DE3780908T2 - Verfahren und vorrichtung zum raffinieren von glas oder aehnlichem in mehreren stufen. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stufenverfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Glas oder ähnlichen Produkten sowie, genauer gesagt, Verbesserungen in der Reinigungsstufe eines solchen Verfahrens oder einer solchen Vorrichtung. Obwohl die Erfindung speziell für die Herstellung von Glasprodukten, wie Flachglas, Glasfasern, Behälterglas oder Natriumsilikatglas, brauchbar ist, ist sie auch auf ähnliche Produkte anwendbar, die nicht im strengen Sinne als Glas bezeichnet werden können. Es sollte verstanden werden, dar der Ausdruck "Glas" im folgenden in einem breiteren Sinne verwendet wird, der glasartige Produkte einschließt. Andererseits sind die Verbesserungen bei der Reinigung, die nach der vorliegenden Erfindung erzielt werden, besonders wichtig bei der Produktion von Flachglas, und zwar wegen der höheren Anforderungen an die optische Qualität von Flachglas.
• In US-A-4,381,934, Kunkle et al., wird ein Verfahren für die Durchführung der Anfangsstufe des Schmelzverfahrens beschrieben, die das pulverförmige Material des Ansatzes in einen verflüssigten, teilweise geschmolzenen Zustand überführt. Dieses Verfahren erfordert, daß der Schmelzprozeß bei den meisten Glasprodukten in einem nachfolgenden Verfahrensschritt beendet wird. Die Reinigung des verflüssigten Materials ist dann eine typische Aufgabe für den nachfolgenden Verfahrensschritt. In dem genannten Patent wird beschrieben, daß die Reinigung ausgeführt werden kann, indem man das verflüssigte Material einem üblichen tankartigen Schmelzofen (tank-type melting furnace) zuführt. Um die Wirtschaftlichkeit der Konstruktion und die Durchführung einer solchen stufenweisen Schmelz- und Reinigungsoperation zu optimieren, ist es wünschenswert, die Reinigung so effizient wie möglich durchzuführen, um auf diese Weise die Größe der Reinigungsvorrichtung und deren Energieverbrauch zu minimieren.
• Beim Schmelzen von Glas werden infolge von Zersetzungen der Ausgangsstoffe erhebliche Mengen von Gas entwickelt. Andere Gase werden physikalisch durch die Verbrennungseinrichtungen zur Heizung der Ansätze eingeführt. Der größte Teil des Gases entweicht während der Anfangsphase des Schmelzprozesses, aber ein Teil bleibt in der Schmelze enthalten. Ein erstes Ziel der Reinigung ist es, genügend Zeit und solche Temperaturbedingungen zu schaffen, daß erhebliche Anteile dieses enthaltenen Gases aus der Schmelze entfernt werden. Weil erhöhte Temperaturen das Aufsteigen und Entweichen von gasförmigen Einschlüssen fördern, herrschen in der Reinigungsstufe üblicherweise die höchsten Temperaturen des Schmelzverfahrens. Zusätzlich werden die thermischen Bedingungen üblicherweise in der Reinigungsstufe so geregelt, da,p ein Kreislauf des geschmolzenen Glases aufrechterhalten wird, um genügend Verweilzeit zu erreichen und sicherzustellen, daß der Produktstrom durch die Zone mit hohen Temperaturen geleitet wird, wo Gase aus der Schmelze in den Raum oberhalb der Schmelze freigesetzt werden, und um sicherzustellen, dar ungereinigte Anteile der Schmelze von dem Produktstrom weggeführt werden. Zusätzlich kann die Reinigungsstufe dazu benutzt werden, etwaige verbliebene feste Bestandteile des Ansatzes zu lösen. Weiterhin kann die während der Reinigung aufrechterhaltene Rezirkulation für die Homogenisierung der Schmelze nützlich sein. Es wäre wünschenswert, das Erreichen wenigstens einer und vorzugsweise aller dieser Ziele des Reinigungsverfahrens in Verbindung mit einem gesonderten Verflüssigungsschritt wie in US-A-4,381,934 zu optimieren. Vor dieser Erfindung wurde gefunden, daß die Zufuhr von verflüssigtem Material in einen Tank zur Reinigung unter Rezirkulation Anlaß gibt, ein kurzschlußartiges Fließverhalten hervorzubringen, wobei eintretendes Material relative schnell in den austretenden Produktstrom gelangt, so dar die Zeit für die Reinigung ungenügend ist.
• In Glasöfen nach dem Stand der Technik wird die Schmelze üblicherweise von einer verhältnismäßig großen Schmelzkammer in kleinere oder engere Gefäße zur Reinigung und Konditionierung überführt, wobei sie oft durch einen Durchlaß geführt wird, wenn sie von einer Kammer in die nächste übertritt. Die folgenden US-A-s offenbaren typische, in Kompartimente unterteilte Glasöfen: 1,941,778; 704,040; 2,254,079; 2,808,446; 3,399,047; 3,897,234; 4,099,951 und 4,195,982. Das Erhitzen von geschmolzenem Glas in engen Durchlässen, die zu Reinigungskammern führen, kann den US-A-s 2,926,208; 2,990,438; 3.499,743; 4,011,070; 3,261,677; 3,415,636 und 2,691,689 entnommen werden. Keines dieser Patente beschreibt die Auswirkungen auf die Wirksamkeit des Reinigungsverfahrens, die, wie gefunden wurde, den thermischen Verhältnissen und der physikalischen Orientierung des in die Reinigungszone eintretenden Stromes zuzuschreiben ist.
Zusammenfassung der Erfindung
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Effizienz des Glasreinigungsverfahrens zu verbessern. Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von Glas oder dergleichen, bei dem Gemengematerial zu einem unvollständig geschmolzenen Zustand in einem ersten Behälter verflüssigt wird, aus dem dieses unvollständig geschmolzene Material in ein getrenntes Läutergefäß überführt wird, in dem ein Volumen des schmelzenden Materials gehalten und weiter erwärmt wird, um das Material zu läutern, während das Material in einem bestimmten Muster durch thermische Konvektion zirkuliert, geläutertes Material vom Auslaßende des Läutergefäßes abgezogen wird, und bei dem das Konvektionsmuster eine Quellzone von aufsteigenden Strömen im Abstand von dem Auslaßende und einem gegenüberliegenden hinteren Ende des Läutergefäßes sowie einen nach rückwärts zum hinteren Ende gerichteten Oberflächenstrom aus der Quellzone aufweist. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch Einführen des Materials in das Läutergefäß an einer Stelle zwischen der Quellzone und dem hinteren Ende und Regeln der Höhe, an der das Material in die Kreislaufzelle im Läutergefäß eintritt, durch Erwärmen des Materials in mindestens einem Kanal, nachdem es verflüssigt ist und ehe es so in das Läutergefäß eingeführt wird, so dar es direkt in den nach rückwärts gerichteten Strom in den zentralen Teil des hinteren Endes der Kreislaufzelle eintritt.
• Bei der vorliegenden Erfindung wird Gemengematerial zur Herstellung von Glas oder dergleichen in gesonderten, physikalisch getrennten Stufen verflüssigt und gereinigt, aber anstatt das verflüssigte Material direkt in die Reinigungsstufe zu führen, passiert es eine Zwischenstufe, wo seine Temperatur erhöht wird. Indem seine Temperatur vor der Einführung in die Reinigungsstufe erhöht wird, wird das verflüssigte Material thermisch vorbereitet für den Eintritt in den Materialfluß innerhalb des Reinigungsgefäßes, um die erwünschten formen der Rezirkulation zu verstärken. Vorteilhaft wird das verflüssigte Material in der Zwischenstufe auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als diejenige, mit der es in die Verflüssigungsstufe eintrat, aber niedriger als die Spitzentemperatur, die von dem geschmolzenen Material im Reinigungsgefäß erreicht wird. An einer Stelle zwischen dem hinteren Ende und dem Auslaßende des Reinigungsgefäßes erzeugt eine Zone mit höchsten Oberflächentemperaturen in der Schmelze inhärent einen aufwärts gerichteten Strom, die als "Quellzone" oder "heißer Fleck" (hot spot) bekannt ist. Infolgedessen sind die Strömungen an der Oberfläche sowohl vor als auch hinter der Quellzone vorwiegend von der Quellzone weggerichtet, und die Strömungen längs des Bodens des Reinigungsgefäßes sind vorwiegend auf die Quellzone zu gerichtet. So werden in der Masse des geschmolzenen Materials, das im Reinigungsgefäß gehalten wird, zwei gegenläufige Umlaufzellen (counter-rotating circulation cells) geschaffen. Das Ziel der thermischen Konditionierung in der Zwischenstufe nach der vorliegenden Erfindung ist es, dem Material, das in das Reinigungsgefäß eintritt, ein thermisches Auftriebsvermögen zu verleihen, das verhindert, daß es direkt entweder in die niedrigsten oder die höchsten Ströme im Reinigungsgefäß einmündet, sondern vielmehr in eine zentrale Schicht in der Zirkulationszelle stromauf von der Quellzone. Die Einführung in eine solche Schicht stellt mit größerer Wahrscheinlichkeit sicher, daß das neu eingeführte Material verschiedene Umläufe innerhalb der Reinigungszelle vollführt, bevor es in den oberen Produktstrom der nachfolgenden Zelle gelangt, der der wichtigste Produktstrom ist, der aus dem Reinigungsgefäß austritt.
• Eine bevorzugte Ausführungsform, mit der man die thermische Zwischenkonditionierung des verflüssigten Materials, das in das Reinigungsgefäß eingeleitet wird, bewirkt, ist ein langer, enger Kanal. Üblicherweise hat der Kanal eine Länge und eine Weite, die erheblich kleiner ist als die Länge und die Weite des Reinigungsgefäßes. Vorteilhaft kann eine Mehrzahl von Verflüssigungsstufen ein einzelnes Reinigungsgefäß speisen, wobei es vorteilhaft ist, daß jede mit dem Reinigungsgefäß durch einen Kanal verbunden ist. Da der wichtigste Zweck des Kanals ist, zu gestatten, dar das verflüssigte Material auf höhere Temperaturen erhitzt wird, ist es nicht erforderlich, dar der Kanal ein wesentliches Volumen aufweist. Genügender Abstand zwischen Eintritt und Austritt des Materials ist jedoch nützlich, um eine für das Erhitzen des Materials ausreichende Verweilzeit zu gewährleisten. Der Kanal selbst kann mittels elektrischer Widerstandsheizung zwischen Tauchelektroden geheizt werden, aber Erhitzen durch Befeuern von oben (overhead combustion firing) oder andere Heizeinrichtungen können zusätzlich oder anstelle der elektrischen Heizung verwendet werden.
• Das Material fließt von dem Kanal oder der Mehrzahl der Kanäle in das Reinigungsgefäß in horizontaler Richtung quer zu dem nach hinten gerichteten Strom. Die Öffnung zwischen dem Kanal und dem Reinigungsgefäß ist vorteilhaft in einer solchen Höhe oberhalb der Höhe des Bodens des Reinigungsgefäßes, dar der Eintritt des Produktes in die zweckentsprechende Höhe des Reinigungsgefäßes unterstützt wird.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird auch erreicht durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Glas oder dergleichen mit mindestens einem Verflüssigungsbehälter, der Einrichtungen zum Zuführen von pulverförmigen Gemengematerial in den Behälter, Einrichtungen zum Erwärmen des Innenraumes des oder der Behälter auf eine Verflüssigungstemperatur des Gemengematerials und eine zur Abzugsöffnung hin geneigte, das Gemenge tragende Oberfläche aufweist, einem Läutergefäß zur Aufnahme des geschmolzenen Materials aus dem oder den Verflüssigungsbehältern mit einer Rückwand, einer Auslaßöffnung in einer Endwand, die in Längsrichtung in Abstand von der Rückwand angeordnet ist, mit sich längs erstreckenden Seitenwänden und Einrichtungen zum Erwärmen des Läutergefäßes, die Einrichtungen zum Erwärmen des geschmolzenen Materials auf seine Spitzentemperatur zum Ausbilden einer Quellzone mit aufsteigenden Strömen in dem Läutergefäß und absteigenden Strömen in der Nähe der Rückwand einschließen. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch mindestens einen horizontal verlängerten Kanal unter der Abzugsöffnung des oder der Verflüssigungsbehälter, der bzw. die eine wesentlich kleinere Fläche als das Läutergefäß aufweist bzw. aufweisen und einen Durchgang für das von dem oder den Verflüssigungsbehältern erhaltene geschmolzene Material zu dem Läutergefäß schafft bzw. schaffen, durch Einrichtungen zum Erwärmen des verflüssigten Materials in dem Kanal oder den Kanälen, wobei das Läutergefäß in Verbindung mit dem Kanal oder den Kanälen steht, um das aus dem Kanal oder den Kanälen abgezogene Produkt in einer Höhe zwischen der Rückwand und der Quellzone aufsteigende Ströme in das Läutergefäß einzubringen, wobei die Auslaßöffnung des Läutergefäßes im Abstand von dem Kanal oder den Kanälen angeordnet ist.
• Nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung, verflüssigtes Material aus einer Verflüssigungsstufe in ein Läutergefäß zu führen, ist es möglich, einen genügenden Grad an Wirksamkeit des Läutergefäßes zu erreichen, so dar die Größe des Läutergefäßes minimiert werden kann. Üblicherweise gelangt das geschmolzene Glas unterhalb des Läutergefäßes in einen Konditionierer oder Vorwärmer, wo es die für die Verarbeitung des Glases zu dem gewünschten Produkt nötige Temperatur erhält.
• Ein bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der Kanal oder die Kanäle in Seitenbereichen des Läutergefäßes in dieses eintreten, an einer Stelle zwischen der Endwand des Läutergefäßes (upstream end wall) und der Quellzone. Eine solche Gestaltung vermindert die Möglichkeit, daß neu eingeführtes Material direkt in den untersten Strom im Läutergefäß gezogen wird. Vorteilhaft sieht man zwei einander gegenüber angeordnete Kanäle vor, aber es wurde gefunden, dar auch eine asymmetrische Gestaltung mit einem einzelnen Seitenkanal befriedigend betrieben werden kann.
Die Zeichnungen
• Fig. 1 zeigt von oben einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei Kanälen, die ein Läutergefäß beschicken.
• Fig. 2 zeigt von der Seite einen Querschnitt der Ausführungsform der Fig. 1, längs der Linie 2-2 in Fig. 1.
• Fig. 3 zeigt den Querschnitt derselben bevorzugten Ausführungsform, längs der Linie 3-3 in Fig. 1 und zeigt einen bevorzugten Typ eines Verflüssigers, der mit einem der Kanäle verbunden ist.
• Fig. 4 zeigt ein vergrößertes schematisches Bild des linken Teils des Läutergefäßes der Fig. 2 mit den Zirkulationsmustern des geschmolzenen Materials.
• In den Fig. 1 und 2 wird ein Läutergefäß 10 und ein Konditioniergefäß 11, verbunden durch die Verjüngungszone 12, dargestellt, alle aus üblichem feuerfestem keramischen Material, wie es normalerweise für Glasschmelzöfen verwendet wird. Das Läutergefäß 10, das Konditioniergefäß 11 und die Verjüngungszone 12 sind ähnlich geformt wie in üblichen Glasschmelzöfen, aber mit wesentlich kleineren Abmessungen und ohne für die Verbrennung von größeren Mengen Brennstoff eingerichtet zu sein. Das Läutergefäß wird vorteilhaft mit Heizvorrichtungen versehen, um das geschmolzene Material 13 auf seine Spitzentemperatur zu bringen und um dazu beizutragen, daß die gewünschten Strömungsmuster innerhalb des Läutergefäßes sich ausbilden. Dazu ist die ausgewählte Ausführungsform mit Elektroden 14 versehen, um elektrischen Strom durch die Schmelze zu leiten und diese durch Widerstandsheizung zu erhitzen. Eine Vielzahl von Elektrodenformen könnte verwendet werden, wobei die bevorzugte Form wie dargestellt zwei Gruppen von doppelten, quergestellten Reihen aufweist.
• Wie in Fig. 1 dargestellt, führen zwei Kanäle 20 und 21 in das Läutergefäß 10 durch die Öffnungen 22 bzw. 23 in Seitenwänden des Läutergefäßes, so daß sich die Kanäle quer zu der Längsrichtung des Läutergefäßes erstrecken.
• In der gezeigten Anordnung sind zwei Kanäle enthalten, aber es sollte verstanden werden, daß eine größere oder eine kleinere Anzahl von Kanälen vorhanden sein könnte, und daß all die Kanäle nicht jederzeit benutzt werden müssen. Das System ist auf diese Weise zu größeren anteilsweisen Veränderungen im Durchsatz befähigt. Jeder Kanal erhält aus jeweils einem zugehörigen Verflüssigungsgefäß 25, 26 zumindest teilweise geschmolzenes Material. Die Verflüssigungsstufe kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist, aber eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist diejenige, die in der vorerwähnten US-A-4,381,934 beschrieben wird, wobei eine Schicht des Ausgangsgemenges als Isolierung innerhalb eines rotierenden Gefäßes wirkt und zusätzliches Gemenge, das auf die isolierende Schicht gegeben wird, durch intensive Hitze schnell verflüssigt wird und durch eine Öffnung im Boden abfließt.
• Eine schematische Darstellung des bevorzugten Verflüssigungsgefäßes wird in Fig. 3 gezeigt. Das Gefäß 25 schließt eine Stahltrommel 30 ein, die von einem kreisförmigen Ring 31 getragen ist, der sich um eine vertikale Achse zu drehen vermag. Ein stationärer Deckel 31 kann mit einer Vielzahl von Brennern, vorzugsweise mit Sauerstoff befeuert, oder anderen Wärmequellen (nicht dargestellt) versehen sein, und der Deckel kann eine Öffnung (nicht dargestellt) haben, durch den Ausgangsgemenge in das Gefäß 25 eingeführt wird. Weitere Einzelheiten des Verflüssigungsprozesses können der US-A-4,381,934 entnommen werden.
• Wenn Gemengematerial zur Glasherstellung in der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung verflüssigt wird, ist das verflüssigte Material, das in den Kanal 20 gelangt, nur teilweise geschmolzen und besteht aus einer im wesentlichen flüssigen Phase, die hauptsächlich das Natrium liefernde Material, wie kalzinierte Soda, einschließt sowie aus einer untergeordneten festen Phase, die hauptsächlich Sandkörner enthält. Das teilweise geschmolzene Material schließt in dieser Stufe auch erhebliche Mengen an Gas ein, das zumeist aus Kohlendioxid aus der Zersetzung der karbonathaltigen Mineralien des Gemenges besteht. Die Temperatur einer typischen Natrium-Kalk-Silizium-Glasschmelze liegt beim Verlassen des Verflüssigungsgefäßes üblicherweise um etwa 270 bis 450ºC (500 bis 800ºF) unterhalb der gewünschten Spitzentemperatur für die Läuterung.
• Je nach dem Typ und der Qualität des hergestellten Glases ist dem verflüssigten Material, das in den Kanal eintritt, wenigstens 75 % bis zu etwa 85 % der gesamten Energie zugeführt worden, die zum Aufschmelzen und zum Läutern erforderlich ist. Dementsprechend müssen der Schmelze nur noch verhältnismäßig kleine Mengen an Energie zugeführt werden, und es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, einen erheblichen Anteil dieser Energie in den Kanälen zuzuführen, bevor die Schmelze in das Läutergefäß mit Konvektionsströmung eintritt. Einige der Ziele des Läutern, z. B. die vollständige Auflösung von Sandkörnern und das Austreiben der Gase aus der Schmelze, können in den Kanälen erreicht werden, aber die Hauptfunktion, die in den Kanälen ausgeübt wird, liegt in der Erhöhung der Temperatur der Schmelze. Die Temperatur wird im allgemeinen so weit erhöht, dar sie etwa in der Hälfte zwischen der Temperatur, mit der das Material in die Kanäle eintritt, und der Spitzentemperatur der Läuterung liegt. Beispielsweise wird ein Glas, das bei 1540ºC (2800ºF) zugeläutert wird, in den Kanälen vorteilhaft auf etwa 1370ºC (2500ºF) erhitzt. Der entscheidende Faktor für die Wahl der Temperatur am Ausgang des Kanals ist die resultierende Einwirkung des Materials aus den Kanälen auf das Zirkulationsmuster innerhalb des Läutergefäßes 10, wie im folgenden erörtert wird. Das Erhitzen des Materials innerhalb der Kanäle kann durch die Elektroden 35 bewirkt werden, wie bei den Ausführungsformen nach den Zeichnungen dargestellt. Erhitzen durch Verbrennung kann zusätzlich oder anstelle der elektrischen Heizung angewandt werden. Die Verweilzeit der Schmelze in den Kanälen braucht nur so bemessen zu werden, daß das Erhitzen stattfindet. Jeder Kanal ist also erheblich kleiner in seinen Abmessungen als das Läutergefäß, und die Kanäle sind vorzugsweise eng, um die Nähe der Schmelze zu den Wärmequellen und damit minimalen Wärmeverlust zu gewährleisten. Eine erhöhte Schwelle 36 kann beim Eintritt jedes Kanals in das Läutergefäß vorgesehen werden, um dazu beizutragen, dar nur genügend erhitztes Material aus dem Kanal in das Läutergefäß gelangt und um den Eintritt des Materials aus dem Kanal in einer vorbestimmten Höhe im Läutergefäß zu bewirken. Auch eine Abziehvorrichtung 37 kann in der Nähe des Austritts des Kanals vorhanden sein, um übermäßigen Schaum oder anderes schwimmendes Material daran zu hindern, in das Läutergefäß überzutreten.
• Ein typisches Zirkulationsmuster wird in der schematischen Darstellung eines Läutergefäßes in Fig. 4 gezeigt. Eine Zone 40 mit aufsteigender Strömung (die "Quellzone" oder der "heiße Punkt") wird durch die thermischen Bedingungen in einer Zone in einem Abstand von der Rückwand 41 des Läutergefäßes geschaffen. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden die thermischen Bedingungen durch Erhitzen vorwiegend mittels der Elektroden 14 erzeugt. Zusätzlich oder alternativ können Verbrennungsvorrichtungen oberhalb der Schmelze 13 dem Läutergefäß Hitze zuführen. Das Einfließen von relativ kühlem Material in der Nähe der Rückwand 41 und die zusätzlichen Wandoberflächen bringen eine Kühlwirkung auf die Schmelze hervor, die wiederum eine absteigende Strömung 48 verursacht. Diese absteigende Strömung zusammen mit der aufsteigenden Strömung in der Quellzone 40 erzeugt eine Zirkulationszelle zwischen der Rückwand und der Quellzone entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Dieses Muster ist wünschenswert, weil es die Verweilzeit des neu in das Läutergefäß eingeführten Materials erhöht und die Wahrscheinlichkeit vermindert, daß neu eingeführtes Material direkt in den Strom 42 gelangt, der aus dem Läutergefäß ausfließt. So besteht für jeden Anteil der Schmelze eine größere Wahrscheinlichkeit, voll geläutert zu werden, bevor sie in den Produktstrom gelangt. Zusätzlich hilft der rückwärts fließende Strom 43 an der Oberfläche zu verhindern, dar Schaum und andere schwimmende Inhomogenitäten in den Produktstrom 42 treiben. In ähnlicher Weise ist ein entgegengesetzt zirkulierendes Muster unterhalb der Quellzone vorhanden einschließlich eines Rückflusses längs des Bodens von relativ kaltem Material vom Konditionierer 11.
• Wenn verflüssigtes Material direkt vom Verflüssiger 25 oder 26 in das Läutergefäß gelangte, würde die verhältnismäßig niedrige Temperatur des Materials dazu führen, daß dieses auf den Boden des Läutergefäßes sinkt, wo wahrscheinlich eine erhebliche Menge sich mit dem Strom 44 am Boden vereinigen würde. Dies wäre unerwünscht, weil eine erhebliche Tendenz besteht, dar das Material aus dem Bodenstrom 44 einen Weg nimmt, der dem Strom 45 entspricht, nämlich durch den dem Auslaß zugewandten Bereich der Quellzone und in den ausfließenden Strom 42 hinein. Das Ergebnis wäre ein kurzgeschlossener Weg durch das Läutergefäß und wäre eine unerwünscht kurze Verweilszeit für unzulässig große Anteile des Materials, was zu ungenügender Läuterung und Verminderung der Produktqualität führen würde. Durch Erhitzen des Materials nach der Verflüssigung und vor dem Eintritt in das Läutergefäß kann die Höhe, in der das Material in die Zirkulationszelle eintritt, mit Hilfe von thermischer Schwimmkraft (thermal buoyancy) geregelt werden. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der bevorzugte Weg für Material, das vom Kanal 22 einfließt, der zentrale Teil der Zirkulationszelle an der Rückwand, wobei das neue Material einem Weg folgt, der dem Strom 46 ähnelt, am meisten bevorzugt mit einem anfänglichen Rückwärtsfließen, um dann oberhalb des Grundstromes 44 der Quellzone zuzufließen, wo ein erheblicher Teil des Stromes infolge seiner höheren Temperatur einen umgekehrten Weg 47 einschlägt, noch vor der Quellzone selbst. So wird ein überwiegender Anteil des Materials nach der ersten Passage in die Rezirkulationszelle an der Rückwand zurückgeführt, und sehr wenig gelangt in den vorwärts fließenden Anteil 45 der Ströme in der Quellzone. Das Ergebnis ist eine größere durchschnittliche Verweilzeit im Läutergefäß und daraus resultierend ein höherer Grad von Läuterung für ein gegebenes Volumen des Läutergefäßes, so daß die Größe des Läutergefäßes gegenüber den üblicherweise erforderlichen Größen erheblich verkleinert werden kann.
• Übermäßiges Erhitzen des Materials in den Kanälen 21 oder 22 kann jedoch zu nachteiligen Fließmustern führen, wodurch das Material an der Oberfläche der Schmelze 13 in das Läutergefäß eintritt und direkt in Richtung auf den Auslaß fließt und so dem rückwärts gerichteten Strom 43 entgegenwirkt und die Zirkulation in der Zelle an der Rückwand unterdrückt. Als Ergebnis würde die thermische Barriere gegen den Eintritt von ungeläutertem Material im Kurzschluß direkt in den Ausgangsstrom 42, die durch die Quellzone 40 gegeben ist, verschwinden. Aus diesen Gründen wird es bevorzugt, daß das Material, das aus den Kanälen austritt, eine Temperatur besitzt, die etwa in der Mitte zwischen der Temperatur liegt, mit der es in die Kanäle eintritt, und der Spitzentemperatur bei der Läuterung. Anders ausgedrückt, eine bevorzugte Temperatur am Kanalausgang ist bei der Behandlung von Natrium-Kalk- Silizium-Glas etwa 110 bis 220ºC (200 bis 400ºF) unterhalb der Spitzentemperatur bei der Läuterung.
• Weil es wünschenswert ist, dafür zu sorgen, dar das neu in das Läutergefäß eingeführte Material in recht erheblichem Umfang in Richtung auf die Rückwand wandert, ist es ein bevorzugtes Merkmal der gegenwärtigen Erfindung, daß die Öffnung oder Öffnungen 22, 23, die in das Läutergefäß führen, einen Abstand von der Rückwand 41 halten. Beispielsweise wurde es als vorteilhaft befunden, die Öffnungen auf etwa einem Drittel bis zu der Hälfte der Distanz zwischen der Rückwand 41 und der Quellzone 40 anzubringen.
• In dem Konditionierer 11 läßt man das Material auf eine Temperatur abkühlen, die für die Herstellung des gewünschten Produktes, wie Flachglas, geeignet ist. Für Flachglas auf Basis Natrium-Kalk-Siliziumdioxid liegt die Verarbeitungstemperatur üblicherweise im Bereich von 1040 bis 1150ºC (1900 bis 2100ºF).
• Die Größe eines Schmelzofens wird beeinflußt durch die beabsichtigte Durchsatzkapazität. Das verweilende Volumen an geschmolzenem Material liegt bei einem konventionellen Schmelz- und Läuterofen für Flachglas (einschließlich der Konditionier-Sektion) üblicherweise bei dem Zwei- bis Dreifachen des täglichen (24 Stunden) Durchsatzes an Glas. Es ist ein Anzeichen für die Wirksamkeit der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung, daß das verweilende Volumen an geschmolzenem Glas im Läutergefäß 10 und im Konditioniergefäß 11 weniger als das Zweifache des täglichen Durchsatzes sein kann, vorzugsweise weniger als das 1,5- fache, und eine besondere Ausführungsform ist entworfen worden, bei der das verweilende Volumen etwa gleich dem beabsichtigten maximalen täglichen Durchsatzes ist.
• Andere Variationen und Abänderungen, wie sie für den Fachmann selbstverständlich sind, liegen innerhalb des Umfanges der Patentansprüche.

Claims (15)

1. Verfahren zum Herstellen von Glas oder dergleichen, wobei Gemengematerial zu einem unvollständig geschmolzenen Zutand in einem ersten Behälter (25, 26) verflüssigt wird, aus dem dieses unvollständig geschmolzene Material in ein getrenntes Läutergefäß (10) überführt wird, in dem ein Volumen des schmelzenden Materials gehalten und weiter erwärmt wird, um das Material zu läutern, während das Material in einem bestimmten Muster durch thermische Konvektion zirkuliert, geläutertes Material vom Auslaßende des Läutergefäßes (10) abgezogen wird und wobei das Konvektionsmuster eine Quellzone (40) von aufsteigenden Strömen in Abstand von dem Auslaßende und einem gegenüberliegenden hinteren Ende (41) des Läutergefäßes (10) und einen nach rückwärts gerichteten Oberflächenstrom (43) aus der Quellzone (40) zum hinteren Ende (41) aufweist, gekennzeichnet durch Einführen des Materials in das Läutergefäß (10) an einer Stelle zwischen der Quellzone (40) und dem hinteren Ende (41) und Steuern der Höhe, an der das Material in die Kreislaufzelle im Läutergefäß (10) eintritt, durch Erwärmen des Materials in mindestens einem Kanal (20, 21), nachdem es verflüssigt ist und ehe es so in das Läutergefäß (10) eingeführt wird, daß es direkt in den nach rückwärts gerichteten Strom (43) in den zentralen Teil des hinteren Endes der Kreislaufzelle eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Material von mindestens einem sich horizontal erstreckenden Kanal (20, 21) ,mit relativ geringer Breite aufgenommen wird, in dem-seine Temperatur erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus dem Kanal oder einer Vielzahl von Kanälen (20, 21) in das Läutergefäß (10) quer zum nach rückwärts gerichteten Strom (43) fließt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material im Inneren des Läutergefäßes (10) durch Heizeinrichtungen auf eine höhere Temperatur gebracht wird als die Temperatur, die dem Material in dem (den) Kanal (Kanälen) (20, 21) verliehen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Läutergefäß (10) ein wesentlich größeres Materialvolumen gehalten wird als in dem(den) Kanal (Kanälen) (20, 21).

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in zwei oder mehreren Behältern (25, 26) verflüssigt und in das Läutergefäß (10) durch zwei oder mehrere entsprechende Kanäle (20, 21) Überfuhrt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (20, 21) das Material in das Läutergefäß (10) an einander gegenüberliegenden Seiten des Läutergefäßes (10) einführen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß aus dem(den) Kanal (Kanälen) (20, 21) in das Läutergefäß (10) im wesentlichen horizontal ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Soda-Kalk-Silikatglas hergestellt wird und die Temperatur des Materials auf 93º-204ºC (200-400ºF) unter die Spitzentemperatur, die das Glas im Läutergefäß (10) erreicht, erhöht wird.

10. Vorrichtung zum Herstellen von Glas oder dergleichen mit mindestens einem Verflüssigungsbehälter (25, 26), der Einrichtungen zum Zuführen pulverförmigen Gemengematerials in den Behälter, Einrichtungen zum Erwärmen des Innenraumes des(der) Behälters(Behälter) (25, 26) auf eine Verflüssigungstemperatur des Gemengematerials und eine zur Abzugsöffnung hin geneigte, das Gemenge tragende Oberfläche aufweist, einem Läutergefäß (10) zur Aufnahme des geschmolzenen Materials aus dem(den) Verflüssigungsbehälter(n) (25, 26) mit einer Rückwand (41), einer Auslaßöffnung in einer Endwand, die in Längsrichtung in Abstand von der Rückwand (41) angeordnet ist, mit sich längs erstreckenden Seitenwänden und Einrichtungen (14) zum Erwärmen der Läutergefäßes (10), die Einrichtungen zum Erwärmen des geschmolzenen Materials auf seine Spitzentemperatur zum Ausbilden einer Quellzone (40) mit aufsteigenden Strömen in dem Läutergefäß (10) und absteigenden Strömen (48) in der Nähe der Rückwand (41) einschließen, gekennzeichnet durch mindestens einen horizontal verlängerten Kanal (20, 21) unter der Abzugsöffnung des (der) Verflüssigungsbehälter(s) (25, 26), der(die) eine wesentlich kleinere Fläche als das Läutergefäß (10) aufweist (aufweisen) und einen Durchgang für das von dem(den) Verflüssigungsbehälter(n) (25, 26) erhaltene geschmolzene Material zu dem Läutergefäß (10) schafft(schaffen), Einrichtungen ß5) zum Erwärmen des verflüssigten Materials in dem(den) Kanal(Kanälen), wobei das Läutergefäß (10) in Verbindung mit dem (den) Kanal (Kanälen) (20, 21) steht, um ,das aus dem(den) Kanal (Kanälen) (20, 21) Abgezogene in einer Höhe zwischen der Rückwand (41) und der Quellzone (40) aufsteigender Ströme in das Läutergefäß (10) einzubringen, wobei die Auslaßöffnung des Läutergefäßes (10) in Abstand von dem (den) Kanal (Kanälen) (20, 21) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kanal (20, 21) durch eine Öffnung in einem Seitenwandteil in Verbindung mit dem Inneren des Läutergefäßes (10) steht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens ein Kanal (20, 21) quer zur Längsausdehnung des Läutergefäßes (10) erstreckt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Verflüssigungsbehälter (25, 26) und mindestens zwei Kanäle (20, 21) mit dem Läutergefäß (10) verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des (der) Kanals (Kanäle) (20, 21) zum Läutergefäß (10) sich über dem Boden des Läutergefäßes (10) in diesem Bereich befindet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Kanal (Kanäle) (20, 21) mit elektrischen Heizeinrichtungen versehen ist (sind).