DE3724971A1 - Glasschmelzofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Glasschmelzofen für das Schmelzen von Glasbestandteilen zu einer Glasschmelze guter Qualität, das einem Speiser oder dergleichen zugeführt wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Abflußmechanismus für einen solchen Glasschmelzofen.

Glasschmelzöfen für das Schmelzen von Glasbestandteilen werden üblicherweise aus feuerfesten Steinen aufgebaut. Während das geschmolzene Glas und die feuerfesten Steine in dem Glasschmelzofen auf hohe Temperatur erhitzt werden, schmilzt unvermeidlich Material der feuerfesten Steine in die Glasschmelze.

Das geschmolzene Glas, das durch die Hinzufügung von Material der feuerfesten Steine heterogen wird, besitzt ein höheres spezifisches Gewicht und eine höhere Viskosität als normales geschmolzenes Glas, in dem sich keine Bestand­ teile der feuerfesten Steine befinden. Es besitzt außerdem abweichende Eigenschaften, z.B. einen anderen Brechungindex. Wenn die Menge der heterogenen Glasschmelze größer wird, verbleibt es aus dem Boden des Schmelzofens und tendiert dazu, in einen Speiser oder dergleichen zu fließen, der geschmolzenes Glas einer Glasformvorrichtung oder dergleichen zuführt, die sich in der Nähe des Schmelzofens befindet.

Fig. 5 und 6 zeigen bekannte Glasschmelzöfen, bei deren Konstruktion Augenmerk auf die Lösung des vorangehend beschriebenen Problems gerichtet wurde.

Der in Fig. 5 dargestellte Glasschmelzofen besteht aus einem Ofenkörper 100 zur Aufnahme einer Glasschmelze G, einer Kehle 101, die sich in horizontaler Richtung von dem Ofenkörper 100 im Abstand über dessen Boden erstreckt, und einem (nicht dargestellten) Speiser, der mit der Kehle 101 verbunden ist. Der Boden des Ofenkör­ pers 100 besitzt eine durchgehende vertikale Abflußöffnung 102 für den Abfluß heterogener Glasschmelze 103, die sich auf dem Boden des Ofenkörpers 100 angesammelt hat.

Der in Fig. 6 dargestellte Glasschmelzofen besitzt eine Kehle 101, die auf demselben Niveau liegt, wie der Boden des Ofenkörpers 100, sowie eine Dammwandung 104, die auf den Boden des Ofenkörpers 100 vor dem Einlaß der Kehle 101 angeordnet ist. Heterogene Glasschmelze 103 fließt durch eine Abflußöffnung 102 ab, die sich in vertikaler Richtung durch den Boden des Ofenkörpers 100 erstreckt.

Die heterogene Glasschmelze 100 hat ein höheres spezifisches Gewicht und eine größere Viskosität als normale Glas­ schmelze. Beim Abfließen der heterogenen Glasschmelze durch die in Fig. 5 und 6 dargestellten Abflußöffnungen besteht deshalb die Tendenz, daß normale Glasschmelze zentral durch die Strömung der heterogenen Glasschmelze hindurchfließt, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist.

Die Glasschmelze G in dem Ofen tendiert dazu, in Richtung auf die Kehle 101, d.h. in seitlicher Richtung F, zu fließen. Dasselbe gilt für die heterogene Glasschmelze 103. Da die heterogene Glasschmelze 103 hohe Viskosität besitzt und damit weniger fließfähig ist, tendiert sie aufgrund der in der Richtung F wirksamen Seitenkraft weniger dazu, aus der Abflußöffnung 102 zu fließen, außer wenn sie in deren Nähe vorbeifließt. Die normale homogene Glasschmelze niedriger Viskosität besitzt also bessere Fließfähigkeit und kann deshalb leicht durch die Abflußöffnung 102 abfließen, während sie in den durch diese Abflußöffnung 102 laufenden Strom der hetero­ genen Glasschmelze 103 gemischt wird. Infolgedessen kann die heterogene Glasschmelze 103 nicht vollständig abfließen. Sie sammelt sich vielmehr auf dem Boden des Ofenkörpers 100 bis zu einem Punkt, in dem sie in die Kehle 101 fließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen Glasschmelzofen zu schaffen, bei dem heterogene Glasschmelze durch eine Abflußvorrichtung abfließen kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie in einen Speiser oder dergleichen fließt.

Diese Aufgabe wird durch einen Glasschmelzofen mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Glasschmelzofens gemäß der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt eines Glasschmelzofens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten fragmentarischen Schnitt einer Varianten der Abflußvorrichtung.

Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt eines Glasschmelzofens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt eines bekannten Glasschmelzofens,

Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt eines weiteren bekannten Glasschmelzofens,

Fig. 7 zeigt einen vergrößerten fragmentarischen Schnitt zur Veranschaulichung der Strömung der Glasschmelze in der Nähe einer bei den Glasschmelzöfen von Fig. 5 und 6 vorgesehenen Abflußöffnung.

In den Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile durch übereinstimmende Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Glasschmelzofen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der insgesamt mit 1 bezeichnete Glasschmelzofen besteht aus einem Ofenkörper 10 zur Aufnahme einer Glasschmelze G, einem aufrechtstehenden Behälter 20, der enger ausgebildet ist als der Ofenkörper 10 und mit diesem verbunden ist, wobei sein Boden mit dem Boden des Ofenkörpers 10 fluchtet, und einer Abdeckung 30, die die oberen Endbereiche des Ofenkörpers 10 und des aufrechtstehenden Behälters 20 abdeckt. Die horizontale Abmessung oder Breite des aufrecht­ stehenden Behälters 20 ist kleiner als die horizontale Abmessung oder Breite des Ofenkörpers 10.

Der Ofenkörper 10 besitzt eine Vorderwandung 10 a mit einem Beladeschlitz 4, durch den die Glasbestandteile in den Ofenkörper 10 eingebracht werden können. Die Abdeckung 3 über dem Ofenkörper 10 trägt mehrere Gasbrenner 5 zum Schmelzen der Glasbestandteile g, die durch den Beladeschlitz 4 auf die Oberfläche der Glasschmelze G gebracht werden. Die Gasbrenner 5 halten den Innenraum des Ofenkörpers 10 auf hoher Temperatur. An der Stelle, an der der aufrechtstehende Tank 20 und der Ofenkörper 10 miteinander verbunden sind, ragt ein Block 6 von der Abdeckung 3 in den aufrechtstehenden Behälter 20. Der Block 6 teilt den Raum über der Oberfläche der Glas­ schmelze G und eine obere Schicht der Glasschmelze G selbst in einen Teil, der sich in dem Ofenkörper 10 befindet, und einen Teil, der sich in dem aufrechtstehenden Behälter 20 befindet.

Der Block 6 endet kurz über einer Bodenfläche 20 e eines Bodenteils 20 d des aufrechtstehende Behälters 20, wobei ein Zwischenraum unter diesem gelassen wird, der es der Glasschmelze G ermöglicht, zwischen dem Ofenkörper 10 und dem aufrechtstehenden Behälter 20 zu fließen. Dieser Zwischenraum dient als eine Kehle 7, die zwischen der Unterseite 6 c des Blocks 6 und Bodenfläche 20 e des aufrechtstehenden Behälters 20 begrenzt ist und den Durchgang der Glasschmelze G ermöglicht.

Der aufrechtstehende Behälter 20 besitzt eine rückwärtige Wandung 20 b, die an ihrer Oberseite eine Einlaßstufe 8 a aufweist, die sich im wesentlichen horizontal unter dem Oberflächenniveau der Glasschmelze G erstreckt. Die Einlaßstufe 8 a dient als Speiser 8 zur Einführung einer oberen Schicht der Glasschmelze G in den aufrecht­ stehenden Behälter 20 und zur Zuführung dieser oberen Schicht zu einer (nicht dargestellten) Glasformvorrichtung, die hinter dem Glasschmelzofen 1 angeordnet ist. Der Speiser 8 und die Glasformvorrichtung sind somit in bezug auf die Richtung, in der die Glasschmelze G aus dem Ofenkörper 10 fließt, stromabwärts des Ofenkörpers 10 angeordnet.

Verschiedene Wandungen des Glasschmelzofens 10, einschließ­ lich der Seitenwandungen, wie z.B der Vorderwand, der Rückwand 10 b, der seitlichen Wandungen 10 c und der Boden­ wandung 10 d, ferner die seitlichen Wandungen 20 c, die Rückwandung 20 b, das Bodenteil 20 d des aufrechtstehenden Behälters 20, die Abdeckung 30, der Block 6 und der Speiser 8 bestehen sämtlich aus feuerfesten Steinen usw.

Im unteren Bereich der hinteren Wandung 20 b des aufrecht­ stehenden Behälters 20, d.h. in einer Ecke, die durch die hintere Wandung 20 b und die Bodenfläche 20 e des Bodenteils 20 d, die in derselben Höhe liegt, wie die Bodenfläche 20 e der Bodenwandung 10 d, bestimmt wird, befindet sich eine Abflußvorrichtung 9. Diese umfaßt eine durchgehende Öffnung mit einem Einlaß 9 a (Fig. 2), der sich zu der genannten Ecke öffnet, und einem Auslaß 9 b, der sich zu der Außenseite der hinteren Wandung 20 b des aufrechtstehenden Behälters 20 öffnet. Die durch­ gehende Öffnung 9 ist von dem Einlaß 9 a zu dem Auslaß 9 b nach unten geneigt und besitzt eine konische Form, wobei ihre Querschnittsfläche von dem Einlaß 9 a zum Auslaß 9 b allmählich abnimmt (Fig. 2).

Die in dem Ofenkörper 10 befindliche Glasschmelze G bewegt sich horizontal in einer seitlichen Richtung F durch die Kehle 7 in den aufrechtstehenden Behälter 20. Heterogene Glasschmelze G′ mit höherem spezifischem Gewicht steigt in dem aufrechtstehenden Behälter 20 nicht nach oben, sondern fließt längs der Bodenfläche 20 e in die Abflußöffnung 9, aus der sie durch die Wirkung der Schwerkraft allmählich entladen wird. Die normale homogene Glasschmelze steigt in dem aufrechtstehenden Behälter 20 nach oben und fließt in den Speiser 8.

Die durchghende Öffnung 9 der Abflußvorrichtung ist, von oben gesehen, an dem Einlaß 9 a breiter und verengt sich in Richtung auf den Auslaß 9 b allmählich. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind tote Ecken 9 d an entgegenge­ setzten Seiten des Einlasses 9 a so klein wie möglich gehalten. Wenn diese toten Ecken 9 d größer wären, würde die heterogene Glasschmelze G′ von ihnen festgehalten und stocken. Infolgedessen würde die heterogene Glasschmelze G′ beginnen, in den aufrechtstehenden Behälter die horizon­ tale Breite des Einlasses 9 a der durchgehenden Öffnung 9 ist vorzugsweise wenigstens halb so groß wie horizontale Innenbreite des aufrechtstehenden Behälters 20. Da die Schicht der heterogenen Glasschmelze G′ im allgemeinen dünn ist, würde eine große Menge normale Glasschmelze ebenfalls in die durchgehende Öffnung 9 gelangen, falls die vertikale Breite oder Höhe der Öffnung 9 sehr groß wäre. Deshalb sollte die vertikale Abmessung der durchgehen­ den Öffnung 9 in Abhängigkeit der Schichtdicke der hetero­ genen Glasschmelze G′ bemessen sein. Die heterogene Glasschmelze G′ läßt sich im wesentlichen durch die Abflußvorrichtung 9 vollständig entladen, ohne daß normale Glasschmelze mitgeführt wird.

Fig. 3 zeigt eine Variante, bei der ein Platinrohr 11 in dem hinteren Abschnitt der durchgehenden Öffnung 9 angeordnet ist. Dieses Platinrohr 11 ist elektrisch mit einer (nicht dargestellten) Stromversorgung verbunden. Während des Betriebs fließt ein elektrischer Strom durch das Rohr 11, wodurch die Viskosität der heterogenen Glasschmelze G′, die durch die Öffnung 9 fließt, geändert wird, so daß die Durchflußgeschwindigkeit der heterogenen Glasschmelze G′ reguliert werden kann.

In Fig. 3 befindet sich die Abflußvorrichtung oder die durchgehende Öffnung 9 in einem Block 19 in Form eines feuerfesten Steins, der von dem Glasschmelzofen 1 getrennt ist. Der Block 90 ist in eine Öffnung eingepaßt, die sich in der Ecke zwischen der hinteren Wand 20 b und dem Bodenteil 20 d des aufrechtstehenden Behälters 20 befindet, und durch ein Abschlußteil 91 verstärkt. Die mit Hilfe der Abflußvorrichtung 9 ausgebrachte hetero­ gene Glasschmelze wird durch eine Rinne 92 zu einem gewünschten Ort geführt.

Fig. 4 zeigt einen Glasschmelzofen 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Er unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß der Ofenkörper 10 und der aufrechtstehende Behälter 20 nicht voneinander getrennt sind. Zwischen dem aufrecht­ stehenden Behälter 20 und dem Speiser 8 erstreckt sich jedoch ein Abschirmblock 6′ von der Abdeckung 30 nach unten über die hintere Wandung 20 b, der unmittelbar über der Oberfläche der Glasschmelze G endet. Der Abschirm­ block 6′ trennt die Atmosphäre über der Glasschmelze G in dem Ofenkörper 10 und dem aufrechtstehenden Behälter 20 von der Atmosphäre über der Glasschmelze G in dem Speiser 8. Die horizontale Abmessung oder Breite des aufrechtstehenden Behälters 20 sollte vorzugsweise kleiner sein als die horizontale Abmessung oder Breite des Ofen­ körpers 10.

Die Abflußvorrichtung 9 in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine durchgehende Öffnung, die durch die Ecke zwischen dem unteren Teil der hinteren Wandung 20 b und dem Bodenteil 20 d des aufrechtstehenden Behälters 20 bestimmt wird und von der Einlaßöffnung an der Innenfläche der Ecke zu der Auslaßöffnung an der Außenseite der hinteren Wandung 20 b geneigt ist. Die durchgehenden Öffnung 9 besitzt wieder eine konische Form, wobei ihr Einlaß eine größere Weite hat als ihr Auslaß. Falls die Breite des aufrechtstehenden Behälters 20 im Vergleich zur Breite des Ofenkörpers 10 relativ groß ist, d.h. falls die Breite des Glasschmelzofens 1 sich beim Übergang von dem Ofenkörper 10 zu dem aufrechtstehenden Behälter 20 nicht stark verringert, wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine zweckentsprechende Entladung der heterogenen Glasschmelze G′ nicht gegeben, wenn die Breite des Einlasses der durchgehenden Öffnung 9 groß ist im Vergleich zur Breite des aufrechtstehenden Behälters 20. In diesem Fall sollte deshalb die Breite des Einlasses der Abfluß­ öffnung 9 relativ groß sein. Falls der Einlaß der Abfluß­ öffnung 9 mit Rücksicht auf die mechanische Festigkeit des Ofens in seiner Breite nicht vergrößert werden kann, kann man eine Mehrzahl von kleineren parallelen durchgehen­ den Öffnungen in der Ecke zwischen der hinteren Wandung 20 b und dem Bodenteil 20 d vorsehen.

In dem in Fig. 4 dargestellten Glasschmelzofen 1 sammelt sich die heterogene Glasschmelze G′ mit höheren spezifischem Gewicht auf dem Boden des Ofenkörpers 10 und fließt stromabwärts (nach rechts in Fig. 4) über die Bodenflächen 10 e, 20 e in Richtung auf die Ecke zwischen der hinteren Wandung 20 b und dem Bodenteil 20 d, wenn die normale Glasschmelze fließt. Die heterogene Glasschmelze G′ wird bei Erreichen der Ecke glatt in die Auslaßvorrichtung 9 eingeführt, ohne daß ihre Strömungsrichtung sich stark ändert, und durch die Auslaßvorrichtung 9 entladen.

Die in den vorangehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Glasschmelzöfen werden von oben befeuert. Die Gasbrenner 5 sind in der Abdeckung des Ofens montiert. Die erfindungs­ gemäße Abflußvorrichtung läßt sich jedoch auch in einem Ofen mit Kerkeroberseite einsetzen, bei dem anstelle von Gasbrennern Elektrodenstäbe verwendet werden.

Bei der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung wird heterogene Glasschmelze, die dazu tendiert, in Richtung auf die hintere Ecke des Ofens zu fließen, durch die in dieser Ecke vorgesehene Abflußvorrichtung entladen, ohne daß eine starke Änderung in der Strömung der hetero­ genen Glasschmelze entsteht. Die Gefahr, daß normale homogene Glasschmelze zusammen mit der heterogenen Glas­ schmelze abgelassen wird, ist stark verringert.

Claims (11)

1. Glasschmelzofen
mit einem zur Aufnahme einer Glasschmelze bestimmten Ofenkörper mit mehreren Seitenwandungen und einer Bodenwan­ dung,
gekennzeichnet durch
einen mit dem Ofenkörper verbundenen aufrecht stehenden Behälter mit einem Bodenteil, das mit der Bodenwandung des Ofenkörpers fluchtet, und mehreren Seitenwandungen, unter denen sich eine im Abstand von dem Ofenkörper angeordnete hintere Wandung befindet,
einen Speiser, der oberhalb der hinteren Wandung des aufrecht stehenden Behälters angeordnet ist und mit die­ sem in Verbindung steht,
und eine in einer von der genannten hinteren Wandung und dem Bodenteil des aufrecht stehenden Behälters gebilde­ ten Ecke angeordnete Abflußvorrichtung für den Abfluß heterogener Glasschmelze.

2. Glasschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des aufrecht stehenden Behälters kleiner ist als diejenige des Ofenkörpers.

3. Glasschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußvorrichtung eine durchgehende Öffnung auf­ weist mit einem Einlaß, der sich in den aufrecht stehenden Behälter öffnet, und einem Auslaß, der sich in einer Außen­ fläche der hinteren Wandung öffnet, wobei die durchgehende Öffnung sich von dem Einlaß zu dem Auslaß verjüngt.

4. Glasschmelzofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußvorrichtung aus mehreren parallelen durchge­ henden Öffnungen in der genannten Ecke besteht.

5. Glasschmelzofen nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch eine Abdeckung, die über dem Ofenkörper, dem aufrecht stehenden Behälter und dem Speiser angeordnet ist und diese abdeckt, und einen Block, der von der Abdeckung nach unten über den Verbindungsbereich zwischem dem aufrecht stehenden Behälter und dem Ofenkörper ragt und den aufrecht stehenden Behälter von dem Ofenkörper trennt, wobei der Block mit dem Bodenteil eine Kehle begrenzt, über die der Ofenkörper und der aufrecht stehende Behälter miteinander in Verbindung stehen.

6. Glasschmelzofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß der durchgehenden Öffnung eine Breite hat, die wenigstens halb so groß ist wie die Innenbreite des aufrecht stehenden Behälters.

7. Glasschmelzofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abdeckung, die über dem Ofenkörper, dem aufrecht stehenden Behälter und dem Speiser angeordnet ist und diese abdeckt, und einen Abschirmblock, der von der Abdeckung nach unten über den Verbindungsbereich zwischem dem auf­ recht stehenden Behälter und dem Speiser ragt und kurz über dem Oberflächenspiegel der Glasschmelze endet.

8. Glasschmelzofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußvorrichtung eine durchgehende Öffnung auf­ weist mit einem Einlaß, der sich in den aufrecht stehenden Behälter öffnet, und einem Auslaß, der sich in einer Außen­ fläche der hinteren Wandung öffnet, wobei die durchgehende Öffnung sich von dem Einlaß zu dem Auslaß verjüngt.

9. Glasschmelzofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußvorrichtung aus mehreren parallelen durchge­ henden Öffnungen in der genannten Ecke besteht.

10. Glasschmelzofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Breite des aufrecht stehenden Behälters klei­ ner ist als die Breite des Ofenkörpers.

11. Glasschmelzofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abflußvorrichtung ein Rohrteil aus Platin aufweist, das in einen stromabwärtigen Abschnitt der durch­ gehenden Öffnung eingepaßt und mit einer elektrischen Stromquelle verbindbar ist.