DE3405273C2

DE3405273C2 -

Info

Publication number: DE3405273C2
Application number: DE19843405273
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8770 Lohr De Pieper
Original assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Current assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Priority date: 1984-02-15
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1988-11-24
Also published as: DE3405273A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Elektroglasschmelzofens, wobei das Gemenge oben auf die Schmelze aufgegeben und das geläuterte und homogenisierte Glas unten durch einen Auslaß in dem die Schmelze umge benden Feuerfest-Mauerwerk abgezogen wird, wobei der Glas schmelze Energie über in diese eintauchende Elektroden zugeführt wird.

Bei diesen bekannten vollelektrischen Glaswannen, wie sie z. B. in der US-PS 35 83 861 beschrieben werden, werden die Elektroden entweder von der Seite, vom Boden oder ausschließlich von der Decke her in das Glasbad einge führt.

Der Einbau im Boden, wie er aus der EP-OS-00 19 004 her vorgeht, hat den Nachteil, daß die erzeugten Strömungen bis zum Boden durchgehen und damit eine gleichmäßige Homogenisierung und Läuterung nicht mehr möglich ist. Beim Einbau der Elektroden in der Wand, wie dies bei der genannten US-PS 35 83 861 der Fall ist, kommt es zwangs läufig zu einer Abströmung in der Mitte der Wanne, die schwer kontrollierbar ist. In diesem Bereich wird ange schmolzenes Gemenge und kaltes Glas nach unten geführt und strömt dann wieder zu den Elektroden. Eine solche Strömungswalze ist um so nachteiliger, je stärker sie ausgebildet ist, da man nicht davon ausgehen kann, daß sämtliche Partikel, die in den unteren Wannenbereich kommen, auch so lange im Strömungsfeld verbleiben, bis eine einwandfreie Läuterung erzielt worden ist. Man muß vielmehr damit rechnen, daß auch nicht homogenisierte oder nicht geläuterte Teile von Glas absinken und durch den Auslaß strömen und damit die Glasqualität beein flussen.

Eine Elektrowanne arbeitet um so besser, je gleichmäßiger die Verteilung der Elektroenergie über die Fläche und die Tiefe gewährleistet wird, wenn die Temperaturen in den verschiedenen Höhen der Wanne auf verschiedene Werte eingestellt werden können, um den Vorgang des Schmelzens und Läuterns optimal gestalten zu können.

An den Elektroden kommt es zwangsläufig bei jeder Art von Elektrowanne zu sehr starken Energiekonzentrationen, die die Ursache für eine verstärkte Strömungsbildung, ausge hend von den Elektrodenspitzen, ist. Bei der herkömmli chen Elektrowanne mit Seitenelektroden führt das dazu, daß im Randbereich die Temperaturen höher sind als in der Mitte der Wanne. Dazu kommt, daß im Randbereich eine erhebliche Strömungsgeschwindigkeit beobachtet wird. Die Folge von erhöhter Geschwindigkeit und erhöhter Tempe ratur im Randbereich ist ein starker Verschleiß des Feu erfest-Mauerwerks, so daß diese Anlage nachteilig u. U. nur etwa die Hälfte der Lebensdauer von konventionellen Wannen erreichen.

Bei Schmelzwannen mit Hängeelektroden gemäß der US-PS 44 13 346 wurde eine Energiekonzentration in der Mitte der Schmelzwanne vorgenommen, wodurch bei dieser Art der Schmelzwanne das eben beschriebene Strömungsprofil voll ständig umgedreht wird, das heißt, daß in der Mitte we sentlich höhere Strömungsgeschwindigkeiten und Tempera turen herrschen als am Rand, so daß es am Rand zu einer starken Abströmung kommt. Diese Abströmung kann zu schlechterer Glasqualität führen, wenn nicht das gesamte Temperaturniveau der Wanne erheblich angehoben wird, was aber nachteilig auch zu höherem Energieaufwand und Ver schleiß führt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren zum Betreiben eines Elektroschmelzofens sowie einen Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die es erlauben, auf besonders kostengünstige und energiesparen de Art Glas zu erzeugen.

Der erfindungsgemäße Glasschmelzofen soll dementsprechend eine Lebensdauer entsprechend einem konventionell beheiz ten Ofen aufweisen, mit ausschließlich elektrischer Ener gie beheizt werden können und Glas höchster Qualität herstellen können, ohne daß ein besonderer, kostspieliger Aufwand getrieben werden müßte.

Der Ofen gemäß der Erfindung soll mindestens so kosten günstig herstellbar sein, wie bekannte elektrische Glas schmelzöfen und in der Lage sein, auch schwer zu schmel zende Gläser energiegünstig zu verarbeiten. Insbesondere soll die Gemengeaufgabe vereinfacht und verbessert und der Abbrand der Elektroden ebenso wie der Verschleiß des Feuerfestmaterials wesentlich verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs ge nannten Verfahren durch die Kombination der Maßnahmen gelöst, daß

a) wenigstens sechs Elektroden verwendet werden, von denen mindestens drei die Ofenwandung durchdringen und mindestens drei weitere Elektroden von oben durch eine Gemengeschicht hindurch in das Glasbad eindringen,
b) das Gemenge in jeweils einem eine von oben eintauchen de Elektrode unmittelbar umhüllend geführten Massen strom unter Verwendung je eines jede Elektrode konzen trisch umgebenden Fallschachtes auf das Bad jeweils an einer Stelle mit maximaler Aufwärtsströmung der Glas schmelze aufgegeben wird und
c) bei mindestens sechs von oben eintauchenden Elektroden der Stromfluß von einer zur jeweils von oben eintau chenden gegenüberliegenden Elektrode verlaufend einge stellt wird.

Bei mindestens sechs in der Wandung angeordneten Elektro den kann vorteilhaft der Stromfluß erfindungsgemäß zwi schen jeweils benachbarten Elektroden verlaufen, so daß neben einer Energiekonzentration in der Wannenmitte eine weitere am Wannenrand vorliegt und dort ein Absinken von Gemenge oder ungeläutertem Glas ausgeschlossen werden kann.

Vorteilhaft können weiterhin die Elektroden der Seiten wandungen von einem separaten Transformator mit Strom versorgt werden.

Vorrichtungsmäßig wird die erfindungsgemäße Aufgabe bei einem Glasschmelzofen mit einer der das Wannenmauerwerk überspannenden oberen Abschlußdecke dadurch gelöst, daß mindestens sechs Elektroden vorgesehen sind, von denen mindestens drei das Wannenmauerwerk durchdringen und mindestens drei weitere von oben durch die Gemengeschicht hindurch in das Glasbad eindringen, wobei die von oben eintauchenden Elektroden mittig in die Abschlußdecke durchdringenden Fallschächten zur Gemengeaufgabe angeord net sind, durch welche Fallschächte das Gemenge in einem jede Elektrode umhüllenden Massenstrom auf eine Stelle des Bades mit maximaler Aufwärtsströmung der Glasschmelze aufgebbar ist.

Zur Beschickung mit Gemenge ist vorteilhaft der erfin dungsgemäße Glasschmelzofen derart ausgebildet, daß ein zentraler Gemengeaufgabetrichter vorhanden ist, unter dem ein sich drehendes Fördermittel angeordnet ist, mit wel chem das Gemenge in die kreisförmig angeordneten Fall schächte abwerfbar ist.

Vorteilhaft können weiterhin die Elektroden mit einer dünnen Aluminiumoxid- oder Zirkonoxidschicht überzogen sein.

Der erfindungsgemäße Glasschmelzofen und das Verfahren zu seinem Betrieb bieten eine große Anzahl von Vorteilen, so daß von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine herkömmliche Glas schmelzwanne mit den darin herrschenden Strö mungslinien,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Glasschmelzofen mit den darin entstehenden Strömungslinien,

Fig. 3 das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Glas schmelzofens mit drei von oben eintauchenden Elek troden,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Ofens gemäß Fig. 4 mit sechs von oben eintauchenden Elektroden,

Fig. 5 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Glas schmelzofens mit vier von oben eintauchenden Elektroden und

Fig. 6 schließlich die Schaltung eines erfindungsgemäßen Glasschmelzofens mit einer großen Anzahl von in der Wand eingesetzten sowie von oben eintauchen den Elektroden.

Gemäß der Erfindung ist es wesentlich, daß man zusätzlich zu den von oben eintauchenden Elektroden auch in der Sei tenwand Elektroden einsetzt, um die durch die im Zentrum der Wanne hängenden Elektroden erzeugte abwärtsgerichtete Randströmung abzufangen. Es hat sich gezeigt, daß man nur etwa insgesamt 20% der gesamten eingesetzten Energie benötigt, um die Randströmung abzufangen.

Die Zone über den Elektroden stellt dabei eine relativ ruhige Zone dar, da die gegeneinander gerichteten Strö mungen sich quasi aufheben.

Durch die Kombination der Hängeelektroden 28 mit den Wandelektroden 32 ist es möglich, sowohl die Temperatur im Wandbereich auf der gerade erforderlichen Höhe zu halten, als auch die Strömungsgeschwindigkeit erheblich zu reduzieren. Da die Wanne gemäß der Erfindung in der Mitte im Bereich der Hängeelektroden 28 erheblich höhere Temperaturen aufweist als am Rand, ergibt sich bei glei chen Randtemperaturen eine wesentlich höhere Durch schnittstemperatur und ein wesentlich stärker geglieder tes Strömungsprofil, so daß keine großen durchgehenden Strömungswalzen mehr entstehen können. Beides führt dazu, daß entweder die Wanne mit einer höheren spezifischen Leistung pro m² arbeiten kann, oder bei der üblichen Belastung die Temperatur und damit der Energieverbrauch abgesenkt werden, wodurch sich die Lebensdauer der Anlage erheblich erhöht.

Um der Forderung nach verschiedenen Temperaturen über die Badtiefe der Wanne gerecht werden zu können, ist es mög lich, die Eintauchtiefe der von oben eintauchenden Elek troden 28 geringer zu halten als der Abstand von den Sei tenelektroden 32 zur Glasbadoberfläche 29. Darüber hinaus können einzelne der Hängeelektroden 28 tiefer oder weni ger tief in das Glasbad eingetaucht werden.

Damit dabei die Energiekonzentration bei den tiefer hän genden Elektroden tatsächlich auch im tieferen Teil er reicht wird, können diese Elektroden im Plasmaspritzver fahren mit einer dünnen Aluminiumoxid- oder Zirkonoxid schicht überzogen werden, die naturgemäß an der Spitze der Elektroden am ehesten ihre isolierende Wirkung ver liert.

Die Gemengeaufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Glas schmelzwanne zweckmäßigerweise durch die gleichen Decken öffnungen erfolgen, durch die die Elektroden 28 hindurch geführt werden, so daß das Gemenge jeweils auf das Band an einer Stelle auftrifft, bei der eine maximale Auf wärtsströmung durch die Elektroden 28 erzeugt wird. Da durch wird das Gemenge gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt, ohne daß mechanische Hilfsmittel wie drehende Verteiler oder dergleichen in der Wanne erforderlich wären.

Zweckmäßigerweise werden die Elektroden der Seitenwand von einem getrennten Transformator (Fig. 3-6) mit Strom versorgt, um die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperatur im Randbereich gegenüber dem in der Mitte der Wanne separat einstellen zu können. Die Schaltung der Elektroden 32 im Randbereich kann dabei im Dreieck er folgen, wobei zweckmäßigerweise abwechselnd die drei Phasen um die Peripherie der Wanne verteilt werden, so daß der Stromfluß zur jeweils benachbarten Elektrode erfolgt. Bei größeren Wannen können die Hängeelektroden 28 im Kreis angeordnet sein, wobei im Zentrum dieses Kreises und damit im Zentrum der Wanne, wiederum eine Elektrode oder mehrere angeordnet sein können, die vom Mittelpunktsleiter des gleichen Transformators 34 ge speist werden können.

Auf diese Weise ergibt sich eine sehr gleichmäßige Ener gieverteilung, die über die Fläche gesehen zu geringen Temperaturunterschieden führt, so daß starke und schnelle Strömungen vermieden werden. Die Fig. 3 bis 6 zeigen einige Schaltungsvarianten, die beim Bau dieser Glas schmelzwanne je nach Größe der Anlage angewandt werden können.

Die Sternelektroden (Anschlüsse 13-18) können dabei (Fig. 6) über einen Zusatztransformator 35 eine positive oder negative Spannung gegenüber den anderen Elektroden 28 erhalten, um so die Temperaturverstellung optimal einstellen zu können.

Die Elektroden 28 sind zweckmäßigerweise in ihrer Halte rung so angebracht, daß verschiedene Eintauchtiefen ein gestellt werden können, wobei eine Wasserkühlung beim Übergang vom Halter zur Elektrode 28 gewährleistet, daß die Elektroden im Bereich des Gemenges und damit der Oxydation eine Temperatur aufweisen, die unterhalb der Oxydationstemperatur von Molybdän, also 550°C liegt.

Wenn die Gemengezuführungen durch schräg angeordnete Auf gabeschächte 27 so erfolgt, daß alle Eingänge den glei chen Abstand vom Mittelpunkt der Wanne aufweisen, läßt sich die Gemengebeschickung durch drehende Schnecken oder eine drehende Vibrationsrinne 31 mit geringem Aufwand durchführen.

In den Figuren ist das Gewölbe bzw. die Decke mit 26 und das Wannenmauerwerk mit 25 bezeichnet, während die Be zugszahlen 1 bis 21 die einzelnen Elektroden und zugleich den dazugehörigen Leiter bzw. Transformatorausgang be zeichnen, so daß die einzelnen Schaltungen leicht über schaubar sind.

Im übrigen wird der erfindungsgemäße Ofen nach Kriterien konstruiert, die dem Stand der Technik angehören und dem Fachmann bekannt sind. Es erübrigt sich also, diese im Detail zu beschreiben. Verwiesen wird in diesem Zusammen hang besonders auf die zahlreichen anderen Patentanmel dungen und Patente der Anmelderin.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Elektroglasschmelzofens, wobei das Gemenge oben auf die Schmelze aufgegeben und das geläuterte und homogenisierte Glas unten durch einen Auslaß in dem die Schmelze umgebenden Feuerfest mauerwerk abgezogen wird, wobei der Glasschmelze Ener gie über in diese eintauchende Elektroden zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Kombination der Maßnahmen, daß

a) wenigstens sechs Elektroden verwendet werden, von denen mindestens drei die Ofenwandung durchdringen und mindestens drei weitere Elektroden von oben durch eine Gemengeschicht hindurch in das Glasbad eindringen,
b) das Gemenge in jeweils einem eine von oben ein tauchende Elektrode unmittelbar umhüllend geführten Massenstrom unter Verwendung je eines jede Elek trode konzentrisch umgebenden Fallschachtes auf das Bad jeweils an einer Stelle mit maximaler Aufwärts strömung der Glasschmelze aufgegeben wird und
c) bei mindestens sechs von oben eintauchenden Elek troden der Stromfluß von einer zur jeweils von oben eintauchenden gegenüberliegenden Elektrode verlau fend eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens sechs in der Wandung angeordneten Elek troden der Stromfluß zwischen benachbarten Elektroden verlaufend eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Seitenwandungen von einem separaten Transformator (Fig. 3 bis 6) mit Strom versorgt wer den.

4. Glasschmelzofen zur Anwendung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, mit einer das Wannenmauerwerk (25) über spannenden oberen Abschlußdecke (26), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens sechs Elektroden vorgesehen sind, von denen mindestens drei das Wannenmauerwerk (25) durchdringen und mindestens drei weitere von oben durch die Gemengeschicht hin durch in das Glasbad eindringen, wobei die von oben eintauchenden Elektroden (28) mittig in die Abschluß decke (26) durchdringenden Fallschächten (27) zur Gemengeaufgabe angeordnet sind, durch welche Fall schächte (27) das Gemenge in einem jede Elektrode (28) umhüllenden Massenstrom auf eine Stelle des Bades (29) mit maximaler Aufwärtsströmung der Glasschmelze auf gebbar ist.

5. Glasschmelzofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß ein zentraler Gemengeaufgabetrichter (30) vorhanden ist, unter dem sich ein drehendes Fördermit tel (31) befindet, mit welchem das Gemenge in die kreisförmig angeordneten Fallschächte (27) abwerfbar ist.

6. Glasschmelzofen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektroden mit einer dünnen Aluminiumoxid- oder Zirkonoxidschicht überzogen sind.