DE3814425C2 - Kontinuierlicher Glasschmelzwannenofen und Verfahren zum Herstellen von Glas - Google Patents
Kontinuierlicher Glasschmelzwannenofen und Verfahren zum Herstellen von GlasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlichen Glasschmelzwannenofen mit einer
Schmelzkammer mit einer Wanne und einem mit Heizeinrichtungen ausgestatte
ten Überbau für das Aufnehmen und Schmelzen rohen Gemengematerials, einer
gesonderten Läuterkammer, die auch eine Wanne und einen mit Heizeinrichtun
gen ausgestatteten Überbau hat, einem versenkten Durchlaß, der die Verbindung
zwischen den unteren Teilen der Schmelz- und Läuterwanne herstellt, und einer
Konditionierwanne zur Aufnahme der Schmelze aus der Läuterwanne.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von Glas unter
Verwendung eines oben genannten kontinuierlichen Glasschmelzwannenofens,
bei dem Rohmaterial als Gemenge dem kontinuierlichen Glasschmelzwannenofen
zugeführt wird, wobei das Rohmaterial in der Schmelzwanne geschmolzen und
die Schmelze der Läuterwanne über den versenkten Durchlaß zugeleitet wird und
die Schmelze in der Läuterwanne zu deren Entgasung erwärmt wird und
schmelzflüssiges, geläutertes Glas der Konditionierwanne zugeführt und dort auf
eine gewünschte Arbeitstemperatur gebracht wird.
Bei der Herstellung von Glas in industriellen Maßstab stellen sich verschieden
artige Probleme. Unter diesen Problemen sind zu nennen die Wirtschaftlichkeit
hinsichtlich der Heizkosten und das Problem, ein richtig geläutertes, blasenfreies
Glas zu erhalten.
Es ist natürlich wohlbekannt, daß wirtschaftliche Größen möglich sind und daß
ein Schmelzofen irgendeiner gegebenen Größe am wirtschaftlichsten dann ist,
wenn er bei seiner Auslegungsproduktionsrate betrieben wird. In der folgenden
Beschreibung wird angenommen, daß jeder hier genannte Ofen
bei einer gegebenen höchstwirtschaftlichen Produktionsrate
betrieben wird.
Es ist bekannt, daß die Reaktionen, die zwischen den
Bestandteilen des rohen Gemenges während des Schmelzens
stattfinden, dazu führen, daß eine erhebliche Menge an
Oberflächenschaum auf der Schmelze sowie Gasblasen innerhalb
der Schmelze verbleiben. Ebenfalls ist bekannt, daß zum
Läutern des Glases, d. h., zur Sicherstellung, daß im
wesentlichen keine Blasen in der Schmelze bleiben, die für
den Formvorgang abgezogen wird, Temperaturen erforderlich
sind, die erheblich höher als die liegen, die in der Tat zum
Schmelzen von Glas notwendig sind.
Klassische Glasschmelzöfen verfügen über eine einzige Wanne,
in welcher Schmelzen und Läutern stattfindet. Material in
der Wanne wird von oben durch Brenner erwärmt; die Wanne
nimmt eine schmelzflüssige Male auf, die am Aufgabeende der
Wanne überdeckt wird durch nicht geschmolzenes oder nur
teilweise geschmolzenes Gemengematerial sowie durch Schaum.
Irgendwo nahe der Mitte der Wanne wird sich ein Punkt der
sogenannte "Hot-Spot" (Quellpunkt) befinden, wo die Schmelze
ihre höchste Temperatur, also die geringste Dichte hat. Es
stellt sich also eine"Quellzone" aufsteigender Ströme
innerhalb der Schmelze ein. An den Wandungen der Wanne
befindet sich die Schmelze in ihrem kühlsten Zustand; es
gibt dort Fallströmungen. Als Ergebnis stellt sich ein
Oberflächenrückstrom von der Quellzone zum Aufgabe ende der
Wanne ein, der dazu neigt, nicht geschmolzenes Gemenge und
Schaum im anströmseitigen Teil oder der Schmelzzone der
Wanne zu halten, so daß dieses Gemenge und der Schaum nicht
am abströmseitigen Ende der Läuterzone abgezogen werden
können. Diese Strome neigen auch dazu, Wärmeenergie an die
Wandungen der Wanne fortzutragen, wo sie sich verteilt oder
streut; es ist nicht möglich, irgendeinen Grad unabhängiger
Temperaturregelung der Schmelze in den Schmelz- und
Läuterzonen der Wanne vorzunehmen.
Um eine größere Wärmeeinsparung zu erhalten wurden bereits
Vorschläge gemacht, um den Ofen in gesonderte Schmelz- und
Läuterwannen zu unterteilen. Arbeitet man in dieser Weise,
so wird es möglich, einen erheblichen Grad von
Unabhängigkeit bei der Regelung der Temperaturen in den
Schmelz- und Läuterwannen auszuüben. Als Ergebnis kann die
Schmelzwanne bei ziemlich niedrigen Temperaturen, die
niedriger als die liegen, welche in üblichen Öfen
erforderlich sind, betrieben werden, was somit zu
Wärmeeinsparungen führt.
Ein Beispiel für einen solchen Mehrwannenschmelzofen ist in
der französischen Patentschrift 2 550 523 (Saint-Gobain
Vitrage SA) beschrieben. Nach den dort gemachten Vorschlägen
wird Glas vom Boden einer Schmelzwanne durch einen Durchlaß
in die Basis einer gesonderten Läuterwanne geleitet, die als
Kamin ausgestaltet ist, den hinauf die Schmelze in
gleichförmigem aufsteigendem Strom strömt, während sie
erwärmt wird. Die Schmelze geht dann direkt an eine
Konditionierwanne, wo sie auf eine gewünschte
Arbeitstemperatur gebracht wird. Tatsächlich ist die
Hauptwärmequelle sowohl für Schmelzen wie für Läutern des
Glases der elektrische Strom, obwohl gewünschtenfalls
Brenner über dem Läuterkamin dargestellt sind.
Die Kosteneinsparungen lassen sich realisieren, indem man
die vorgenannten Mehrkammerschmelzöfen verwendet. Diese sind
jedoch nur auf Kosten einer Absenkung der Homogenität des
den Ofen verlassenden Glases zu erreichen. Es gibt auch
manchmal die Tendenz, daß das Glas unvollständig entgast.
Die Bildung der Läuterwanne als relativen Tiefkamin und
die Verwendung von versenkt angeordneten elektrischen Heizeinrichtungen, um
einen starken aufsteigenden Glasstrom in diesem Kamin zu erhalten, wie in der
oben genannten franz. Patentschrift 2 550 523 beschrieben, würde diese Nach
teile nicht vermeiden.
Aus der US-A 2 512 761 ist eine Lösung zur Herstellung von Glas bekannt, bei
der das geschmolzene Glas aus einer Schmelzkammer unter einer Trennwand
hindurch in Richtung auf eine Läuterkammer abläuft. Von dort läuft es über eine
Schwelle in eine Konditionierzone. Im vorderen Teil der Läuterkammer wird das
Glas durch im Überbau angeordnete Brenner und durch durch Elektroden unter
dem geschmolzenen Glas erhitzt. Dabei soll die Bildung von Zirkulationsströmun
gen wegen der mangelnden Kontrollmöglichkeit vermieden werden. Daher
werden die Abmessungen des Bassins nicht allzu groß gewählt und es wird
vorgeschlagen, den Abfluß des geschmolzenen Glases zu kanalisieren. In der
Konditionierzone soll das Glas gleichmäßig auf eine zum Formen ideale Tempera
tur abgekühlt werden. Die schnelle Abkühlung des Glases verhindert jedoch, daß
ausreichend Luftblasen entfernt werden können. Auch die durch den Brenner
erzeugte heiße Atmosphäre ist nicht notwendigerweise ausreichend, um das
Glas an der Oberfläche auf einer genügend hohen Temperatur zu halten, um das
Glas zu läutern. Ein vollständiges Läutern des Glases ist bei dieser Anordnung
somit nur schwer möglich.
Die GB-A 250 536 beschreibt einen Ofen mit verschiedenen Abteilungen. An
eine Schmelzkammer schließt sich eine Läuterkammer an, die aus zwei Teilen
besteht. Der erste Teil wird durch einen oder mehrere Kanäle gebildet, in denen
das die Schmelzkammer verlassende Glas aufgeheizt wird. Der zweite Teil wird
durch mehr oder weniger ausgedehnte Zonen gebildet. Diese durchläuft das Glas
in dünnen Schichten und wird mittels eines Brenners auf eine erhöhte Tempera
tur gebracht, bevor das Glas in eine kühlere Abteilung gelangt. Bei dieser Aus
führung der Läuterkammer ist es unmöglich, daß sich eine Quellzone bildet und
daß es zu gerichteten Strömungsbewegungen kommt. Daher kommt es nicht zu
einer Zirkulation der Schmelze in diesem Bereich, welche das Läutern und die
Durchmischung der Schmelze begünstigen würde. Insgesamt sind die hier
beschriebenen Vorrichtungen veraltet und erlauben heute nicht mehr eine wirt
schaftliche Produktion von Glas.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein
Verfahren zum Herstellen von Glas anzugeben, welche die wirtschaftliche Produk
tion von Glas einer gegebenen Zusammensetzung und Qualität erleichtert.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch einen kontinuierlichen
Glasschmelzwannenofen gelöst, wie er in Anspruch 1 angegeben ist.
Solch ein Ofen erleichtert die wirtschaftliche Herstellung
von Glas einer gegebenen Zusammensetzung und Qualität,
beispielsweise nach einem Verfahren der vorbeschriebenen
Art. Die Ofenkonstruktion ermöglicht eine kontrollierte
Zirkulation von Schmelze, die in der anströmseitigen Zelle
der Läuterwanne enthalten ist, was günstig für das Läutern
des Glases ist. Auch kann solch ein Ofen ziemlich leicht
gebaut werden. Beispielsweise im Gegensatz zu dem in der
französischen Patentschrift 2 550 523 (Saint-Gobain Vitrage
SA) offenbarten Ofen können im wesentlichen der gesamte Ofen
einschließlich der Schmelzwanne, der Läuterwanne und der
Konditionierzone bei auf der gleichen oder fast der gleichen
Zone befindlicher Sohle konstruiert werden. Da der Ofen nach
der französischen Patentschrift 2 550 523 einen vertikalen
Läuterkamin erfordert, ist es notwendig, daß die Sohlen der
Schmelz- und Konditionierzonen auf sehr unterschiedlichen
Niveaus sich befinden und dies wiederum erfordert
wesentliche zusätzliche Arbeit beim Aufbau der
Trägerkonstruktion für die Konditionierzone (und jede
Formvorrichtung strömungsabwärts hinter der
Konditionierzone), was nicht für die Konstruktion eines
Wannenofens nach der Erfindung erforderlich wird.
Vorzugsweise beträgt die mittlere Tiefe der anströmseitigen
Zelle der Läuterwanne weniger als die Länge dieser Zelle.
Dies begünstigt die Bildung eines kontinuierlichen Musters
zirkulierender Ströme in einer Schmelze im anströmseitigen
Teil dieser Zelle; weiterhin wird eine Läuterung und
Homogenisierung der Schmelze in diesem Bereich begünstigt.
Vorzugsweise ist die mittlere Länge der anströmseitigen
Zelle der Läuterwanne wenigstens gleich der Hälfte ihrer
mittleren Breite. Bevorzugt ist diese Querschwelle unter
Abstand von der anströmseitigen Stirnwand der Läuterwanne um
ein Stück angeordnet, das wenigstens gleich der mittleren
Breite der anströmseitigen Läuterzelle ist. Die Einhaltung
von einem oder zweien dieser Merkmale hat einen günstigen
Einfluß auf das Muster der Strömungen in der Schmelze in
diesem Bereich der Läuterwanne. Platz für eine adäquate
Erwärmung dieser Schmelze wird möglich, ohne daß die die
Schmelz- und Läuterkammern trennende Wandstruktur solcher
übermäßigen Wärme ausgesetzt wird, wie sie nicht notwendig
sein würde, um die Lebensdauer aufgrund von Erosion zu
verkürzen.
Vorzugsweise ist die mittlere Höhe der Querschwelle oberhalb
der Sohle der abströmseitigen Zelle der Läuterwanne
wenigstens gleich 3/5tel der mittleren Tiefe der
abströmseitigen Zelle. Eine Schwelle solcher Höhe ist
günstig für stabilisierende Strömungsmuster und zur
Erzeugung einer günstigen Läuterung der darüber fliegenden
Schmelze.
Vorzugsweise ist der Läuterkammerüberbau mit
Heizeinrichtungen versehen, die, als Gruppe angesehen, näher
an der Querschwelle als am anströmseitigen Ende dieser
Kammer angeordnet sind. Dies ist eine sehr einfache Art und
Weise für die erforderlichen Heizeinrichtungen zu sorgen.
Solche Heizeinrichtungen können natürlich durch andere
Heizeinrichtungen gewünschtenfalls ergänzt werden,
beispielsweise mittels Heizelektroden, die in die
Läuterwanne hineinreichen.
Vorteilhaft ist eine solche Heizeinrichtung angeordnet, um
oberhalb dieser Querschwelle fließendes Material zu
erwärmen. Dies ist günstig, um ein Erwärmen und Läutern
eines vorwärts fliegenden Oberflächenstroms der Schmelze,
die quer über die Schwelle fließt, zu begünstigen.
Vorzugsweise befindet sich die Sohle wenigstens eines Teils
der Schmelzwanne auf einem höheren Niveau als die Sohle
wenigstens eines Teils der Läuterwanne. Dies ermöglicht die
Verwendung einer Schmelzkammer kleinerer Kapazität, die zu
einer günstigen Einsparung im Brennstoffverbrauch führt,
während gleichzeitig ein Maß des Schutzes an der Sohle der
anströmseitigen Zelle der Läuterwanne gegen eine Überhitzung
und Erosion aufgrund der Tiefe der Schmelze, die im Betrieb
darüber vorgesehen ist, möglich wird.
Vorteilhaft steht der Durchlaß mit der anströmseitigen
Läuterzelle über einen ansteigenden Strömungsweg in
Verbindung. Dies ist wirksam bei der Verhinderung von
Rückströmen, die stromaufwärts von der Läuterzelle zurück in
die Schmelzwanne führen und ist daher günstig für eine
Wärmeeinsparung, und auch zur Begünstigung einer schnelleren
Umschaltung von der Herstellung von Glas der einen
Zusammensetzung auf Glas einer anderen Zusammensetzung.
Nach gewissen solcher Ausführungsformen bevorzugt man, daß
der Durchlaß sich unterhalb des Niveaus der Sohle der
Läuterwanne befindet. Es ist ganz einfach, das Niveau der
Sohle des Ofens über den ziemlich kleinen zur Bildung eines
solchen Durchlasses notwendigen Bereich abzusenken.
Zusätzlich zum günstigen Effekt auf das Strömungsmuster der
Schmelze zwischen der Schattenwand und der Querschwelle, wie
vorher aufgezeigt, ermöglicht eine Absenkung des Niveaus des
Durchlasses in dieser Weise es, daß das den Durchlaß
bildende Feuerfestmaterial auf einer niedrigeren Temperatur
gehalten wird, wodurch das Feuerfestmaterial gegen Erosion
weniger empfindlich wird.
Zusätzlich kann eine zweite Schwelle gegen
das anströmseitige Ende der Läuterwanne vorgesehen sein.
Solch eine zweite Schwelle kann sehr leicht eingebaut werden
und kann einen ähnlichen günstigen Einfluß auf das
Strömungsmuster der Schmelze haben. Solch eine Schwelle kann
auch dahingehend wirken, den Bereich des Durchlasses gegen
die Heizeinrichtungen in der Läuterzone abzuschatten, und so
die Arbeitslebensdauer des die Verengung bildenden
Feuerfestmaterials zu verlängern. Es wird darauf
hingewiesen, daß diese zweite Schwelle selbst ziemlich
starker Wärme bei Ofenbetrieb ausgesetzt wird; so sollte ein
ziemlich hochgradiges Feuerfestmaterial benutzt werden. Auch
kann die Verwendung solch einer Schwelle die Wirkung haben,
daß die Temperatur der längs des Bodens der anströmseitigen
Läuterzelle zwischen den beiden Schwellen fliegenden Ströme
gesteigert wird und es sollte daher beachtet werden, ob es
notwendig wird, diesen Teil der Sohle mit einem höheren
Feuerfestgrad als man dies sonst tun würde, auszustatten.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Heizelektrode zum
Eintauchen in die Schmelze in der anströmseitigen
Läuterzelle vorgesehen. Die Verwendung solch einer Elektrode
ermöglicht eine sehr feine Kontrolle des Musters der
Strömungen in der Schmelze. Insbesondere durch Anordnung
einer solchen Elektrode an oder geringfügig in
Strömungsrichtung vor der Quellzone kann der Ort der
Quellzone besser definiert oder stabilisiert werden, was
eine günstige Zirkulation der Schmelze für Läuterung und
Mischen begünstigt.
Nach gewissen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
sind Einrichtungen vorgesehen, um Gas in die Läuterwanne an
der Quellzone einzuführen. Diese stabilisiert die Quellzone
und hat einen günstigen Einfluß auf das
Strömungszirkulationsmuster in der Schmelze.
Bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Schmelze
durch eine oder mehrere Tauchelektroden erwärmt wird und bei
welchen Gas wie vorgenannt eingeführt wird, bevorzugt man
insbesondere, daß wenigstens eine solche Heizelektrode an
einem Ort vorgesehen wird, der enger an dem anströmseitigen Ende
dieser Zelle als der oder ein Ort einer solchen
Gaseinführungseinrichtung sich befindet. Die Einhaltung
dieses bevorzugten Merkmals hat gezeigt, daß ein besonders
günstiges und stabiles Muster der Strömungsvorgänge
innerhalb der Schmelze in der anströmseitigen Läuterzelle
begünstigt wird.
Die Läuterwanne wird vorteilhaft mit dieser
Konditionierungswanne über eine Verengung verbunden. Solch
eine Verengung ist einfach in der Herstellung; ihre
Verwendung hat einen günstigen Effekt auf das
Strömungsmuster in der Schmelze, insbesondere bei der
Verminderung von Rückströmen und auf die Geschwindigkeit,
mit der eine Änderung von der Produktion von Glas der einen
Zusammensetzung zu einer anderen Zusammensetzung
herbeigeführt werden kann.
Vorzugsweise ist ein Floater am abströmseitigen Ende der
Läuterwanne vorgesehen. Solch ein Floater kann jegliches auf
der Schmelze aufschwimmendes Material daran hindern, in
Strömungsrichtung weiterzuströmen. Wenn solch ein Floater
vorgesehen ist, der in einer Verengung zwischen der
Läuterwanne und der Konditionierwanne positioniert ist, so
kann er kürzer ausgestaltet werden, als wenn er in der
Läuterwanne selbst angebracht wäre.
Vorzugsweise ist der Planbereich der Läuterwanne wenigstens
so groß wie der der Schmelzwanne. Die Einhaltung dieses
Merkmals hat sich als besonders günstig für die
wirtschaftliche Herstellung gut geläuterten Glases erwiesen.
Die Erfindung ist besonders geeignet für die Herstellung einer Schmelze hoher
Qualität, welche geeignet ist, beispielsweise nach einem Floatprozeß Flachglas
oder Scheibenglas herzustellen. Nach bevorzugten Ausführungsformen wird die
Konditionierwanne zum Zuführen schmelzflüssigen Glases daher an eine Float
kammer angeschlossen.
Alternativ oder zusätzlich bevorzugt man, daß diese Konditionierwanne verbun
den wird, um schmelzflüssiges Glas einer Ziehmaschine zuzuführen. Diese
Ausführungsformen sind besonders geeignet für die Herstellung von Flachglas,
welches dünner als üblicherweise nach dem Floatverfahren hergestelltes Glas ist.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen
von Glas unter Verwendung eines Glasschmelzwannenofens gemäß Anspruch 1
gelöst, wie es in Anspruch 20 angegeben ist.
Durch die Einhaltung der Maßnahme nach der Erfindung wird die wirtschaftliche
Herstellung von Glas einer gewissen Zusammensetzung und Qualität erleichtert.
Aufgrund des Vorhandenseins dieser Quellzone in der anströmseitigen Läuter
zelle stellt sich eine ziemlich wohldefinierte Zirkulation der Schmelze innerhalb
dieser Zelle ein. Dies begünstigt auch ein gutes Durchmischen der Schmelze in
diesem Bereich. Weiterhin ist es wahrscheinlich, daß
Oberflächenrückströme erzeugt werden, um in Anströmrichtung
über Teile der Oberfläche der Schmelze in der anstömseitigen
Läuterzelle zu strömen. Sämtliche Ströme würden dahingehend
wirken, den auf der Schmelze treibenden Schaum zu zwingen,
in Abströmrichtung über die Querschwelle gegen die
Konditionierwanne zu strömen. In Abströmrichtung über die
Querschwelle fliegende Schmelze befindet sich ziemlich nahe
der Quellzone und so eng am heißesten Teil der Wanne, und
zwar wegen der relativen Flachheit von Schmelze über der
Schwelle; alle Restblasen in der Schmelze können ziemlich
leicht entweichen. Für eine gegebene Zusammensetzung und
Qualität des in der Herstellung befindlichen Glases kann das
Verfahren durchgeführt werden, indem die Wanne bei einer
niedrigeren Temperatur als sonst erforderlich sein würde und
somit wirtschaftlicher betrieben wird.
Wegen des Strömungsmusters der Schmelze im anströmseitigen
Teil der Läuterwanne läßt sich eine größere
Blasenpopulation in der die Läuterwanne speisenden Schmelze
tolerieren. Somit kann die Schmelzwanne kühler für eine
gegebene Zusammensetzung und Glasqualität betrieben werden,
was zu weiteren Einsparungen führt.
Ein weiterer Vorteil in der Herstellung von Glas nach dem
Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß dadurch das
Umschalten von der Produktion von Glas einer
Glaszusammensetzung in Glas einer anderen Zusammensetzung
erleichtert wird. Da der Ofen in gesonderte Schmelz- und
Läuterkammern unterteilt ist und weil die Läuterkammersohle
mit einer Schwelle versehen ist, werden in der Schmelze
unterschiedliche Zirkulationsmuster aufgebaut, mit dem
Ergebnis, daß dann, wenn die Gemengezusammensetzung
gewechselt wird, beispielsweise von einem Gemenge zur
Herstellung von Klarglas auf eines zur Herstellung von
Farbglas, der Wechsel in der Zusammensetzung in der
Schmelze dazu führt, schneller als sonst stattzufinden; die
Menge von Abfallglas einer Zwischenzusammensetzung wird so
reduziert. Zu beachten ist, daß dieses Abfallglas einer
Zwischenzusammensetzung oft schwierig genutzt werden kann,
selbst als Scherben zum Wiedereinschmelzen. Wenn dieses
Abfallglas als Scherben verwendet werden soll, muß
notwendige Sorgfalt eingehalten werden, um die anderen
Bestandteile des rohen Gemenges konstant abhängig von der
variierenden Zusammensetzung der Scherben einzustellen.
Die Gestalt des von der Schmelze in der anströmseitigen
Läuterzelle eingenommenen Volumens hat einen wichtigen
Einfluß auf die Ströme in dieser Zelle. Nach bevorzugten
Ausführungsformen wird das Oberflächenniveau der Schmelze so
eingestellt, daß die Länge der anströmseitigen Läuterzelle
größer als die mittlere Tiefe der Schmelze in dieser Zelle
wird. Die Einhaltung dieses Merkmals ist wichtig für die
Bildung eines kontinuierlichen Musters zirkulierender Ströme
im anströmseitigen Teil dieser Zelle; dies erzeugt eine
Läuterung und Homogenisierung der Schmelze in diesem Bereich.
Vorzugsweise ist die mittlere Länge der anströmseitigen
Läuterzelle wenigstens gleich der Hälfte ihrer mittleren
Breite und vorzugsweise befindet sich diese quer laufende
Schwelle unter Abstand von der anströmseitigen Stirnwand des
Läutertanks, und zwar um ein Stück, das wenigstens gleich
der mittleren Breite der anströmseitigen Läuterzelle ist.
Durch Einhaltung von einem oder beider dieser Merkmale ist
der durch die anströmseitige Stirnwand der Läuterwanne an
der Quellzone überspannte Winkel geringer als er sonst sein
würde. Als Ergebnis bilden irgendwelche
Oberflächenrückströme, die von der Quellzone gegen die
anströmseitige Stirnwand der Läuterwanne gehen, einen
spitzeren Winkel mit der Längsrichtung des Ofens; sie haben
somit einen verbesserten Rückhalteeffekt auf irgendeinen
Schaum auf der Schmelze in der Läuterwanne und versuchen,
sie gegen die Wand, die anströmseitige Stirnwand der
Läuterzelle unter Stauen zu drücken, so daß sie nicht zur
Konditionierwanne strömen kann.
Bevorzugt ist, daß das Niveau der Oberfläche der Schmelze so
eingestellt wird, daß die mittlere Tiefe der Schmelze
oberhalb dieser Querschwelle höchstens gleich zwei Fünftel
der mittleren Tiefe der Schmelze in der abströmseitigen
Läuterzelle wird. In Betrieb stellt sich leicht ein
Rückstrom schmelzflüssigen Glases ein, der von der
abströmseitigen Läuterzelle über die Querschwelle und in die
anströmseitige Läuterzelle zurückströmt. Dieser Rückstrom,
der selbst von der Konditionierwanne geht, kann aus Glas,
welches kühler als das ist bestehen, welches eine
Vorwärtsströmung abströmseitig von der anströmseitigen
Läuterzelle bildet. Als Ergebnis wird die vorwärts
gerichtete Strömung, die über die Querschwelle strömt, dazu
neigen, in einer Oberflächenschicht begrenzt zu werden, die,
durch die Einhaltung dieses bevorzugten Merkmals eher
kleiner als zwei Fünftel der Tiefe dem Schmelze in der
abströmseitigen Läuterzelle ist. Da die diese
Vorwärtsströmung speisende Schmelze von der ziemlich engen
Quellzone im heißesten Teil der Läuterwanne kommen muß,
wird dieser Vorwärtsstrom selbst stark beheizt und ein
starkes Heizen einer ziemlich dünnen Oberflächenschicht ist
äußerst günstig zum Läutern der Schmelze.
Der Ofen kann elektrisch unter Verwendung von in die
Schmelze tauchenden Elektroden und/oder Brennern erwärmt
werden, die Wahl ist von Zweckmäßigkeit und
Wirtschaftlichkeit abhängig. Nach den bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung wird die Läuterwanne
wenigstens zum Teil durch Heizeinrichtungen erwärmt, die die
Schmelze stärker an einem Ort gegen das abströmseitige Ende
der anströmseitigen Läuterzelle erwärmen. Dies ist ein sehr
einfacher Weg zur Erzeugung einer Quellzone in der Schmelze
nahe der Querschwelle, ohne daß unzulässig die
Wandkonstruktion erwärmt würde, welche die Schmelz- und
Läuterkammern oder -abteile trennt, und günstig im Einfluß
auf die Beständigkeit dieser Wandkonstruktion gegen Erosion
durch die Schmelze ist. Die Einhaltung dieses Merkmals
begünstigt auch das Erwärmen der über die Querschwelle
fließenden Schmelze.
Vorteilhaft ist die Tiefe der Schmelze in wenigstens einem
Teil der Schmelzwanne geringer als die Tiefe der Schmelze in
wenigstens einem Teil der Läuterwanne. Durch Einhalten
dieses Merkmals kann die Schmelzwanne flacher sein, so daß
sie weniger Schmelze enthalten wird; das Ergebnis ist
Einsparung von Wärme. Natürlich wird der größte Teil wenn
nicht die Schmelze insgesamt in der Schmelzwanne von nicht
geschmolzenem Rohmaterial oder Schaum überdeckt sein. Dies
führt dazu, die Sohle der Schmelzwanne vom Heizeffekt durch
irgendwelche Brenner in der Schmelzkammer abzuschirmen. Die
Läuterwanne andererseits sollte kein nicht geschmolzenes
Material enthalten und irgendwelcher darin befindlicher
Schaum sollte im wesentlichen auf das anströmseitige Ende
begrenzt sein. Eine gewisse Tiefe der Schmelze in der
Läuterwanne ist daher wünschenswert, nicht nur um Platz für
eine günstige Zirkulation der Schmelze zu haben, sondern
auch um ein gewisses Maß der Abschirmung der Läutertanksohle
durch die Schmelze gegen den Einfluß von Brennern über
diesem Tank zu erhalten und so die Tendenz der
Läuterwannensohle durch die Schmelze erodiert zu werden, zu
reduzieren.
Vorteilhaft strömt die Schmelze von der Schmelzwanne in die
Läuterwanne über eine Steigbahn. Diese ist wirksam bei der
Verhinderung von Rückströmen, die von der Läuterwanne zurück
in die Schmelzwanne nach oben strömen. Günstig ist dies für
die Wärmeeinsparung und um ein schnelles Umschalten zwischen
der Herstellung von Gläsern unterschiedlicher
Zusammensetzung herbeizuführen.
In gewissen solchen Ausführungsformen wird die Schmelze
vorteilhaft veranlaßt, von der Schmelzwanne in die
Läuterwanne durch einen Durchlaß zu strömen der sich
unterhalb des Niveaus der Sohle der anströmseitigen
Läuterzelle befindet. Ein Absenken des Niveaus des
Durchlasses führt auf diese Weise dazu, an dem Durchlaß zu
einer gesteigerten Kühlung zu führen: Die Sohle und die
Stirnwandungen des Durchlasses können von der Basis des
Wannenofens vorstehen, so daß sich eine gesteigerte
Wärmestrahlung von den den Durchlaß bildenden feuerfesten
Teilen einstellt. Als Ergebnis wird die in die Läuterwanne
eintretende Schmelze kühler sein; sie wird daher in die
Läuterwanne als vorwärts fließender Bodenstrom eintreten,
der viskoser als die bereits in der Läuterwanne befindliche
Schmelze ist. Die Strömungsdurchsätze und die die Vor- und
Rückströme in der Läuterwanne anströmseitig zur Querschwelle
treibenden Kräfte müssen in Balance sich befinden. Somit
nimmt wegen den Viskositätsunterschieden zwischen den
Strömen in der Schmelze hier der kühlere Bodenstrom mehr
Raum ein und wird den Rückstrom auf eine relativ flache
Oberflächenschicht begrenzen. Der Oberflächenrückstrom wird
daher veranlaßt, schneller zu fliegen. Dies ist günstig zum
Stabilisieren der Stromzirkulation und begünstigt den
Rückstau irgendeines Schaumes gegen die Schmelz- und
Läuterkammer trennende Wandkonstruktion und sorgt für ein
wirksames Läutern der Schmelze.
Alternativ oder zusätzlich kann die Schmelze mit Vorteil
veranlaßt werden, über eine zweite Schwelle zu strömen, die
gegen das anströmseitige Ende der anströmseitigen
Läuterzelle vorgesehen ist. Solch eine zweite Schwelle kann
als Barriere wirken, welche das Volumen des durch den
Oberflächenrückstrom eingenommenen Raums begrenzt und hat
somit den Einfluß, ihre Geschwindigkeit zu erhöhen. Jede
Stromstabilisierung, Schaumrückhaltung und wirksame
Läuterung werden begünstigt. Es muß dafür gesorgt werden,
daß bei Verwirklichung dieses Merkmals jedoch aufgepaßt
wird, da es die Konsequenz hat, daß der gegen die Sohle der
Läuterwanne strömende Vorwärtsstrom sich auf einer erhöhten
Temperatur befindet. Solch eine Temperatursteigerung sollte
nicht so groß sein, daß sich eine unannehmbare Erosion der
Sohle der anströmseitigen Läuterzelle einstellt.
Vorzugsweise wird die Schmelze in der anströmseitigen
Läuterzelle durch wenigstens eine getauchte Elektrode
erwärmt. Die Verwendung solch einer Elektrode hat einen
Einfluß auf die Dichte der Schmelze in ihrer unmittelbaren
Nachbarschaft und ermöglicht so eine sehr feine Kontrolle
des Musters der Strömungen in der Schmelze. Insbesondere
durch Anordnen einer Elektrode an oder geringfügig vor der
Quellzone lädt sich die Anordnung der Quellzone besser
definieren oder stabilisieren, wodurch sich eine günstige
Zirkulation der Schmelze zu deren Läuterung und Mischung
ergibt.
Nach einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
wird Gas in die Schmelze an der Quellzone in der
anströmseitigen Läuterzelle eingeführt. Es scheint etwas
widersprüchlich, Gas in die Schmelze in der Läuterwanne
einzuführen, man muß sich jedoch vergegenwärtigen, daß der
Zweck der Läuterung darin besteht, die ziemlich kleinen
Gasblasen in der Schmelze aufgrund von Schmelzreaktionen
zu entfernen. Sehr viel größere Gasblasen können durch
Injektion eingeführt werden. Selbstverständlich hängen die
die Blasen in der Schmelze veranlassenden Kräfte von der
dritten Potenz des Blasenradius ab, während die diesen
Aufstieg hindernden Kräfte von dem Quadrat ihres Radius
abhängen. Solche injizierten Blasen haben den Effekt, die
Lage der Quellzone zu stabilisieren, die Steigströme dort zu
begrenzen, damit sie in einer mehr fast vertikalen Richtung
und schneller strömen. Dieses Verfahren begünstigt ein
günstiges Muster in der Schmelze zirkulierender Ströme,
wodurch die Schmelze geläutert wird. Diese Gaseinführung ist
auch günstig, wenn die Zeit reduziert werden soll, die
erforderlich ist, um die Zusammensetzung des im
Herstellungsvorgang befindlichen Glases zu verändern.
Nach Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Schmelze
durch eine oder mehrere Tauchelektroden erwärmt wird und bei
denen das Gas wie vorgenannt eingeblasen wird, bevorzugt man
besonders, daß die Schmelze in der anströmseitigen
Läuterzelle durch wenigstens eine Tauchelektrode an einem
Ort erwärmt wird, der sich näher am anströmseitigen Ende der
Zelle als der oder ein Ort, wo das Gas in die Schmelze
eingeführt wird, befindet. Die Einhaltung dieses bevorzugten
Merkmals führte zu einer Begünstigung eines besonders
günstigen und stabilen Strömungsmusters innerhalb der
Schmelze in der anströmseitigen Läuterzelle.
Vorzugsweise wird die Schmelze veranlaßt, von der
Läuterwanne zur Konditionierwanne über einen "Hals" zu
strömen. Dies schafft eine Beengung der Strömung zwischen
der Läuterwanne und der Konditionierwanne, insbesondere bei
der Reduzierung von Rückströmen von der Konditionierwanne
zur Läuterwanne, was günstig für das Strömungsmuster im Ofen
ist. Solch eine Auflage ist von Vorteil, sollte es
wünschenswert sein, von der Produktion von Glas einer
Zusammensetzung auf Glas einer anderen Zusammensetzung
umzuschalten: Diese Umschaltung kann schneller bei
folglicher Einsparung von Abfallglas einer
Zwischenzusammensetzung herbeigeführt werden.
Vorzugsweise wird die Schmelze veranlaßt, von der
Läuterwanne zur Konditionierwanne unter einem Floater
durchzuströmen, der an einem abströmseitigen Ende der
Läuterwanne angeordnet ist. Das Vorhandensein eines solchen
Floaters veranlaßt die in die Konditionierzone einströmende
Schmelze dies von unter der Oberfläche befindlichen Strömen
in der Läuterwanne zu tun und sorgt für eine wirksame
endgültige Sicherheitsgrenze gegen den Eintritt von
Oberflächenschaum in diese Konditionierzone.
Nach den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung wird die Maximaltemperatur des Glases in der
Läuterwanne höher als die Maximaltemperatur des Glases in
der Schmelzwanne gehalten. Dies begünstigt eine
Brennstoffeinsparung insoweit als die Schmelzwanne nicht auf
die hohen für das Läutern des Glases erforderlichen
Temperaturen erwärmt wird.
Vorzugsweise wird die Maximaltemperatur des Glases in der
Läuterwanne auf einem Wert gehalten, der wenigstens 70°
höher als die Maximaltemperatur des Glases in der
Schmelzwanne ist. Dies begünstigt ein schnelles Läutern des
Glases. Tatsächlich wird die Läutergeschwindigkeit erhöht,
wenn die Temperatur in der Läuterwanne gesteigert wird; so
kann für das schnellste Läutern die Wanne bei einer
Temperatur, die so hoch liegt, betrieben werden, als es das
Feuerfestmaterial, aus dem sie gebildet wird, zuläßt. Um
aber Wärmeverluste aus dem Läutertank zu begrenzen, beträgt
diese Temperaturdifferenz vorzugsweise nicht mehr als 300°C.
Es hat sich herausgestellt, daß unter Verwendung irgend
eines gegebenen Ofens und für irgend eine gegebene Qualität
und Zusammensetzung des Glases das Halten eines solchen
Temperaturdifferentials zur größten Brennstoffeinsparung
führt.
Die Erfindung ist anwendbar auf die Herstellung von vielen
unterschiedlichen Glastypen. Die optimalen in den Schmelz-
und Läuterwannen aufrechtzuhaltenen Temperaturen, hängen ab,
von der Art des produzierten Glases. Borsilikatgläser z. B.
erfordern im allgemeinen höhere Temperaturen als
Sodakalkgläser, um die gleiche Qualität zu erreichen.
Allgemeine Aussagen hinsichtlich sämtlicher Glastypen können
jedoch gemacht werden, wenn man sich auf die Temperatur
bezieht, bei der der Logarithmus (zur Basis 10) der
Viskosität des Glases in Poises (10P gleich 1 Pascal·Sekunde)
einen gegebenen Wert z. B. N hat: dies wird
bezeichnet mit dem Ausdruck "die N/Temperatur". In dieser
Beschreibung folgen in Bezugnahme auf die N/Temperatur
Hinweise (in Klammern) auf tatsächliche Temperaturwerte, bei
denen es sich um die entsprechenden Temperaturen für
Sodakalkglas handelt.
Bevorzugt wird die Maximaltemperatur im Läutertank zwischen
2,08 Temperatur (1450°C) und 1,85 Temperatur (1525°C)
gehalten. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt man, daß die
Maximaltemperatur in der Schmelzwanne zwischen der 2,42
Temperatur (1350°C) und der 2,16 Temperatur (1425°C)
gehalten wird. Innerhalb dieser Bereiche wird die im
Läutertank erforderliche Maximaltemperatur in großem Umfang
regiert durch die gewünschte Qualität des in der Herstellung
begriffenen Glases; und die in der Schmelzwanne
erforderliche Maximaltemperatur wird bestimmt sowohl durch
die Glasqualität wie das Vorhandensein oder
Nicht-Vorhandensein von Schmelzbeschleunigern wie
Natriumsulfat, die im Gemenge eingeschlossen sein können.
Wenn beispielsweise Glas zur Herstellung von Floatglas
geschmolzen wird, wäre es wünschenswert, gegen die oberen
Enden der spezifizierten Temperaturbereiche zu arbeiten, für
die Herstellung beispielsweise von Flaschenglas jedoch,
würde es ausreichen, an den unteren Enden dieser
Temperaturbereiche zu arbeiten, insbesondere wenn
Schmelzbeschleuniger in das Gemengematerial eingebracht
werden sollen.
Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, daß die
Maximaltemperatur in einem üblichen Ofen, in welchem Glas
zur Herstellung von Floatglas erschmolzen und in einer
einzigen Wanne geläutert wird, für eine besondere
Gemengezusammensetzung zwischen der 1,85-fachen Temperatur
(1525°C) und der 1,75-fachen Temperatur (1550°C) liegt. Die
Erfindung läßt sich anwenden auf die Herstellung von
Floatglas der gleichen Qualität von der gleichen
Gemengezusammensetzung, während man innerhalb der oben
genannten Temperaturbereiche arbeitet. Somit kann die
Maximaltemperatur in der Läuterzone geringer sein; die in
der Schmelzzone kann auch geringer sein als die, wenn man
nach einem üblichen Verfahren arbeitet; diese reduzierte
Anforderung hinsichtlich höherer Temperaturen führt zu einer
weiteren Brennstoffeinsparung.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist im
wesentlichen die gesamte Oberfläche der Schmelze in der
Schmelzwanne bedeckt durch nicht geschmolzenes und teilweise
geschmolzenes Gemengematerial. Dies sichert die
Konzentration von Wärme im zu schmelzenden Gemengematerial
und vermeidet im wesentlichen das Vorhandensein klarer
Oberflächenbereiche der Schmelze in der Schmelzwanne. Sind
solche Bereiche vorhanden, so gäbe es einen direkten
Strahlungsweg von dem Wannenüberbau zum Feuerfestmaterial,
welches die Sohle der Wanne bildet; dies würde zu einer
Überhitzung dieses Materials führen. Solch eine Überhitzung
würde zu gesteigerten Wärmeverlusten durch die
Schmelzwannensohle führen und würde auch die Nutzlebensdauer
des feuerfesten Sohlenmaterials abkürzen.
Vorzugsweise ist der Planbereich der Läuterwanne wenigstens so groß wie der
der Schmelzwanne. Die Einhaltung dieses Merkmals hat sich als besonders
günstig für die wirtschaftliche Herstellung gut geläuterten Glases gezeigt.
Nach gewissen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird Schmelze
von der Konditionierwanne zu einer Floatkammer geführt. Die Verwendung einer
Floatkammer ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Scheibenglas hoher
Qualität. Alternativ oder zusätzlich kann Schmelze von der Konditionierwanne zu
einer Ziehmaschine geführt werden. Dies ist besonders geeignet für die Her
stellung von Flachglas, welches zu dünn ist, um zweckmäßig nach dem Float
verfahren hergestellt zu werden.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in:
Fig. 1 und 2 jeweils eine geschnittene Draufsicht und Seitenansicht eines
kontinuierlichen Glaswannenschmelzofens nach der Erfindung mit einer
Schmelzkammer, einer Läuterkammer und einer Konditionierkammer;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht im Schnitt durch die Läuterkammer
des Wannenofens nach Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht im Schnitt durch die Läuterkammer einer ersten
alternativen Ausführungsform des Wannenofens;
Fig. 5 und 6 sind jeweils geschnittene Drauf- und Seitenansichten einer
zweiten alternativen Ausführungsform eines Wannenofens;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht im Schnitt einer dritten alternativen Ausführungs
form des Wannenofens;
Fig. 8 und 9 sind jeweils Draufsichten und Seitenansichten
im Schnitt einer vierten alternativen
Ausführungsform des Wannenofens;
Fig. 10 und 11 sind jeweils geschnittene Draufsichten und
Seitenansichten durch eine fünfte alternative
Ausführungsform eines Wannenofens;
Fig. 12 und 13 sind jeweils geschnittene Draufsichten und
Seitenansichten einer sechsten alternativen
Ausführungsform eines Wannenofens; und
Fig. 14 eine geschnittene Seitenansicht einer siebten Aus
führungsform eines Wannenofens.
Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt ein kontinuierlicher
Glasschmelzwannenofen eine Schmelzkammer 1 mit einer Wanne
2, die in Schmelzenströmungsverbindung mit einer Wanne 3
einer Läuterkammer 4 über einen versenkten Durchlaß 5
unterhalb einer Wandkonstruktion 6 steht, welche die
abströmseitige Stirnwand der Schmelzwanne 2 und die
anströmseitige Stirnwand der Läuterwanne 3 bildet. Auf der
Sohle der Läuterwanne 3, befindet sich eine Querschwelle 7,
welche die Läuterwanne 3 in anströmseitige und
abströmseitige Läuterzellen 8 und 9 unterteilt. Nach dieser
dargestellten Ausführungsform ist die Länge der
anströmseitigen Läuterzelle 8 größer als ihre Tiefe; die
Länge ist auch größer als die Breite der anströmseitigen
Läuterzelle 8. Am abströmseitigen Ende des Läutertanks 3 ist
eine Verengung 10 vorgesehen, die eine Verbindung mit einer
Konditionierwanne 11 herstellt, wenn schmelzflüssiges Glas
abgezogen werden kann und einer nicht dargestellten
Glasformungseinrichtung zugeführt wird. Solch eine
Glasformungseinrichtung kann eine Floatkammer und/oder eine
Flachglasziehmaschine umfassen und tut dies auch
vorteilhaft. Der Auslaß der dargestellten Konditionierwanne
11 ist tatsächlich ausgelegt, um eine Floatkammer zu
speisen. Solche eine Formvorrichtung kann alternativ oder
zusätzlich die Form von ein oder mehreren Walzmaschinen für
die Herstellung von Ornamentglas oder Profilglas sein oder
von Formmaschinen für die Herstellung von Glasflaschen oder
anderem Hohlglas. Die Qualitätsanforderungen für Profil-
oder Ornamentglas und Hohlglas sind aber üblicherweise nicht
so hoch wie die für Tafelglas.
Eine zweite wünschenswert angeordnete Schwelle 12 ist ein
kurzes Stück hinter dem Durchlaß 5 vorgesehen, um eine
aufsteigende Strömungsbahn 13 zu bilden, durch welche die
Schmelze in die Läuterwanne 3 eintritt. Für diesen Zweck ist
die Oberseite der zweiten Schwelle 12 auf einem Niveau
angeordnet, welches höher als die Oberseite des Durchlasses
5 ist.
Das in Fig. 2 dargestellte Schmelzenoberflächenniveau ist in
Fig. 2 durch die Linie 14 angedeutet. Ein Floater 15 ist am
abströmseitigen Ende der Läuterkammer 4 beim Eintritt der
Verengung 10 vorgesehen.
Nach den Fig. 3 und 4 haben die Teile, die, auch in den Fig.
1 und 2 dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen. Die
Fig. 3 und 4, zeigen auch, wie die Wandkonstruktion 6 die
Atmosphären trennt, die durch die Überbauten 16 bzw. 17 der
Schmelz- und Läuterkammern 1 und 4 enthalten sind. Auch ist
der Brenner 18 am abströmseitigen Ende für jede
Schmelzkammer 1 dargestellt; drei Querbrenner 19, 20, 21 in
jeder Läuterkammer 4 sind vorgesehen, von denen der
abströmseitige 21 über der quer verlaufenden Schwelle 7
angeordnet ist. Diese Brenner 19, 20, 21 sind angeordnet, und
eingestellt, um eine Quellzone aufrechtzuerhalten, die durch
den Pfeil 22 in der anströmseitigen Zelle 8 der Läuterwanne
3 dargestellt sind, die sich anströmseitig zur Querschwelle
7, jedoch näher an dieser Schwelle als die Wandkonstruktion
6 befindet.
Nach der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten
Ausführungsform befindet sich die Sohle der Schmelzwanne 1
auf dem gleichen Niveau wie die Sohle 24 der anströmseitigen
Zelle 8 der Läuterwanne 3, anströmseitig zur Querschwelle 7;
dieses Niveau ist geringfügig höher, beispielsweise um etwa
0,3 m als das Niveau der Sohle 25 der Läuterwanne 3 in
Strömungsrichtung hinter der Querschwelle 7, welche
weiterhin die Form der Sohle der Verengung 10 und der
Konditionierzone 11 annimmt.
Im Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung stellt sich
eine Vorwärtsströmung der Schmelze durch den Durchlaß 5 und
die aufsteigende Strömungsbahn 13 hinauf ein. Wegen der
Konfiguration dieser aufsteigenden Strömungsbahn kann sich
im wesentlichen keine Rückströmung von der Läuterwanne 3 zur
Schmelzwanne 2 einstellen, vorausgesetzt, daß die
Läuterwanne heiter als die Schmelzwanne gehalten wird, so
daß die Schmelze in der Läuterwanne weniger dicht als die
bei Eintritt ist. Schmelze, die die aufsteigende
Strömungsbahn 13 hinaufströmt, strömt über die zweite
Schwelle 12 als Unteroberflächenstrom, da sie kühler als die
Schmelze ist, die vorher den Brennern 19 bis 21 ausgesetzt
wurde. Sie wird daher auch einen Fallstrom auf der
abströmseitigen Seite der zweiten Schwelle 12 bilden, welche
eine Vorwärtsströmung der Schmelze in der anströmseitigen
Zelle 8 zwischen den beiden Schwellen bildet und gegen die
Quellzone 22 führt. Da die Schmelze dort am heißesten und am
wenigsten dicht ist, wird sie einen aufsteigenden Strom
bilden, der nach außen in sämtlichen Richtungen quer über
die Oberfläche der Schmelze geht. Ein Teil dieser
Oberflächenströmung wird gebildet durch die
Oberflächenrückströme, welche zurück gegen die
Wandkonstruktion 6 strömen. Der von der Wandkonstruktion 6
an der Quellzone 22 überspannte Winkel ist klar kleiner, je
größer der Abstand hierzwischen ist. Als Ergebnis können die
Oberflächenrückströme, die zurück gegen die Wandkonstruktion
in der dargestellten Ausführungsform gerichtet sind, eine
ausreichende Komponente in Längsrichtung des Ofens haben, um
gegen die Wandkonstruktion jegliche Blasen zurückzustauen,
welche zur Oberfläche der Schmelze in der anströmseitigen
Läuterzelle vor der Quellzone aufsteigen.
Oberflächenrückströme, die zur Wandkonstruktion strömen,
werden geringfügig durch Kontakt mit dieser Wandkonstruktion
und oder durch Kontakt mit Schmelze gekühlt, welche in die
anströmseitige Läuterzelle vom Schmelztank eintritt; sie
werden daher nach unten gehen und sich mit der frisch
eingeführten Schmelze vereinigen und zirkulieren zurück die
Schwelle 12 hinab und längs der Sohle 24 zur Quellzone 22.
Oberflächenströme, die in Strömungsrichtung von der
Quellzone 22 strömen, strömen über die Querschwelle 7 in die
abströmseitige Zelle 9 der Läuterkammer 4 und von dort durch
die Verengung 10 zur Konditionierwanne 11. In der
Konditionierwanne 11 (in Fig. 3 nicht gezeigt) wird die in
Kontakt mit den Seiten- und Stirnwandungen kommende Schmelze
auch gekühlt, um sinkende Ströme zu bilden; diese speisen
die Bodenrückströme, welche längs der Sohle 25 fliegen. Die
Strömung dieser Ströme zurück in die Läuterwanne 3 wird
durch das Vorhandensein der Verengung 10 eingeschränkt;
jedoch wird ein gewisser Anteil Schmelze in diesen Strömen
fließen, um einen aufsteigenden Strom an der Abströmseite
der Querschwelle 7 zu bilden; und diese strömt nach oben
über diese Schwelle und geht nach unten und speist die Basis
der Quellzone 22 vom abströmseitigen Ende. Das Vorhandensein
dieses über die Schwelle gehenden Rückstroms drückt einen
sehr flachen vorderen Oberflächenstrom über die Schwelle, so
daß die Schmelze in diesem Vorwärtsstrom Wärme von dem
abströmseitigen Brenner 21 über der Schwelle 7 ausgesetzt
wird. Dieses System von Strömen begünstigt eine gute
Durchmischung und Läuterung der Schmelze in der Läuterwanne.
Bei Fehlen der wünschenswert vorhandenen Schwelle 12
versucht die durch den Durchlaß 5 fließende Schmelze als
vorwärtsgerichteter Bodenstrom direkt zur Basis der
Quellzone 22 zu strömen. Wieder werden Oberflächenrückströme
erzeugt und aufrechterhalten, da diese Rückströme jedoch
nicht durch das Vorhandensein der zweiten Schwelle behindert
werden, können sie zur Basis der Wandkonstruktion nach unten
gehen und dann sich mit dem vorwärts gerichteten Bodenstrom
vereinigen, der die Basis der Quellzone speist. In diesem
Fall kann ein geringer Rückstrom durch die Verengung
stattfinden.
Beim Vorhandensein der zweiten Schwelle 12 wird die Sohle 24
der anströmseitigen Läuterzelle 8 leicht wärmer sein als
wenn diese Schwelle nicht vorhanden wäre. Dies würde
natürlich zu einer gesteigerten Erosionsrate der Schwelle 24
führen, und zwar in einem solchen Ausmaß, daß die
Lebensdauer auf einen unakzeptierbaren Grad verkürzt würde.
Es wird nicht immer möglich sein, dies adäquat zu
kompensieren, indem die Erwärmung der anströmseitigen Zelle
8 reduziert wird, was die Temperaturen angeht, die notwendig
sind, um in adäquater Weise die Schmelze zu entgasen. Eine
Lösung, dies zu kompensieren würde darin bestehen, die Sohle
24 aus höherwertigem feuerfesten Material herzustellen als
erforderlich wäre, wenn die zweite Schwelle nicht vorhanden
wäre. Eine andere Lösung, dies zu kompensieren würde darin
bestehen, das Niveau der Sohle 24 der anströmseitigen
Läuterzelle 8, beispielsweise auf das Niveau der Sohle 25
der abströmseitigen Läuterzelle 9 zu senken. Die zusätzliche
Tiefe der Schmelze in der anströmseitigen Läuterzelle 8
würde dann einen gesteigerten Abschirmungseffekt auf die
Sohle 24 gegen Strahlungswärme von den Brennern 19 bis 21
haben.
Nach der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform neigt sich die
Sohle 23 der Schmelzwanne 2 nach unten an ihrem
abströmseitigen Ende, wie bei 26 gezeigt und bildet einen
abgesenkten Durchlaß 5 unterhalb des Niveaus der Sohle 24
der anströmseitigen Läuterzelle 8. Die Durchlaßsohle 27 ist
verbunden mit der anströmseitigen Läuterzellensohle 24
vermittels einer Wand 28, die mit der Wandkonstruktion 6
eine aufsteigende Strömungsbahn 13 für die Schmelze bildet,
die von der Schmelzwanne in die Läuterwanne eintritt. Eine
Schwelle 29 ist in der Schmelzwanne 2 an der Verbindung
zwischen den horizontalen und geneigten Teilen 23 und 26 der
Wannensohle vorgesehen, um einen ansteigenden Schmelzenstrom
in der Schmelzwanne 2 zu begünstigen und somit jede direkte
vorwärts gerichtete Bodenströmung teilweise geschmolzenen
Materials von der Schmelzwanne in die Verengung zu
behindern. Nach dieser Ausführungsform ist das
Strömungsmuster hinter der unmittelbaren Nachbarschaft der
Verengung sehr ähnlich dem der Ausführungsform der Fig. 3,
ohne daß die wünschenswert vorhandene zweite Schwelle
vorhanden wäre. Es sei aber darauf hingewiesen, daß eine nur
sehr geringe Möglichkeit - wenn überhaupt - des Glases
gegeben ist, einen Rückstrom zu bilden, der durch den
Durchlaß aus der Läuterwanne ihren Weg findet. Auch sei
darauf hingewiesen, daß eine zweite Schwelle nach der
Ausführungsform der Fig. 4 gewünschtenfalls vorgesehen sein
kann, beispielsweise oberhalb der Durchlaßstirnwand 28.
Nach der Ausführungsform der Fig. 4 befinden sich die Sohlen
24, 25 der anströmseitigen und abströmseitigen Läuterzellen
8, 9 auf dem gleichen Niveau, einem Niveau welches
beispielsweise um 30 cm niedriger als das Niveau des
horizontalen Sohlenteils 23 der Schmelzwanne sich befindet.
Eine spezifische Ausführungsform eines kontinuierlichen
Glasschmelzwannenofens nach den Fig. 1 bis 3 zur Herstellung
von Glas bei einem Durchsatz von 50 Tonnen pro Tag hatte die
folgenden Abmessungen:
Breite der Schmelzwanne 2|4,0 m | |
Breite des Durchlasses 5 | 0,7 m |
Breite der Läuterwanne 3 | 4,0 m |
Breite der Verengung 10 | 1,2 m |
Breite der Konditionierwanne 11 | 3,6 m |
Tiefe der Schmelzwanne 2 | 0,9 m |
Höhe des Durchlasses 5 | 0,3 m |
Tiefe der anströmseitigen Läuterzelle 8 | 0,9 m |
Tiefe der abströmseitigen Läuterzelle 9 | 1,2 m |
Tiefe der Verengung 10 | 1,2 m |
Tiefe der Konditionierwanne 11 | 1,2 m |
Tiefe der Schmelze oberhalb der Querschwelle 7 | 0,3 m |
Tiefe der Schmelze oberhalb der zweiten Schwelle 12 | 0,3 m |
Länge der Schmelzwanne 2 | 4,5 m |
Länge des Durchlasses 5 | 1,2 m |
von der Strömungsbahn 13 eingenommene Länge | 0,6 m |
von der Querschwelle 7 eingenommene Länge | 0,6 m |
Länge zwischen den Schwellen der anströmseitigen Zelle 8 | 3,5 m |
von der zweiten Schwelle 12 eingenommene Länge | 0,6 m |
Länge der abströmseitigen Läuterzelle 9 | 4,0 m |
Länge der Verengung 10 | 3,0 m |
Länge der Konditionierwanne 11 | 6,0 m |
Zur Produktion hoch geläuterten Kalknatronglases
gewöhnlicher Zusammensetzung kann solch ein Ofen bei einer
maximalen Schmelzentemperatur in der Schmelzwanne von etwa
1375°C betrieben werden (der 2,33 Temperatur) während die
Maximaltemperatur der Schmelze in der Läuterwanne etwa
1475°C (die 2,0 Temperatur) beträgt.
Nach der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform
ist die Schmelzkammer 1 vom stirnseitig befeuerten Typ mit
hufeisenförmiger Flamme, bei der die Brenneröffnungen wie
beispielsweise 30 in der Aufgabestirnwand 31 sich befinden.
Eine Vielzahl von Elektroden 32 taucht in die Schmelze in
der Schmelzwanne 2 und liefert zusätzliche Wärmeenergie zum
Schmelzen des Gemenges. Die Sohle 23 der Schmelzwanne 2 und
die Sohle 24 der anströmseitigen Läuterzelle 8 befinden sich
auf dem gleichen Niveau, so daß die Schmelze in diese
Läuterzelle durch einen geraden Durchlaß 5 eintritt. Die
Sohle 25 der abströmseitigen Läuterzelle 9, die Verengung 10
und die Konditionierwanne 11 befinden sich ebenfalls auf dem
gleichen Niveau.
Die Läuterkammer 4 ist kreuzbefeuert unter Verwendung von
drei Brenneröffnungen 19, 20, 21 an jeder Seite. Die
abströmseitige Brenneröffnung 21 ist nach der Darstellung
oberhalb der Querschwelle 7 angeordnet und trennt die
anströmseitigen und abströmseitigen Läuterzellen 8 und 9.
Zusätzliche Wärmeenergie wird an die anströmseitige
Läuterzelle 8 unter Verwendung von Zusatzelektroden 33
gegeben, welche nach oben durch die Sohle 24 dieser Zelle
vorstehen, wobei eine Elektrode hiervon im wesentlichen in
der Mitte der Zelle 8 und zwei gegen die anströmseitige
Stirnwandkonstruktion 6 der Läuterkammer angeordnet sind.
Die Verwendung von Zusatzelektroden 33 in der
anströmseitigen Läuterzelle 8 ist günstig zur Hervorrufung
eines wünschenswerten und stabilen Strömungsmusters von
Konvektionsströmen in der Schmelze in dieser Zelle.
Die Länge der anströmseitigen Läuterzelle 8, das ist die
Entfernung zwischen der Querschwelle 7 und der
anströmseitigen Stirnwand 6 ist größer als die Breite und
diese Breite ist ihrerseits größer als die Tiefe der
Schmelze in dieser Zelle. Die Schmelzwanne 2 und die
Läuterwanne 3 verfügen über die gleiche Breite. Die Tiefe
der Schmelze oberhalb der Querwand 7 beträgt etwa ein
Viertel der Gesainttiefe der Schmelze im Wannenofen.
Die die abströmseitige Läuterzelle 9 verlassende geläuterte
Schmelze passiert unterhalb dem Floater 15 und tritt in die
Verengung 10 ein und strömt von dort in die
Konditionierwanne 11 zum Auslaßende des Ofens, der hier als
Gießauslaß 34 gezeigt ist, um schmelzflüssiges Glas an eine
Walzmaschine oder Floatkammer (nicht dargestellt) zu liefern.
Eine spezifische Ausführungsform eines kontinuierlichen
Glasschmelzwannenofens gemäß den Fig. 5 und 6 zur
Herstellung von Glas bei einem Durchsatz von 250 Tonnen pro
Tag hat eine Schmelzwanne 2, die in der Draufsicht 89 m²
(8,5 m × 10,5 m) hat sowie eine Läuterwanne 3, die in der
Draufsicht über 148 m² (8,5 m × 17,4 m) verfügt und
schließlich eine Konditionierwanne 11, die in der Draufsicht
auf 120 m² kommt.
Beim Ofen der Fig. 7 wird die Schmelzkammer 1 kreuzbefeuert;
Elektroden 32 stehen nach oben durch die Sohle 23 vor und
liefern zusätzliche Energie zum Schmelzen des Gemenges. Das
Niveau der Schmelzwannensohle 23 wird an seinem
abströmseitigen Ende abgesenkt, so daß der Durchlaß 5 sich
unterhalb des Niveaus der Schmelzwannensohle befindet. Die
Sohle 24 der anströmseitigen Läuterzelle 8 befindet sich auf
dem Niveau der Sohle der Verengung wie die Sohle 25 der
abströmseitigen Läuterzelle und die Sohle der Verengung 10
und der Konditionierwanne 11.
Die Läuterkammer 4 des in Fig. 7 gezeigten Ofens ist grob
gesagt in der Auslegung ähnlich der in den Fig. 5 und 6
gezeigten bis auf die Anordnung der Zusatzelektroden 33 in
der anströmseitigen Läuterzelle. Nach Fig. 7 besteht eine
Reihe von vier Vertikalelektroden 33, die näher der Schwelle
7 als die anströmseitige Stirnwand 6 angeordnet sind. Die
Elektroden 33 können beispielsweise im wesentlichen längs
der neutralen Linie der Zelle 8 angeordnet sein, d. h. der
durch die Quellzone (vergleiche 22 in den Fig. 3 und 4)
verlaufenden Querlinie. Die Verwendung solcher Elektroden
begünstigt die Aufwärtsströmung der Schmelze an der
Quellzone und führt zu einer besseren Definition des Ortes
dieser Quellzone oder redefiniert diesen, was ein gutes
Mischen und Läutern der Schmelze begünstigt.
Bei Verlassen der Läuterwanne 3 tritt die Schmelze in die
Verengung 10 ein, die unter einer Brückenwand 35 durchgeht,
welche von der Oberfläche der Schmelze frei ist und passiert
dann zur Konditionierwanne 11 von der sie irgendeiner
gewünschten Glasformungsvorrichtung zugefördert werden kann.
Die Länge der anströmseitigen Läuterzelle 8, d. h. die
Entfernung zwischen der quer verlaufenden Schwelle 7 und der
anströmseitigen Stirnwand 6 ist größer als die ihrer Breite;
ihre Breite ist ihrerseits größer als die Tiefe der Schmelze
in dieser Zelle. Die Schmelzwanne 2 und die Läuterwanne 3
verfügen über die gleiche Breite. Die Tiefe der Schmelze
oberhalb der quer verlaufenden Schwelle 7 beträgt etwa zwei
Fünftel der Gesamttiefe der Schmelze in der anströmseitigen
Läuterzelle 8.
Eine spezifische Ausführungsform eines kontinuierlichen
Glasschmelzwannenofens gemäß Fig. 7 zur Produktion von Glas
bei einem Durchsatz von 500 Tonnen pro Tag verfügt über eine
Schmelzwanne 2, die in der Draufsichtsfläche 141 m² (10 m ×
14,1 m) hat, über eine Läuterwanne 3, die über 234 m² (10 m ×
23,4 m) in der Draufsicht verfügt sowie einer
Konditionierwanne 11, die in der Draufsichtsfläche 160 m²
hat.
Nach der Ausführungsform der Fig. 8 und 9 ist die Auslegung
der Schmelzkammer 1 im wesentlichen wie mit bezug auf die
Fig. 1 und 2 beschrieben. Die Sohle des gesamten Ofens
befindet sich auf dem, gleichen Niveau; die Schmelze tritt in
die Läuterkammer 4 durch einen geraden schmalen Durchlaß 5
ein.
Die Läuterkammer 4 ist grob gesprochen von ähnlicher
Auslegung wie die mit bezug auf die Fig. 5 und 6
beschriebene; die Hauptunterschiede liegen in der Anordnung
der Zusatzelektroden 33 sowie darin, daß Gasinjektoren 36 in
der anströmseitigen Läuterzelle 8 vorgesehen sind. Längs der
neutralen Linie der Zelle steht eine Reihe von drei
Gasinjektoren 36 nach oben durch die Sohle 24 vor. Der
Zentralinjektor 36 ist so angeordnet, daß er die Quellzone
bildet. Vertikal unter Abstand angeordnete Paare 33a, 33b
von Zusatzelektroden stehen in die Schmelze in der
Läuterkammer 8 durch ihre Seitenwandungen vor. An jeder
Seite der Läuterzelle ist ein Paar 33a von Zusatzelektroden
unter Abstand geringfügig vor der neutralen Linie
angeordnet; das andere Paar 33b ist unter Abstand
geringfügig hinter dieser Linie angeordnet. Diese Anordnung
von Gasinjektoren und Zusatzelektroden ist äußerst günstig,
wenn man eine wohldefinierte Quellzone und ein stabiles
Strömungsmuster in der Schmelze für ein günstiges Mischen
und Läutern erhalten will.
Nach einer Variante sind die abströmseitigen Paare von
Zusatzelektroden 33b fortgelassen; nach einer anderen
Variante sind zusätzliche anströmseitige Paare von
Zusatzelektroden 33 nahe an den angegebenen Positionen 33a
vorgesehen. Diese Anordnungen sind auch besonders günstig,
wenn man ein gutes Läutern und Mischen der Schmelze
erreichen will.
Beim Verlassen der Läuterwanne 3 tritt die Schmelze in eine
Verengung 10 ein, die relativ eher schmaler als die
Verengungen bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen
ist. Somit ist kein Floater 15, auch keine Brückenwand 35 am
Eingang zur Verengung 10 bei dieser Ausführungsform
vorgesehen. Von der Verengung 10 passiert die Schmelze in
eine Konditionierwanne 11 mit Zwillingsauslässen, um zwei
Gasformmaschinen, beispielsweise Ziehmaschinen, zu
beaufschlagen.
Eine spezifische Ausführungsform eines kontinuierlichen
Glasschmelzofens ist gemäß den Fig. 8 und 9 für die
Herstellung von Glas bei einem Durchsatz von 100 Tonnen pro
Tag vorgesehen und verfügt über eine Schmelzwanne 2, die in
der Draufsicht 36 m² (6 m × 6 m) aufweist sowie eine
Läuterwanne 3, die in der Draufsicht über 59 m² (6 m × 9,8 m)
verfügt.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Ausführungsform eines
kontinuierlichen Glasschmelzwannenofens, der besonders
geeignet für die Herstellung von Glas bei ziemlich hohen
Produktionsraten, beispielsweise 600 Tonnen pro Tag, ist.
Die gesamte Ofensohle befindet sich auf einem Niveau. Die
Schmelzkammer 1 ist von ähnlicher Auslegung wie die mit
bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebene; die Schmelze geht
von der Schmelzwanne 2 in die Läuterwanne 3 über einen
geraden Durchlaß 5, der relativ eher breiter als die
Durchlässe 5 der vorbeschriebenen Ausführungsformen ist. Die
Läuterwanne 3 ist breiter als die Schmelzwanne 2.
Die Läuterkammer 4 ist kreuzbefeuert und wegen ihrer hohen
Auslegungskapazität ist sie mit vier Brenneröffnungen auf
jeder Seite versehen. Die abströmseitige 21 dieser
Brenneröffnungen ist so positioniert, daß sie die Schmelze
hinter der Querschwelle 7 sowie die über diese Schwelle
fließende Schmelze erwärmt. Die Schwelle 7 nimmt etwa zwei
Drittel der Gesamttiefe der Schmelze ein; sie ist unter
einem Abstand zur anströmseitigen Stirnwand 6 der
Läuterwanne angeordnet, die etwa die doppelte Tiefe der
Schmelze hat und etwa fünf Sechstel der Breite der
Läuterwanne einnimmt.
Eine Reihe von vier Gasinjektoren 36 ist längs der neutralen
Linie der anströmseitigen Läuterzelle 8 angeordnet. Eine
versetzte Querreihe von drei Zusatzelektroden 33 steht nach
oben durch die Sohle dieser Zelle an einem Ort vor, der nahe
bei jedoch anströmseitig zu der neutralen Linie vorgesehen
ist.
Eine zweite Reihe von Zusatzelektroden 33c ist vorteilhaft
anströmseitig zur ersten vorgesehen. Gewünschtenfalls könnte
eine zweite Reihe von Zusatzelektroden hinter der neutralen
Linie vorgesehen sein.
Nach einer spezifischen Ausführungsform eines
kontinuierlichen Glasschmelzofens, der gemäß den Fig. 10 und
11 für die Herstellung von Glas bei einem Durchsatz von 600
Tonnen pro Tag angeordnet ist, verfügt über eine
Schmelzwanne 2, die in der Draufsicht 150 m² mit sowie über
eine Läuterwanne 3, die auch 150 m² in der Draufsicht mißt.
Zusätzlich ist eine Läuterwanne 11 vorgesehen, die in der
Draufsicht 160 m² beträgt.
Die Fig. 12 und 13 zeigen einen kontinuierlichen
Glasschmelzwannenofen nach der Erfindung.
In der Schmelzkammer 1 wird Rohmaterial durch
kontinuierliches Betätigen von seitlichen Brennern 118
erschmolzen, deren Flammen veranlaßt werden, die Oberfläche
des Materials in der Wanne zu belecken, und zwar wegen eines
abgesenkten Teils 116 des Schmelzwannenüberbaues. Der den
Brennern zugeführte Brennstoff kann Öl oder Gas sein.
Flammen und Rauch werden dann durch den Kamin 117 nach oben
gezogen.
Die Ströme der Schmelze von der Schmelzwanne 2 zur
Läuterwanne 3 wird durch eine Schwelle 29 in der
Schmelzwanne geregelt und ein versenkter schmaler Durchlaß 5
der in Fig. 4 beschriebenen Art ist vorgesehen. Die Sohle 23
der Schmelzwanne befindet sich auf dem gleichen Niveau wie
die Sohlen der anderen Kammern des Ofens.
In der Läuterwanne sind kontinuierlich arbeitende seitliche
Brenner 119, 120, 121 an jeder Seite vorgesehen; Rauch und
Flammen werden von der Läuterkammer durch einen Kamin 122
abgezogen. Es ist zweckmäßig, Gasbrenner in der
Läuterkammer zu verwenden. Die anströmseitige Stirnwand 6
der Läuterkammer 4 verläuft schräg. Die Querschwelle 7 ist
so angeordnet, daß die mittlere Länge der anströmseitigen
Läuterzelle größer als ihre Breite ist. Die Breite dieser
Zelle ist ihrerseits größer als ihre Tiefe. Die Schwelle
nimmt vier Fünftel der Tiefe der Schmelze ein.
Eine quer angeordnete Reihe von drei Zusatzelektroden 33
steht nach oben durch die Sohle der Zelle 8 an der neutralen
Linie vor. Eine zweite Reihe von Zusatzelektroden kann vor
der ersten gewünschtenfalls angeordnet sein.
Schmelzflüssiges, die Läuterwanne 3 verlassendes Glas
passiert durch die Verengung 10 in eine Konditionierwanne 11
und von dort direkt in die Ziehwanne 123 einer horizontalen
Glasziehmaschine.
Eine spezifische Ausführungsform eines kontinuierlichen
Glasschmelzwannenofens gemäß den Fig. 12 und 13 für die
Produktion von Glas bei einem Durchsatz von 50 Tonnen pro
Tag verfügt über eine Schmelzwanne 2 mit 20 m² (4 m × 5 m) in
der Draufsicht sowie eine Läuterwanne 3, die in der
Draufsicht 33 (4 m × 8,3 m) m² mißt.
Fig. 14 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform
eines Ofens zur kontinuierlichen Produktion schmelzflüssigen
Glases. Nach Fig. 14 ist die Schmelzkammer vom Kupol-Typ,
bei der das Schmelzen mittels einer Vielzahl vertikaler
Elektroden 124 vor sich geht, die durch die Sohle 23 der
Schmelzwanne 2 führen und die Wärmeenergie zum Schmelzen von
Rohmaterial 125 liefern, welches gleichförmig über die
Oberfläche des schmelzflüssigen Materials in der Wanne
verteilt ist. Die Schmelzwanne 2 steht mit der Läuterwanne 3
über einen versenkten Durchlaß 5 (vergl. Fig. 13, obwohl
keine Schwelle in der Schmelzwanne vorgesehen ist) in
Verbindung. Die Auslegung der Läuterkammer 4, der Verengung
10 und der Konditionierwanne ist die gleiche wie beschrieben
mit bezug auf die Ausführungsformen der Fig. 12 und 13,
obwohl das Auslaßende des Ofens dargestellt ist mit einer
Gießrinne 34 zum Speisen einer Floatkammer oder
Gießmaschine.
Claims (42)
1. Kontinuierlicher Glasschmelzwannenofen mit einer Schmelzkammer (1) mit
einer Wanne (2) und einem mit Heizeinrichtungen (18) ausgestatteten
Überbau für das Aufnehmen und Schmelzen rohen Gemengematerials, einer
gesonderten Läuterkammer (4), die auch eine Wanne (3) und einen mit
Heizeinrichtungen (19, 20, 21) ausgestatteten Überbau hat, einem versenk
ten Durchlaß (5), der die Verbindung zwischen den unteren Teilen der
Schmelz- und Läuterwanne herstellt, und einer Konditionierwanne (11) zur
Aufnahme der Schmelze aus der Läuterwanne (3), wobei die Läuterwanne
(3) mittels einer Querschwelle (7) in eine anströmseitige und eine abström
seitige Läuterzelle (8, 9) unterteilt ist und Heizeinrichtungen (19, 20) in der
anströmseitigen Läuterzelle (8) angeordnet sind, um die Schmelze in der
anströmseitigen Läuterzelle (8) zu erwärmen, um eine Quellzone zu erzeu
gen, die gegen das abströmseitige Ende dieser Zelle (8) gelegen ist und eine
Zirkulation der Schmelze in dieser Zelle (8), welche diese Quellzone speist,
hervorruft, und eine Heizeinrichtung (21) über der Querschwelle (7) an
geordnet ist.
2. Ofen nach Anspruch 1, bei welchem die mittlere Tiefe der anströmseitigen
Zelle (8) der Läuterwanne (3) geringer als die Länge dieser Zelle (8) ist.
3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die mittlere Länge der an
strömseitigen Zelle (8) der Läuterwanne (3) wenigstens gleich der Hälfte
ihrer mittleren Breite ist.
4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem diese Querschwelle
(7) unter Abstand von der anströmseitigen Stirnwand der Läuterwanne (3)
um ein Stück angeordnet ist, das wenigstens gleich der mittleren Breite der
anströmseitigen Läuterzelle (8) ist.
5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die mittlere Höhe der
Querschwelle (7) oberhalb der Sohle (25) der abströmseitigen Zelle (9) der
Läuterwanne (3) wenigstens gleich drei Fünftel der mittleren Tiefe dieser
abströmseitigen Zelle (9) ist.
6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Läuterkammer
überbau mit Heizeinrichtungen (19, 20, 21) ausgestattet ist, die, als Gruppe
betrachtet, näher zu dieser Querschwelle (7) als zu dem anströmseitigen
Ende dieser Kammer gelegen sind.
7. Ofen nach Anspruch 6, bei welchem die Heizeinrichtung (21) angeordnet
ist, um oberhalb dieser Querschwelle (7) strömendes Material zu erwärmen.
8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Sohle (23) wenigs
tens eines Teils der Schmelzwanne (2) auf einem höheren Niveau als die
Sohle (24, 25) von wenigstens einem Teil der Läuterwanne (3) angeordnet
ist.
9. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem der Durchlaß (5) mit
der anströmseitigen Läuterzelle (8) über eine aufsteigende Strömungsbahn
(13) in Verbindung steht.
10. Ofen nach Anspruch 9, bei welchem der Durchlaß (5) sich unterhalb des
Niveaus der Sohle (24) der anströmseitigen Läuterzelle (8) befindet.
11. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem eine zweite Schwel
le (12) gegen das anströmseitige Ende der anströmseitigen Läuterzelle (8)
gelegen ist.
12. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem wenigstens eine
Heizelektrode (33) vorgesehen ist, die in die Schmelze in der anströmseiti
gen Läuterzelle (8) taucht.
13. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem Einrichtungen (36)
vorgesehen sind, um Gas in die Läuterwanne (3) an der Quellzone ein
zuleiten.
14. Ofen nach Anspruch 12 und 13, bei welchem wenigstens eine solche
Heizelektrode (33) an einem Ort vorgesehen ist, der enger am anströmseiti
gen Ende der Zelle (8) als der oder ein Ort solcher Gaseinleitungseinrichtun
gen (36) vorgesehen ist.
15. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem die Läuterwanne (3)
mit der Konditionierwanne (11) über eine Verengung (10) verbunden ist.
16. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem ein Floater (15) am
abströmseitigen Ende der Läuterwanne (3) vorgesehen ist.
17. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei welchem in der Draufsicht die
Fläche der Läuterwanne (3) wenigstens so groß wie die der Schmelzwanne
(2) ist.
18. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei welchem diese Konditionier
wanne (11) zum Speisen schmelzflüssigen Glases mit einer Floatkammer
verbunden ist.
19. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei welchem diese Konditionier
wanne (11) zum Speisen schmelzflüssigen Glases an eine Ziehmaschine
angeschlossen ist.
20. Verfahren zum Herstellen von Glas unter Verwendung eines Glasschmelz
wannenofens gemäß Anspruch 1, bei dem Rohmaterial als Gemenge dem
kontinuierlichen Glasschmelzwannenofen zugeführt wird, wobei das Rohma
terial in der Schmelzwanne geschmolzen und die Schmelze der Läuterwan
ne über den versenkten Durchlaß zugeleitet wird und die Schmelze in der
Läuterwanne zu deren Entgasung erwärmt wird, schmelzflüssiges geläuter
tes Glas der Konditionierwanne zugeführt und dort auf eine gewünschte
Arbeitstemperatur gebracht wird, wobei die Schmelze in der anströmseiti
gen Läuterzelle und über der Querschwelle erwärmt wird, eine Quellzone
erzeugt wird, die gegen das abströmseitige Ende der anströmseitigen Zelle
positioniert ist, und eine Zirkulation der Schmelze in der anströmseitigen.
Zelle hervorgerufen wird, welche die Quellzone speist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem das Niveau der Oberfläche der
Schmelze so gesteuert wird, daß die Länge der anströmseitigen Läuterzelle
größer als die mittlere Tiefe der Schmelze in dieser Zelle ist.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei welchem die mittlere Länge der
anströmseitigen Läuterzelle wenigstens gleich der Hälfte der mittleren Breite
ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei welchem diese Quer
schwelle unter Abstand zur anströmseitigen Stirnwand der Läuterwanne um
ein Stück angeordnet ist, das wenigstens gleich der mittleren Breite der
anströmseitigen Läuterzelle ist.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei welchem das Niveau
der Oberfläche der Schmelze so gesteuert wird, daß die mittlere Tiefe der
Schmelze oberhalb dieser Querschwelle höchstens zwei Fünftel der mitt
leren Tiefe der Schmelze in der abströmseitigen Läuterzelle beträgt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei welchem die Läuter
wanne wenigstens zum Teil durch Heizeinrichtungen erwärmt wird, welche
die Schmelze sehr stark an einem Ort gegen das abströmseitige Ende der
anströmseitigen Läuterzelle erwärmen.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei welchem die Tiefe der
Schmelze in wenigstens einem Teil der Schmelzwanne geringer als die Tiefe
der Schmelze in wenigstens einem Teil der Läuterwanne gehalten wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei welchem die Schmelze
von der Schmelzwanne in die Läuterwanne über eine ansteigende Strö
mungsbahn fließt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, bei welchem die Schmelze
veranlaßt wird, von der Schmelzwanne in die Läuterwanne durch einen
Durchlaß zu strömen, der sich unterhalb des Niveaus der Sohle der an
strömseitigen Zelle befindet.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, bei welchem die Schmelze
veranlaßt wird, über eine zweite Schwelle zu strömen, die gegen das
anströmseitige Ende der anströmseitigen Läuterzelle vorgesehen ist.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, bei welchem die Schmelze
in der anströmseitigen Läuterzelle durch wenigstens eine getauchte Elek
trode erwärmt wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, bei welchem Gas in die
Schmelze an der Quellzone in der anströmseitigen Läuterzelle eingeführt,
insbesondere eingeblasen wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 und 31, bei welchem die Schmel
ze in der anströmseitigen Läuterkammer durch wenigstens eine getauchte
Elektrode an einem Ort erwärmt wird, der dem anströmseitigen Ende der
Zelle näher gelegen ist als der Ort oder ein Ort, an dem das Gas in die
Schmelze eingeleitet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, bei welchem die Schmelze
veranlaßt wird, aus der Läuterkammer in die Konditionierwanne über eine
Verengung zu strömen.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 33, bei welchem die Schmelze
veranlaßt wird, aus der Läuterwanne in die Konditionierwanne unter einem
Floater zu strömen, der am abströmseitigen Ende der Läuterwanne vor
gesehen ist.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 34, bei welchem die Maximal
temperatur der Schmelze in der Läuterwanne höher als die Maximaltempera
tur der Schmelze in der Schmelzwanne gehalten wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, bei welchem die Maximaltemperatur der
Schmelze in der Läuterwanne auf einem Wert gehalten wird, der um wenig
stens 70°C größer als die Maximaltemperatur der Schmelze in der Schmelz
wanne ist.
37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, bei welchem die Maximaltemperatur
in der Schmelzwanne zwischen der 2,42 Temperatur und der 2,16 Tempe
ratur gehalten wird.
38. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, bei welchem die Maximaltemperatur
in der Schmelzwanne zwischen der 2,08 Temperatur und der 1,85 Tempe
ratur gehalten wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 38, bei welchem im wesentli
chen die gesamte Oberfläche der Schmelze in der Schmelzwanne von einem
nicht geschmolzenen oder teilweise geschmolzenen Gemengematerial
abgedeckt wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 39, bei welchem der Drauf
sichtbereich der Läuterwanne wenigstens so groß wie der der Schmel
zwanne gehalten wird.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 40, bei welchem die Schmelze
aus der Konditionierwanne an eine Floatwanne geführt wird.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 41, bei welchem die Schmelze
aus der Konditionierwanne einer Ziehmaschine zugeleitet wird.
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