DE3529365A1 - Halterung fuer eine elektrode eines elektrisch beheizten glasschmelzofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halterung für eine Elektrode eines elektrisch beheizten Glasschmelzofens, insbesondere für Blei­ kristallglas, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Erschmelzen von Bleikristallglas, das bei 1400° C noch relativ dünnflüssig ist, werden in einem elektrisch beheiz­ ten Glasschmelzofen Zinnoxid-Elektroden verwendet. Diese Elek­ troden werden in einer Bohrung in der Ofenwand oder im Ofen­ boden so eingesetzt, daß ein Spalt zwischen Innenumfang der Bohrung und Außenumfang der Elektrode von 0,6 bis 0,8 mm vor­ handen ist, in den das relativ dünnflüssige Bleiglas ein­ dringt. Am äußeren Ende der Elektrode ist eine Wasserkühlung vorgesehen, welche das Glas zum Erstarren bringt, wobei das erstarrte Glas die Bohrung abdichtet. Bei dieser bekannten An­ ordnung wird eine relativ aufwendige Einrichtung vorgesehen, die einen Ausfall der Wasserkühlung verhindert, weil an der Elek­ trode austretendes Glas sofort den umgebenden Stein der Ofenwand auswaschen und dadurch die Wanne leerlaufen würde.

Nach einer Betriebszeit von etwa zweieinhalb Jahren sind die Elektroden so verschlissen, daß sie ausgewechselt werden müs­ sen, während sich der Ofen selbst noch in einem guten Zustand befindet. Für den Elektrodenaustausch ist es erforderlich, den Ofen kaltzustellen, was eine lange Betriebsunterbrechung mit der Folge hoher Standzeitkosten und dergleichen mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenhal­ terung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die Elektroden so lange verwendet werden können, bis auch das Ofenmaterial selbst ausgewechselt werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die aufweitbare Dichtung aus hitzebeständigem Material gewährleistet durch den Anpreßdruck der Hülse die Abdichtung der Bohrung während des normalen Betriebs. Ist die Elektrode nach einer gewissen Betriebszeit verschlissen, so kann die Dichtung gelockert und die Elektrode nachgeschoben werden, worauf nach erneutem Ein­ setzen der Hülse zum Anpressen der Dichtung der Betrieb des Ofens fortgesetzt werden kann. Durch die Möglichkeit des Nach­ schiebens der Elektroden entfällt eine kostspielige Betriebs­ unterbrechung des Glasschmelzofens für einen Elektrodenaus­ tausch.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nach­ folgenden Beschreibung und in den weiteren Ansprüchen angege­ ben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nach­ folgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einem schematischen teilweisen Längsschnitt die Anordnung einer Elektrode in der Ofenwand,

Fig. 2 eine Stirnansicht der am Ende der Hülse vorge­ sehenen Abstützplatte,

Fig. 3 und 4 die Elektrode vor und nach dem Verschieben in der Ofenwand, und

Fig. 5 in einer Schnittdarstellung eine andere Ausfüh­ rungsform der aufweitbaren Dichtung.

In den Figuren ist mit 1 eine Elektrode aus Zinnoxid bezeich­ net, die in einer Bohrung 2 einer Ofenwand 3 aus feuerfestem Material, wie Schamotte, oder schmelzflüssig gegossenem Material, eingesetzt ist. In die Zinnoxid-Elektrode 1 sind Metallstäbe 4 eingesetzt, die für die Stromzuführung vorgesehen sind.

Am außenliegenden Ende der Elektrode 1 ist ein elektrisch leitender Körper 5 befestigt, der mit den Metallstäben 4 in Verbindung steht und mit einer Wasserkühlung versehen ist. Mit 6 sind Kanäle für die Kühl­ wasserzirkulation bezeichnet. An dem Körper 5 sind Rohrlei­ tungen 7, 7′ angeschweißt, durch die das Kühlwasser zugeführt und abgeleitet wird. Die Stromzuführung zur Elektrode erfolgt über diese Rohrleitungen.

An den Rohrleitungen 7,7′ ist eine Stützschiene 8 lösbar be­ festigt, die an einem Winkeleisen 9 oder einem anderen Bau­ teil des Ofenaufbaus aufliegt und auf diese Weise die Elektro­ de 1 in der Wand oder dem Boden des Ofens hält und gegenüber dem Druck der Glasschmelze abstützt. Die Stützschiene 8 ist über eine Klemmplatte 10 und einen Schraubenbolzen 11 mit den Rohrleitungen 7,7′ verbunden. Über die Bauteile 8 und 10 erfolgt auch die elektrische Isolierung zur Ofenverankerung.

Die Bohrung 2 in der Ofenwand bzw. im Ofenboden hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der Elektrode 1, so daß sich ein Ringspalt von etwa 0,6 bis 0,8 mm etwa auf der innenliegenden Hälfte der Längserstreckung der Bohrung 2 ergibt. Auf der außenliegenden Hälfte der Längserstrek­ kung ist die Bohrung 2 mit einem größeren Durchmesser verse­ hen, wobei ein Absatz 12 zwischen den beiden Abschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen ist. An dem Absatz 12 liegt ein Ring 13 aus hitzebeständigem, keramischem Ma­ terial, wie z.B. Aluminiumoxid, an, der auch auf dem Außen­ umfang der Elektrode 1 anliegt. Daran schließt sich ein radial aufweitbarer, hitzebeständiger Dichtungsring 14 an, auf des­ sen Außenseite ein weiterer hitzebeständiger Ring 15 aus ke­ ramischem Material anliegt. An dieser Dichtungsanordnung liegt eine Hülse 16 aus hoch hitzebeständigem Stahl an, die bei der Anordnung nach Fig. 1 auf der Außensei­ te der Bohrung vorsteht und mit einer stirnseitigen Abstütz­ platte 17 verschweißt ist. Diese Stahlhülse 16 hat ein ge­ ringes Spiel gegenüber dem Außenumfang der Elektrode 1 und gegenüber dem Innenumfang der Bohrung 2. Die Rohrleitungen 7,7′ sind durch ein Langloch 18 der Abstützplatte 17 ge­ führt. Mit 19 sind zwei diametral gegenüberliegende Boh­ rungen in der Abstützplatte 17 bezeichnet (Fig. 2), durch die am Körper 5 befestigte Gewindestifte 20 geführt sind. Auf diesen Gewindestiften 20 sind Muttern 21 aufgeschraubt, mit­ tels denen die Stahlhülse 16 über die Abstützplatte 17 gegen den Ring 15 an der Dichtung 14 gedrückt wird.

Die radial aufweitbare Dichtung 14 kann aus keramischem Fa­ sermaterial bestehen, das hoch hitzebeständig ist. Es ist auch möglich, geteilte Keilringe aus hitzebeständigem ke­ ramischem Material vorzusehen, wie sie in Fig. 5 mit 22 und 23 bezeichnet sind. Dabei kann der innere Keilring 22 direkt an dem Absatz 12 der Bohrung 2 anliegen. Durch An­ drücken des äußeren Keilringes 23 über einen äußeren Ring 15 oder unmittelbar durch die Stahlhülse 16 wird der Keilring 23 aufgeweitet, so daß er mit dem Außenumfang dicht an dem Innenumfang der Bohrung 2 anliegt und zugleich über die Keil­ fläche den inneren Keilring 22 auf dem Umfang der Elektrode dicht anpreßt.

Fig. 1 zeigt den Einbauzustand einer neuen Elektrode 1. Während des Betriebs dringt schmelzflüssiges Bleiglas in den Ring­ spalt zwischen Elektrode 1 und Bohrung 2, wobei durch den An­ preßdruck über die Stahlhülse 16 der Dichtungring 14 aus ke­ ramischem Fasermaterial oder eine radial aufweitbare Dichtung in Form von Keilringen 22,23 eine Abdichtung gewährleistet, die verhindert, daß das schmelzflüssige Glas längs des Umfangs der Elektrode nach außen dringen kann. Fig. 3 zeigt den Zustand der Elektrode nach einer Betriebszeit von beispielsweise 2,5 Jah­ ren. Der in den Ofen ragende Teil der Elektrode ist soweit verschlissen, daß die Elektrode 1 weiter nach innen geschoben werden muß, um den Betrieb des Glasschmelzofens ohne Störungen fortsetzen zu können. Aufgrund der Betriebszeit ist auch die Innenseite der Ofenwand etwas verschlissen, so daß der Absatz 12 der Bohrung 2 näher an der Innenseite der Ofenwand liegt als im ursprünglichen Zustand (Fig. 1). Hier­ durch ist die Wärmeeinwirkung auf die Dichtungsanordnung durch die Glasschmelze so hoch, daß in jedem Falle schmelzflüssiges Glas im Bereich der Dichtungsanordnung vorhanden ist. Dies ist zum Nachschieben der Elektrode erforderlich. Aus diesem Grunde wird die Dichtungsanordnung in einem solchen Ab­ stand von der ursprünglichen Innenseite der Ofenwand (Fig. 1) angeordnet, daß zumindest bei einem vorbestimmten Verschleiß der Innenseite der Abstand der Dichtungsanordnung so verrin­ gert wird, daß durch die verstärkte Wärmeeinwirkung schmelz­ flüssiges Glas an der Dichtungsanordnung vorliegt. Im ursprüng­ lichen Einbauzustand nach Fig. 1, bei dem dieser Abstand größer ist, kann an der Dichtungsanordnung gegebenenfalls auch erstarrtes oder teilweise verfestigtes Glas aufgrund der Wasserkühlung vorliegen. Die Dichtung wird so angeordnet, daß der Absatz 12 etwa in der Mitte der ursprüng­ lichen Ofenwand liegt. Er kann auch weiter innen liegen.

Zum Nachschieben der Elektrode 1 wird zunächst der nicht dar­ gestellte elektrische Anschluß gelöst, ebenso die Verbindung zu den Rohrleitungen 7,7′. Nach Abnahme der Muttern 21 von den Gewindestiften 20 wird die Stützschiene 8 von den Rohrleitungen 7,7′ gelöst und seitlich weggeschwenkt, so daß die Hülse 16 nach unten abgezogen und entfernt werden kann. Hierauf wird ein Stützrohr 24 (Fig. 3) am äußeren Ende der Elektrode ange­ setzt. Mittels einer nicht dargestellten hydraulischen Presse oder dergleichen, die an dem Rohr 24 angreift, wird da­ nach die Elektrode 1 über eine Strecke von beispielsweise 12 bis 15 cm langsam nach innen geschoben. Nach dem Einschiebe­ vorgang wird das Rohr 24 abgenommen und die Hülse 16 wieder eingesetzt, worauf die Elektrode 1 an der Stützschiene 8 be­ festigt wird. Danach kann die Dichtungspackung mittels der Muttern 21 über die Stahlhülse 16 wieder zusammengepreßt werden. Nach Wiederherstellung der elektrischen Anschlüsse und der Kühlwasseranschlüsse kann der Betrieb des Glasschmelz­ ofens fortgesetzt werden, ohne daß für diesen Einschiebevor­ gang der Ofen kaltgestellt wurde. Dadurch, daß in der Bohrung 2 schmelzflüssiges Glas und nicht erstarrtes Glas vorhanden ist, kann nach Entspannen der Dichtungspackung die Elektrode eingeschoben werden, wobei die Dichtungspackung aber noch so weit abdichtet, daß ein Ausfließen von Glasschmelze verhin­ dert wird. Nach dem Nachschiebender einzelnen Elektroden eines Ofens kann der Betrieb fortgesetzt werden, bis auch das Ma­ terial der Ofenwand soweit verschlissen ist, daß es ausge­ tauscht werden muß.

Zur Verbesserung der Abdichtung während des normalen Betriebs ist es auch möglich, die Wasserkühlung der Elektrode so weit nach innen zu verlegen, daß im Bereich der Dichtungspackung erstarrtes Glas vorhanden ist. Dabei wird jedoch der Abstand der Dichtungspackung von der Innenseite der Ofenwand so aus­ gelegt, daß nach Abschalten der Wasserkühlung der Glaspfropfen durch die erhöhte Wärmeeinwirkung geschmolzen wird, so daß das Nachschieben der Elektrode nicht behindert wird. In diesem Falle dient die Dichtungspackung vorallem zum Abdichten wäh­ rend des Einschiebevorganges. Werden die Ringe 13 und 15 aus Aluminiumoxid hergestellt, das sich bei Wärmeeinwirkung stär­ ker ausdehnt als das Material der Ofenwand, so wird ein ent­ sprechender Ringspalt auf dem Außenumfang dieser Ringe beim Einsetzen in kaltem Zustand vorgesehen. Die Ringe 13,15 kön­ nen auf der Stirnseite, mit der sie an der Dichtung 14 aus ke­ ramischem Fasermaterial anliegen, mit abgeschrägten Kanten auf der Innen- und Außenseite versehen werden, so daß sich die Stirnseite dieser Ringe leichter in das Fasermaterial der Dich­ tung 14 eindrückt und diese stärker aufweitet.

Es ist auch möglich, die Dichtung 14 aus Fasermaterial direkt an dem Absatz 12 der Bohrung anliegen zu lassen, jedoch wird diese Dichtung vorzugsweise zwischen Ringen angeordnet, die die Dichtung 14 kammerartig einschließen, um ein Eindringen von Fasermaterial in die Glasschmelze zu verhindern.

Weiterhin kann die Abstützung der Elektrode 1 in anderer Form ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Elektrode unmittelbar an den am Körper 5 angebrachten Gewindestiften 20 abgestützt wer­ den. Ebenso ist es möglich, die Hülse 16 an einem Bauteil des Ofens abzustützen und mit einer Vorspanneinrichtung zum Zusam­ mendrücken der Dichtungspackung zu versehen.

Die Dichtungsanordnung wird im Verhältnis zur Längsabmessung der Elektrode so ausgelegt, daß nach dem Nachschieben der Elek­ trode die Wasserkühlung in die Nähe der Dichtungsanordnung zu liegen kommt, so daß nach dem Einschiebevorgang die Abdichtung durch verfestigtes Glas unterstützt wird.

Die Gewindestifte 20 an dem Körper 5 der Elektrode können ent­ sprechend lang ausgebildet werden, so daß auch nach dem Ein­ schieben die gleiche Stahlhülse 16 verwendet werden kann, oder es wird eine verkürzte Stahlhülse 16 vorgesehen , die nach dem Einschieben der Elektrode zum Zusammendrücken der Dichtungs­ packung eingesetzt wird.

Claims (8)

1. Halterung für eine Elektrode eines elektrisch beheizten Glasschmelzofens, insbesondere für Bleikristallglas, wobei die Elektrode in eine Bohrung in der Wand bzw. dem Boden des Ofens eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Innenumfang der Bohrung (2) in der Ofenwand (3) und Außenumfang der Elektrode (1) eine radial aufweitbare Dichtung (14) vorgesehen ist, die sich an einem Absatz (12) der Bohrung abstützt, und daß zum Anpressen der Dichtung (14) eine die Elektrode (1) umgebende Hülse (16) lösbar in die Bohrung eingesetzt ist.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial aufweitbare Dichtung (14) aus hoch hitzebestän­ digem Fasermaterial besteht.

3. Halterung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (14) aus Fasermaterial zwischen Ringen (13, 15) aus hitzebeständigem Material angeordnet ist.

4. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial aufweitbare Dichtung aus geteilten Keilringen (22, 23) aus hitzebeständigem Material gebildet ist.

5. Halterung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus hoch hitzebeständigem Stahl besteht.

6. Halterung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) durch eine lösbare Befestigungseinrichtung außerhalb der Ofenwand abgestützt ist.

7. Halterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode am Ofenaufbau durch eine Klemmvorrichtung (8,10) abgestützt ist, die an Rohrleitungen (7,7′) der für die Elektrode vorgesehenen Wasserkühlung angebracht ist.

8. Halterung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) am außenliegenden Ende mit einer Abstütz­ platte (17) versehen ist, durch die auf der Außenseite der Elektrode angebrachte Gewindestifte (20) geführt sind, auf denen Muttern (21) zum Zusammendrücken der Dichtungsanord­ nung aufgeschraubt sind.