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Verfahren zur Angleichung der Temperatur
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über den Querschnitt eines Glasstroms und Vorherd zur Durchführung
des Verfahrens Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Angleichung
der Temperatur über den Querschnitt eines Glasstroms gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 sowie auf einen Vorherd gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.
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Bei der Glasherstellung wird das Rohmaterial in einer Schmelzwanne
geschmolzen und dann als Glasschmelze durch einen oder mehrere beheizte Kanäle von
sogenannten Voherden, an deren Kopf normalerweise eine "Speiser" genannte Dosiereinrichtung
angebracht ist, zu einer oder mehreren Formgebungsmaschinen geleitet.
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In dem Vorherd wird die Glasschmelze langsam abgekühlt, wofür eine
regelbare Beheizung verwendet wird. Über die Einstellung der Heizleistung und/oder
Verändern von Wärmeabstrahlöffnungen wird die Temperatur des Glasstromes eingestellt.
In der Praxis werden bisher Vorherde mit einer Glasbadrinne und einem oberhalb der
Glasbadrinne angeordneten Feuerungsraum verwendet, wobei die Beheizung mit horizontalgerichteten
Flammen erfolgt.
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Ein wesentliches Problem liegt darin, eine möglichst homogene Temperaturverteilung
über den Querschnitt des Glasstromes zu erhalten. Durch unterschiedliche Wärmeverluste
infolge Abstrahlung und Wärmeleitung wurde dieses Ziel bisher nicht zufriedenstellend
erreicht. Die in der Praxis auftretenden Temperaturdifferenzen sind insbesondere
bei der Herstellung maschinell gefertigter, äußerst präziser, dünnwandiger Hohlglaskörper
erforderlich, da sich in dem Glasstrom vorhandene Temperaturdifferenzen bis in die
Glastropfen hinein ziehen und die gleichmäßige Wandstärke des Endproduktes negativ
beeinflussen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, das bekannte Verfahren bzw. den
bekannten Vorherd zur Durchführung des Verfahrens dahingehend zu verbessern, daß
eine möglichst homogene Temperaturverteilung über den Querschnitt des Glasstromes
erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die imKennzeichenteil der Patentansprüche
1 bzw. 5 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im
Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt eines Vorherdes nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung; Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines bei dem Vorherd nach
der Erfindung verwendeten Vertikalbrenners; Fig. 3 einen Querschnitt des Vorherdes
nach der Erfindung in einer anderen Schnittebene; Fig. 4 einen Querschnitt eines
Vorherds nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 5 einen Querschnitt
ähnlich Fig. 4, genommen an einer anderen Schnittebene; und Fig. 6 einen Querschnitt
eines Vorherds nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche
oder einander entsprechende Teile.
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Der Vorherd gemäß Fig. 1 besitzt einen Rinnenstein 10 mit einer muldenförmigen
Rinne 11, in der ein Glasbad 12 in einem Glasstrom fließt. Die Glasbadoberfläche
13 ist von einem Feuerungsraum 14 umschlossen, der ein Oberbaugewölbe 15 aufweist.
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Der Rinnenstein 10 ist seitlich und nach unten durch einen Vorherdunterbau
16 isoliert. Der Vorherdunterbau 16 ist
aus Steinen gemauert und
von einem Stahlgerüst 17 eingefaßt.
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Zwischen dem Oberbaugewölbe 15 und den seitlichen,nach oben weisenden
Flächen des Rinnensteines 10 sowie der Oberkante des Vorherdunterbaus 16 sind gemauerte
Seitenwände des Feuerungsraumes 14 vorhanden. Einige Steine dieser Seitenwände sind
nun als Horizontalbrennerstein 18 ausgebildet und haltern in einer horizontalen
Bohrung Horizontalbrenner 19, deren Flammen im wesentlichen horizontal in den Feuerungsraum
14 münden und die Glasoberfläche 13 überstreichen.
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Werden allein diese Horizontalbrenner 19 betrieben, so ergibt sich
in dem Glasbad 12 eine Temperaturverteilung, die durch Isothermen 20 angedeutet
ist. In der Mitte des Glasbades 12 ist die höchste Temperatur (von beispielsweise
1 160 ohr), während die Temperatur an den seitlichen Bereichen der Rinne 11 geringer
ist und beispielsweise bei der dem Seitenrand am nächsten liegenden Isotherme 20
etwa 1 100 °C beträgt.
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Mit der Erfindung werden nun zusätzliche Flammen von oben und insbesondere
vertikal auf die kälteren Zonen des Glasbades 12 gerichtet. Hierzu sind in dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 in dem Oberbaugewölbe 15 Vertikalbrennersteine 21 vorgesehen, die oberhalb
der Randzonen der Rinne 11 liegen. Diese Vertikalbrennersteine 21 besitzen hier
senkrecht zur Glasbadoberfläche 13 gerichtete Bohrungen 22, in welche ein Vertikalbrenner
eingesetzt werden kann. Die Vertikalbrennersteine 21 sind in dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 trapezförmig, so daß sie durch Gewölbedruck zwischen horizontal ausgerichteten
Gewölbesteinen 23 und einem Gewölbeschließstein 24 gehalten werden. Der Gewölbeschließstein
24 besitzt hier eine mittige öffnung, die in einen Abzug 25 mündet, der mit einem
Deckel 26 verschließ-
bar ist. Durch Öffnen des Deckels 26 können
die Wärmeabstrahlung von dem Glasbad 12 und der Abzug der Verbrennungsgase stufenlos
eingestellt werden, was in gewissem Umfange eine Temperaturregelung erlaubt. Die
seitlichen Gewölbesteine 23 besitzen hier ebenfalls Bohrungen 27, die zusammen mit
weiteren Durchgängen in dem Vorherdoberbau 28 Lufteintrittskanäle 29 für den Feuerungsraum
14 bilden. Diese Lufteintrittskanäle 29 können allerdings auch fortgelassen werden.
Der Vorherdoberbau 28 ist ebenfalls aus Steinen gemauert und bildet somit eine Isolierung.
Die senkrecht oberhalb der Bohrung 22 liegenden Steine des Vorherdoberbaus 28 haben
ebenfalls Bohrungen, die einen Kanal 30 für die Vertikalbrenner bilden.
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Obwohl in Fig. 1 die Horizontal brenner 19 und die Vertikalbrenner
in einer Ebene liegend dargestellt sind, sei darauf hingewiesen, daß diese Brenner
in Längsrichtung des Vorherds versetzt, d. h. "auf Lücke" angeordnet sein können.
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Auch ist es denkbar, statt separaten Horizontal- und Vertikalbrennern
schräg angeordnete Brenner zu verwenden, deren Flammen eine Horizontal- und eine
Vertikalkomponente haben.
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Fig. 2 zeigt detaillierter den Vertikalbrenner und dessen Halterung.
Der Vertikalbrenner, der von oben in den Kanal 30 und die Bohrung 22 (Fig. 1) einsetzbar
ist, enthält eine Brennerdüse 31 aus feuerfestem Stahl. Diese Brennerdüse 31 mündet
von oben in die Bohrung 22 des Vertikalbrennersteines 21. Die Brennerdüse 31 ist
von einem Füllstück 32 aus feuerfestem Stahl umgeben, wobei zwischen Brennerdüse
31 und Füllstück 32 ein Spalt 33 vorhanden ist, der Wärmeausdehnungen ermöglicht
und eine gewisse thermische Isolierung bildet. Das obere Ende der Brennerdüse 31
ist mit einem Gewinde 34 in einen Brennerhalter 35 aus feuerfestem Stahl eingeschraubt,
wobei der Brennerhalter 35 seinerseits
über ein Gewinde 36 mit
einem Gewindeschaft in eine Gewindebohrung des Füllstückes 32 eingeschraubt ist.
In das obere Ende des Brennerhalters 35 ist ein Rohr 37 aus feuerfestem Stahl eingeschraubt.
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Das Rohr 37 ist mit Mineralwolle 38 ummantelt und in einen Stahlmantel
39 eingesetzt, wobei sich der Stahlmantel 39 über den Brennerhalter 35 und teilweise
auch über das Füllstück 32 erstreckt. Zwischen dem Füllstück 32 bzw. dem Brennerhalter
35 und dem Stahlmantel 39 ist ebenfalls ein Spalt 40 vorhanden, der thermische Ausnehmungen
ermöglicht und für eine gewisse thermische Isolierung sorgt. Das untere Ende des
Stahlmantels 39 ist abgeschrägt, wobei die Abschrägung an die Neigung der Oberseite
des Vertikalbrennersteines 21 angepaßt ist. Die Unterseite des Stahlmantels 39 liegt
damit bündig auf dem Vertikalbrennerstein 21 auf und wird von diesem gehalten.
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Die Bohrung 22 des Vertikalbrennersteines 21 besitzt drei Abschnitte.
Ein erster oberer Abschnitt 41 hat einen Durchmesser, der im wesentlichen dem Innendurchmesser
des Stahlmantels 39 entspricht. Daran schließt sich ein mittlerer Abschnitt 42 an,
dessen Durchmesser kleiner ist und in etwa an den Durchmesser der Brennerdüse 31
angepaßt ist.
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Daran wiederum schließt sich ein unterer Abschnitt 43 an, der nach
unten hin konisch aufgeweitet bzw. aufgefächert ist. Die Mittelachse aller drei
Abschnitte 41, 42, 43 entspricht der Mittelachse der Brennerdüse 31 und des Rohres
37. Diese Mittelachse steht unter einem Winkel d zu den Seitenwänden des trapezförmigen
Vertikalbrennersteines 21, wobei die Achse im wesentlichen senkrecht zur Glasbadoberfläche
13 steht.
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Wie erwähnt sind die Brennerdüse 31, das Rohr 37, das Füllstück 32
und der Brennerhalter 35 aus hochtemperaturbeständigem Stahl, womit auch verhindert
wird, daß bei
den hohen auftretenden Temperaturen Zunder entsteht
und in das Glasbad 12 fallen kann.
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Der Außendurchmesser des Stahlmantels 39 ist kleiner als der Durchmesser
des Kanales 30, so daß auch hier ein Spalt gebildet ist, der eine thermische Ausdehnung
des Stahlmantels 39 erlaubt und der gleichzeitig als thermische Isolierung dient.
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Fig. 3 zeigt einen Vorherd ähnlich Fig. 1, wobei die Schnittebene
jedoch an einer anderen Stelle in Längsrichtung des Vorherds liegt, und zwar an
einer Stelle, wo kein Abzug vorhanden ist. Weiterhin sind in Fig. 3 - im Gegensatz
zu Fig. 1 - die Vertikalbrenner gemäß Fig. 2 eingebaut. Der Gewölbeschließstein
24 ist hier ein geschlossener, trapezförmiger Stein, der von oben durch den Vorherdoberbau
28 belastet ist.
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Fig. 3 zeigt noch Rohrleitungen 44 und 45, über welche ein brennbares
Gasgemisch, wie z. B. Erdgas, zu den Vertikalbrennern geleitet wird. Ebenso sind
Rohrleitungen 46 und 47 zu erkennen, über die die Horizontalbrenner 19 versorgt
werden. Die Rohrleitungen 44, 45, 46 und 47 sind an längs des Vorherds verlaufende
Gaskanäle 48, 49, 50 bzw. 51 angeschlossen, welche sämtliche längs des Vorofens
verteilte Brenner mit brennbarem Gas versorgen.
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Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Vorherdes nach der
Erfindung bzw. einen an anderer Stelle des Vorherds genommenen Querschnitt desselben.
Im Gegensatz zu den Fig. 1 und 3 ist hier kein Oberbau-"Gewölbe" vorgesehen, sondern
lediglich eine ebene Schließplatte 52, die seitlich auf den Horizontalbrennersteinen
18 aufliegt und die Bohrungen 22 zur Aufnahme der Vertikalbrenner mit deren Brennerdüsen
31 besitzt. Der Querschnitt der Fig. 4 wird vorzugsweise in der sogenannten "Egalisierzone"
des
Vorherds verwendet, die den letzten Abschnitt des Vorherdes
vor dem Glasaustritt bildet. Hier sind die Temperaturen niedriger als in der Eingangsstufe
des Vorherds, so daß aus Stabilitätsgründen die durchgehende Schließplatte 52 anwendbar
ist. Analog zu der Anordnung der Vertikalbrenner bei den Fig. 1 und 3 sind auch
bei Fig. 4 diese oberhalb des seitlichen Randes der Rinne 11 angeordnet. Die übrigen
Teile der Fig. 4 entsprechen im wesentlichen denen der Fig. 3, so daß hierauf nicht
näher eingegangen werden muß.
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Aufgrund der niedrigeren Temperaturen kann allerdings auch der Vorherdoberbau
28 flacher sein.
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Fig. 5 zeigt einen Querschnitt ähnlich Fig. 4, wobei der einzige Unterschied
lediglich in einem Abzugsschacht 53 für Verbrennungsgase liegt und darin, daß die
Schließplatte 52, die auch die Vertikalbrenner aufnimmt, eine mittige öffnung 54
für den Abzugsschacht 53 besitzt. Auch der in Fig. 5 gezeigte Querschnitt wird vorzugsweise
in derEgalisierzone des Vorherds verwendet.
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Fig. 6 zeigt schließlich eine weitere Variante nach der Erfindung,
die sich von den bisher beschriebenen Varianten durch das Oberbaugewölbe und die
Form der Vertikalbrennersteine unterscheidet.
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Die Vertikalbrennersteine 21 der Fig. 6 haben zwar ebenfalls schräge
Seitenwände, wie für den Bau eines Gewölbes erforderlich; ihre nach unten weisenden
Seiten 55 verlaufen jedoch parallel zur Glasbadoberfläche 13 und münden über einen
gekrümmten Abschnitt 56 in die zur Mitte des Feuerungsraumes 14 hin weisende Seitenwand,
Hierdurch wird ein besserer Schutz gegen Wärmeabstrahlung erreicht. Die Bohrung
22 sowie die Vertikalbrenner entsprechen ansonsten dem Ausführungsbeispiel der Fig.
2. Das Oberbaugewölbe 15 der Fig. 6 besitzt, ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 3, einen mittigen Gewölbeschließstein 24
mit trapezförmigem
Querschnitt. Zwischen diesem Gewölbeschließstein 24 und den Vertikalbrennersteinen
21 sind zu beiden Seiten jeweils noch ein weiterer Gewölbestein 57 mit trapezförmigem
Querschnitt angeordnet, so daß ein Gewölbe mit größerer Spannweite oder auch ein
Gewölbe mit kleineren Gewölbesteinen geschaffen wird. Die übrigen Teile der Fig.
6 entsprechen denen der bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele, insbesondere
der Fig. 3.
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Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger
Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenl i ste 10 Rinnenstein 11 Rinne 12 Glasbad 13 Glasbadoberfläche
14 Feuerungsraum 15 Oberbaugewölbe 16 Vorherdunterbau 17 Stahlgerüst 18 Horizontalbrennerstein
19 Horizontalbrenner 20 Isotherme 21 Vertikalbrennerstein 22 Bohrung 23 Gewölbestein
24 Gewölbeschließstein 25 Abzug 26 Deckel 27 Bohrung 28 Vorherdoberbau 29 Lufteintrittskanal
30 Kanal 31 Brennerdüse 32 Füllstück 33 Spalt 34 Gewinde 35 Brennerhalter 36 Gewinde
37 Rohr 38 Mineralwolle 39 Stahimantel 40 Spalt 41 oberer Abschnitt (von 22) 42
mittlerer Abschnitt 43 unterer Abschnitt 44 Rohrleitung 45 Rohrleitung 46 Rohr leitung
47 Rohrleitung 48 Gaskanal 49 Gaskanal 50 Gaskanal 51 Gaskanal 52 Schließplatte
53 Abzugsschacht 54 mittige Öffnung 55 Seite (untere Begrenzungsebene) 56 gekrümmter
Abschnitt 57 Gewölbestein
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