgezogen werden kann.

Ein in dem Mittelabschnitt des Schmelzofens auf einen Abstand vom Boden versenktes Wehr bremst den Rück­ fluß des Glases durch den Mittelabschnitt ab und zwingt das längs des Bodens des Mittelabschnittes sich bewegende Glas, nach aufwärts über das Wehr zu fließen, wodurch die Mischung begünstigt und der Temperautverlauf in vorteilhafter Weise modifiziert wird. Es wurde also gefunden, daß ein auf diese Weise in dem Mittelabschnitt angeordnetes Wehr den Konvektionsfluß zwischen den Läuterungs- und Konditionierungs-Zonen reduziert und damit die durchschnittliche Schmelzwirkung des Ofens durch Erhöhen der Verweilzeit des geschmolzenen Bades innerhalb der Schmelzzone erhöht.

Weiter wurde gefunden, daß durch die Kombination einer zusätzlichen Oberflächenschranke und des abgesenkten Wehres das durch den Mittelabschnitt fließende geschmolzene Glas einen höheren Grad von Homogenität erreicht, und daß die Boden­ temperaturen in der Schmelzzone erhöht werden, während die Bodentemperaturen in der Arbeitszone abgesenkt werden. Als Folge der erhöhten Boden­ temperaturen in der Schmelzzone ist das Glas in diesem Bereich geringer viskos, wobei sich das sehr wünschenswerte Resultat ergibt, daß Blasen eingeschlossener Gase ihren Weg zur Oberfläche des Bades wesentlich leichter finden.

Zum Zusammenwirken mit der Oberflächenschranke wird vorteilhafterweise das Wehr in dem Mittel­ abschnitt des Ofens an einer Stelle senkrecht unterhalb oder stromabwärts von der Schranke angeordnet, um als physikalische Sperre zu dienen, die den Rückfluß des geschmolzenen Glases beschränkt, der wieder den Wärmeübergang zwischen der Läuterungs- und Konditionierungszone des Ofens beeinflußt.

Die Zeichnungen zeigen eine beispiels­ weise Auführungsform der Erfindung, und es bedeuten:

Fig. 1 abgebrochene Aufsicht auf einen Teil des mit einem eingezogenen Mittel­ abschnitt ausgestatteten Ofens;

Fig. 2 vergrößerte Darstellung gemäß Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 vergrößerter Querschnitt des Mittelabschnittes gemäß Linie 3-3 der Fig. 2; und

Fig. 4 vergrößerte Teildarstellung der Tragvorrichtung des ver­ senkten Wehres.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines kontinuierlich arbeitenden Tankglasschmelzofens 20. Der Ofen 20 besitzt einen längsgerichteten feuerfesten Tank­ abschnitt 21, der in eine Schmelzzone 22 und in eine Arbeitszone 23 durch einen eingezogenen Mittelabschnitt 24 geteilt ist. Der Tank 21 besitzt einen Boden 25, gegenüberliegende Seitenwandungen 26 und 27 und eine Endwand 28. Sich nach außen von der Endwand 28 öffnend sind Beschickungsbereiche 29 und 30 ange­ ordnet, von denen jede durch Seitenwandungen 31 und 32 und eine Endwand 33 gebildet wird. Der Tank 21 besitzt eine konstante Tiefe, und die Breite der die Zonen bildenden Teile des Ofens kann gleich oder ungleich sein, ausgenommen der Mittelabschnitt 24, dessen Seitenwandungen 26 und 27 nach innen versetzt sind, um einen reduzierten, die Schmelzzone und die Arbeitszone 23 ver­ bindenden Durchgang 34 zum Zwecke der Ver­ besserung der Homogenität des geschmolzenen Glases zu schaffen.

Die Rohglasmaterialien, ein Gemenge und Bruch- oder Scherbenglas werden in die Beschickungs­ bereiche 29 und 30 durch nicht dargestellte Fördervorrichtungen eingegeben und durch die ebenfalls nicht dargestellten, längs jeder Ofenseitenwand angeordneten Brenner in den flüssigen Zustand überführt in einem Teil M der Schmelzzone 22. Die geschmolzenen Roh­ materialien werden dann in einem Teil R der Schmelzzone 22 geläutert und fließen in Richtung des Pfeiles A durch den einge­ zogenen Durchgang 34 des Mittelteiles 24 in einen Konditionierungsteil C der Arbeits­ zone 23, aus der das Glas am nicht darge­ stellten Ausgangsende des Ofens 21 entnommen wird.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist ein ver­ senktes Wehr 35 vorgesehen, das eine Barriere in der Bodengrenzschicht des geschmolzenen Glases bildet, um seinen Rückfluß abzubremsen. Das Wehr 35 erstreckt sich horizontal quer zum Bodenteil des Mittelabschnittes 24 in Aufwärtsstromrichtung der Mittellinie 36 des Durchganges 34. Auf diese Weise wird der normalerweise laminare Rückfluß des geschmolzenen Glases von dem Konditionierungsteil C abge­ bremst, wodurch das Glas gezwungen wird, über und um das Wehr 35 herum zu fließen.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besteht das Wehr 35 aus einem Paar von Rohren 37 und 38 recht­ eckigen Querschnittes; die Rohre besitzen innere Kanäle 39 und 40, durch die ein Kühl­ mittel, beispielsweise Wasser, über eine Eingangsöffnung 41 und eine Ausgangsöffnung 42 (Fig. 4) zirkulieren gelassen wird. Diese Rohre 37 und 38 sind abgebogen und erstrecken sich von den gegenüberliegenden Wänden des Mittelteiles 24 benachbart zu dem Boden 25 nach innen, und jedes Ende ist auf einen Ständer 43 über eine Mehrzahl von Trägern 44 aufgenommen, die Schienen 45 besitzen, die durch Einstellschrauben 46 und Muttern 47 in senkrechter Richtung justierbar sind.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Oberflächenschranke 48 zwischen dem Eingang des Mittelabschnittes 24 und der stromaufwärts­ liegenden Seite des Wehres 35 angeordnet. Die Schranke 48 kann aus einem Paar von Rohren 49 und 50 bestehen, die miteinander verbundene innere Kanäle 51 und 52 besitzen, durch die ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, ähnlich wie bei dem Wehr 35 zirkulieren kann. Die Rohre 49 und 50 sind in einer solchen Höhe über dem Boden 25 des Mittelteiles 24 angeordnet, daß sie in dem oberen Grenzbe­ reich des geschmolzenen Glases liegen, das den Konditionierungsteil C der Arbeitszone 23 zufließt. Jedes Rohr 49, 50 kann in gleicher Weise wie die Rohre 37 und 38 des Wehres 35 abgestützt sein.

In Abwärtsströmungsrichtung von dem Wehr 35 ist eine Reihe von Rührern 53 angeordnet, die sich in den vorwärtsgerichteten Fließweg des durch den Mittelabschnitt fließenden Glases erstrecken. Die Rührvorrichtungen 53 sind nebeneinander angeordnet und erstrecken sich quer zum Mittelabschnitt, wie aus Fig. 1 er­ sichtlich ist, und werden in bekannter Weise betätigt. Die Rührer können ebenfalls durch Wasser gekühlt sein.

Durch die Erfindung sind sowohl die optische Qualität des erzielten Glasproduktes als auch die Arbeitsbedingungen des Ofens erheblich verbessert dadurch, daß das geschmolzene Glas von dem Läuterungsteil R durch den Durchgang 34 des Mittelabschnittes fließt, wobei der obere vorwärtsgerichtete Fluß des Glasbades durch die Schranke 48 und der rückwärtsgerichtete Fluß des Bades aus dem Konditionierungsteil C durch das Wehr 35 abgebremst werden, und wobei der vorwärtsfließende Teil des geschmolzenen Glasbades durch Wasser gekühlte Rührer 53 gerührt wird, wenn er sich zum Konditionierungsteil C bewegt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Behandlung eines geschmolzenen Glasbades in einem Tankschmelzofen von im wesentlichen über seine Länge gleichmäßiger Tiefe mit durch einen Mittelabschnitt reduzierter Breite getrennten Schmelz- und Arbeitszonen, bei dem an dem einen Ende des Tankschmelzofens Glasrohmaterial aufgegeben und dieses durch Heizung in der Schmelzzone geschmolzen wird, wobei in der Glasschmelze Konvektionsströme erzeugt werden, und das geschmolzene Glas durch den Mittelabschnitt der Arbeitszone zugeführt wird, wobei die Konvektionsströme im Mittelabschnitt einen vorwärtsgerichteten Oberflächenstrom und einen rückwärtsgerichteten Bodenstrom bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Arbeitszone in die Schmelz­ zone durch den Mittelabschnitt fließende rückwärtsgerichtete Bodenstrom behindert, jedoch nicht unterbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vorwärtsgerichtete Ober­ flächenstrom beim Passieren des Mittel­ abschnittes aus der Schmelzzone in die Arbeitszone im oberen Bereich des Glas­ bades abgebremst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasbad in dem Mittelabschnitt gerührt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasbad beim Passieren des Mittelabschnittes gekühlt wird.

5. Tankschmelzofen mit einer Schmelz- und einer Arbeitszone, die durch einen Mittelabschnitt geringerer Breite als der der Schmelz- und Arbeitszone voneinander getrennt sind, und einem Bad geschmolzenen Glases von im wesentlichen über seine Länge gleichmäßiger Tiefe, wobei das geschmolzene Glas durch den Mittelabschnitt aus der Schmelzzone in die Arbeitszone fließt und einen vorwärtsge­ richteten Oberflächenstrom und einen rückwärts­ gerichteten Bodenstrom innerhalb des Mittel­ abschnitts bildende Konvektionsströme enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein versenktes Wehr (35) vorgesehen ist, das sich horizontal über wenigstens einen Teil der Breite des Mittelabschnitts (24) benachbart zum Boden (25) erstreckt und innerhalb des normalen Weges des rückwärtsgericheten Boden­ stromes des geschmolzenen Glases angeordnet ist.

6. Tankschmelzofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (35) eine seiner Höheneinstellung gegenüber dem Boden (25) des Mittelabschnittes (24) dienende Vor­ richtung (43, 44) besitzt.

7. Tankschmelzofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (35) wenigstens ein Kanäle (39, 40) für ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, besitzendes Rohr (37, 38) aufweist.

8. Tankschmelzofen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (35) ein Paar abgebogener, einen horizontalen quer zum Wehr (35) und benachbart zu seinem Boden (25) liegenden Arm aufweist.

9. Tankschmelzofen nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mittelabschnitt (24) eine stromaufwärts zu dem Wehr (35) liegende Oberflächenschranke (48) angeordnet ist.

10. Tankschmelzofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschranke (48) eine Kühlvorrichtung (49, 50) besitzt.

11. Tankschmelzofen nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mittelabschnitt (24) stromabwärts zu dem Wehr (35) liegende, in das Glasbad eingreifende Rührvorrichtungen (53) angeordnet sind.