DE3903016C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Glasschmelzofen mit einem Schmelzteil, einem Homogenisierungsteil und einem dazwischen angeordneten Läuterteil, in dem Brenner zur Zufüh­ rung fossiler Energie angeordnet sind und zwischen dem Läuterteil und dem Schmelzteil ein sich bis kurz über den Ofenboden erstreckender Strahlungsschutzwall vor­ handen ist, der Strahlungsschutzwall eine Öffnung für den Durchtritt der Verbrennungsgase aufweist, wobei der Unterrand der Öffnung höher liegt, als der Unterrand eines im Schmelzteil angeordneten weiteren Strahlungsschutz­ walls.

Glasschmelzöfen dieser Art sind bereits aus der EP 02 93 545 A2 bekannt. Nachteilig ist bei ihnen aber, daß sie bei einem diskontinuierlichen Betrieb entweder mit hohem Energieaufwand auf einem hohen Temperaturniveau zu halten sind oder daß sie nach einer Periode einer gewissen Abkühlung bei Wiederinbetriebnahme eine erhebliche Zeit mit einer entsprechenden Glasentnahme erfordern, in welcher das entnommene Glas minderwertig ist.

Die bekannten Öfen weisen insbesondere auch den Nachteil auf, daß sie bei der Ausführung für geringe Leistungen einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen und die spezifi­ sche Leistung, d. h. auf den Ofenraum bezogene Glasmenge gering ist.

Es ist jetzt Aufgabe der Erfindung, einen Glasschmelz­ ofen zu schaffen, der insbesondere für den diskontinuier­ lichen Betrieb geeignet ist, der eine hohe spezifische Leistung aufweist und der einen für kleine Einheiten un­ erreicht guten Wirkungsgrad besitzt.

Die baulichen Aufwendungen sollen weiterhin im Verhält­ nis zur Leistung gering sein und der Ofen soll auch nach Stillstandsperioden die sofortige Entnahme von verarbei­ tungsfähigem Glas ermöglichen. Er soll weiterhin Glas von verbesserter Qualität erzeugen, wobei der Einsatz der Rohstoffe für das Gemenge in einem weiten Intervall der Gemengebestandteile, d. h. deren Verhältnisse zuein­ ander möglich sein soll.

Der erfindungsgemäße Ofen soll darüber hinaus eine lange Lebensdauer aufweisen, so daß sein Betrieb insgesamt be­ sonders wirtschaftlich sein kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Ofen dadurch gelöst, daß der weitere Strahlungs­ schutzwall sich bis dicht über das auf dem Glasdach schwimmende Gemenge erstreckt.

Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß das in dem Läuterteil erzeugte Abgas durch den Strahlungsschutz­ wall gezwungen wird, das Gemenge mit hoher Geschwindig­ keit zu überstreichen. Die erzeugte hohe Geschwindigkeit stellt einmal einen besonders guten Wärmeübergang sicher, sichert weiterhin aber durch die mit der hohen Geschwindigkeit unterhalb des Strahlungsschutzwalles erzeugte Turbulenz, daß innerhalb des Abgasstromes eine gleichmäßige Temperatur herrscht.

Durch den weiteren Strahlungsschutzwall wird weiterhin sichergestellt, daß die Strahlung aus dem Läuterteil nicht direkt in den Bereich des Doghauses bzw. der Ge­ mengeeinlage gelangen kann, so daß dieser Bereich nicht zu stark aufgeheizt wird.

Um auch stark verdampfende Gläser wie Opal-, Blei- und Borgläser verarbeiten zu können und um Strahlungsver­ luste während der Stillstandzeiten zu verringern ist im Läuterteil vorteilhaft zwischen dem Glasbad und den Bren­ nern eine horizontale Trennwand angeordnet, die auf ei­ nem mittig angeordneten Sockel aufliegen kann.

Besonders vorteilhaft zur Erhöhung der Lebensdauer des erfindungsgemäßen Ofens kann die Decke im Läuterteil we­ sentlich höher liegen als im Schmelzteil, wobei dies auch für die mit Brennern beheizte Arbeitswanne bzw. den Homogenisierungsteil gelten kann.

Vorteilhaft beträgt der Abstand der Decke des Läuter­ teils bzw. Homogenisierungsteils von dem Schmelzbad ca. drei bis viermal die Strecke, die die größte Badtiefe beträgt.

Für den Bau und Betrieb des Ofens ist besonders vorteil­ haft, daß der Schmelzofen einhäusig ist und einen durch­ gehenden Boden aufweist, wobei die Badtiefe im Homogeni­ sierungsteil der der Badtiefe im Schmelzteil entsprechen kann.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die eigentliche Schmelz­ wanne einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 die Aufsicht auf die Wanne gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine auch für die dis­ kontinuierliche Entnahme geeignete Ausführungs­ form,

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch die Wanne gemäß Fig. 3 in Höhe der Oberfläche des Glasbades und

Fig. 5 einen Schnitt durch die Wanne gemäß Fig. 3 und 4 oberhalb der Oberfläche des Glasbades.

Gemäß den Fig. 1 bis 5 weist das erfindungsgemäße Prinzip drei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgende Ofen- bzw. Wannenteile auf, wobei der Schmelzteil 1 in Strömungsrichtung von dem Läuterteil 2 und dieser wie­ derum von dem Homogenisierungsteil 3 gefolgt wird. Die höchste Temperatur des Glasstromes liegt dabei in einem besonders flach gestalteten Bereich 4 des Läuterteils 2 vor, wobei die entsprechende Aufheizung sowohl durch Brenner 5 als auch durch Elektroden 6 erfolgen kann. Be­ sonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn die relativ gegenüber der elektrischen Energie billigere konventio­ nelle Energie mittels Brennern eingeleitet wird, wobei eine vollständige Temperaturanhebung des Glasbades durch die geringe Badtiefe im Bereich 4 gewährleistet wird.

Das gleichmäßig erhitzte Glas gelangt also aus dem Be­ reich 4 in den Homogenisierungsteil 3, in welchem es nach Art einer "Kolbenströmung" ohne Verwirbelung unter Abkühlung absinkt. Die Abkühlung gewährleistet dabei, daß die vorhandene Schichtung des Glases nicht verlassen wird, so daß eine Verwirbelung sicher unterbleibt.

Das Gemenge wird am vorderen (strömungstechnisch gese­ hen) Ende des Schmelzteils 1 aufgegeben, wobei es Rich­ tung Läuterteil 2 getragen wird. Ein Transport in den Läuterteil wird aber durch einen Bogen 8 mit einem Boden­ durchlaß 7 verhindert, wobei der Bogen 8 durch Luft ge­ kühlt werden kann. Diese später als Verbrennungsluft nutzbare Luft kann in Röhren aus z. B. Inconel geführt werden, welches hochhitzebeständig ist.

Nach dem Bodendurchlaß 7 steigt das jetzt nicht mehr mit Gemenge durchmischte Glas in einer Kolbenströmung auf, da durch die Zugabe von Energie von oben auch hier die gewünschte Schichtung derart eingestellt wird, daß das kühlste Glas unten und das heißeste Glas oben vor­ liegt. Durch diese Temperaturschichtung entsteht auch hier eine "Kolbenströmung" ohne eine Verwirbelung. Sie gewährleistet, daß nicht bereits vorerhitztes Glas in die eigentliche Läuterzone eintritt bzw. daß bereits hocherhitztes Glas wieder im vorderen Teil des Läuter­ teils 2 absinkt.

In den Fig. 1 und 2 ist eine vereinfachte Ausführung des erfindungsgemäßen Ofens gezeigt, wobei die Erhitzung im Schmelzteil 1 über Elektroden 6 erfolgt. Das Gemenge erstreckt sich dabei über einen erheblichen Teil des Schmelzteils 1. Das geschmolzene Glas strömt dann durch einen Bodenauslaß 7 in den Läuterteil 2 und wird dabei während des Aufstieges durch weitere Elektroden 6 und von der Oberfläche her durch einen oder mehrere Brenner 5 erhitzt. Auch hier ist während des Aufstieges das Vor­ liegen einer "Kolbenströmung" gegeben und das Glas er­ reicht seine höchste Temperatur im Bereich 4, in welchem die vorstehend bereits beschriebene geringe Tiefe des Glasbades vorliegt.

Das Glas strömt dann in einer weiteren Kolbenströmung im strömungsmäßig gesehen hinteren Teil des Läuterteils 2 zu dem weiteren Bodendurchlaß 10 und von da aus in den Homogenisierungsteil 3, in welchem die Verluste bzw. die gewünschte Einstellung der Temperaturschichtung durch Brenner 11 ausgeglichen werden können.

Die Bögen 8 sowie der Boden des Läuterteils 2 können ebenfalls durch kühle Verbrennungsluft gekühlt werden, die in Rohren aus hochhitzebeständigem Material geführt wird.

Gemäß den Fig. 3-5 wird das Aufschmelzen des Gemen­ ges im Schmelzteil 1 wiederum durch die Zuführung von elektrischer Energie über Elektroden 6 vorgenommen und das Durchströmen des Läuterteils 2 mittels erst einer aufwärts und dann einer abwärts gerichteten Kolbenströ­ mung erfolgt wie in Verbindung mit den Fig. 3 und 5 beschrieben. Als Homogenisierungsteil 3 dient jetzt aber eine vorzugsweise indirekt beheizte Arbeitswanne mit Brennern 11 und einer indirekten Beheizung.

Um eine Rückströmung auch ohne Entnahme von Glas aus dem Homogenisierungsteil bzw. der Arbeitswanne 3 sicher zu verhindern, ist im Läuterteil 2 ein Stromverengungsein­ satz 25 oder Sockel aus Feuerfestmaterial angeordnet, der den durchfließenden Glasstrom in zwei Teile teilt und auch eine horizontale Verwirbelung nicht zuläßt. Da über die zugeführte Energie über den Brenner 5 in dem Läuterteil 2 die gewünschte Temperaturschichtung ohne Verwirbelung auch während der Stillstandszeiten eingehal­ ten wird, eignet sich die Ausführung besonders gut für Öfen mit diskontinuierlicher Entnahme. Die indirekte Be­ heizung gewährleistet dabei auch, daß die gewünschte Tem­ peraturschichtung innerhalb des Homogenisierungsteils 3 bzw. der Arbeitswanne auch ohne Entnahme erhalten bleibt. Die Temperaturen wären hier also auch ohne Durch­ strömung in der gewünschten Weise eingestellt.

In der Decke 26 des Schmelzteils 1 ist ein Strahlungs­ schutzwall 23 in Form eines scheitrechten Bogens angeord­ net und in der Strahlenschutzwand 8 ist eine Öffnung 21 vorhanden, wobei der Unterrand der Öffnung 21 höher liegt, als der Unterrand der Strahlenschutzwand 23, der dicht über dem Gemenge 22 liegt. Auf diese Weise wird ge­ währleistet, daß die Verbrennungsgase aus dem Läuterteil 2 in den Schmelzteil 1 gelangen können, wo sie dann nahe der Gemengeaufgabeöffnung durch eine Öffnung 28 abgezo­ gen werden. Sie überstreichen das Gemenge also im Gegen­ strom und heizen dieses auf, während sie sich selbst ab­ kühlen. Der Wirkungsgrad des Glasschmelzofens kann da­ durch entscheidend verbessert werden.

Im Läuterteil 2 ist mittig ein Sockel 25 angeordnet, der zum einen die Strömung teilt und Rückströmungen sicher verhindert, zum anderen aber auch als Unterstützung für eine horizontale Trennwand 24 dient, die den Brennerteil von dem Glasteil des Läuterteils 2 abschirmt. Die dadurch erzielbaren Vorteile sind bereits in der Beschreibungs­ einleitung beschrieben.

Wesentlich ist, daß die Decke 26 im Läuterteil 2 wesent­ lich höher liegt als im Schmelzteil 1. Dadurch wird er­ reicht, daß die Decke 26 bzw. der Oberofen im Läuterteil 2 nicht zu stark thermisch belastet wird, da dieses ja der heißeste Teil des Ofens ist und dadurch wird eine erheblich verlängerte Lebensdauer des Ofens möglich.

Die Decke im Homogenisierungsteil bzw. der Arbeitswanne 3 liegt in Höhe der Decke im Läuterteil 2, um auch hier eine erhöhte Lebensdauer zu erreichen. Der Abstand der Decke 26 von der Schmelzbadoberfläche ist dabei ca. drei- bis viermal so groß, wie die größte Badtiefe. Die­ se wiederum darf im Homogenisierungsteil bzw. der Ar­ beitswanne nicht zu groß werden, da das Glas bei zu großer Wannentiefe unten zu kalt wird und bei zu gerin­ ger Wannentiefe die Verweilzeit für eine ausreichende Homogenisierung nicht ausreicht.

Vorteilhaft für den Bau und zur Vermeidung von Wärmever­ lusten ist es, daß der Schmelzofen einhäusig gebaut ist und einen durchgehenden Boden aufweist.

Wesen der Erfindung ist es also, im Läuterteil eine defi­ nierte Temperaturschichtung unter Vermeidung jeglicher Verwirbelung einzustellen, wobei dies auch während der Aufheizung bzw. Abkühlung und im Bereich der höchsten Temperaturen aufgrund der geringen Badtiefe erreicht wird, wobei zugleich durch die Gegenstromführung von Ge­ menge und Abgas ohne wesentlichen Aufwand ein verbesser­ ter Wirkungsgrad erreicht wird.

Es ist überraschend, daß durch die Gegenstromführung von Gemenge und Abgas eine wesentliche Verbesserung des Wir­ kungsgrades erreichbar ist, wobei durch die Strahlen­ schutzwand zugleich sichergestellt wird, daß kein Gemen­ ge in den Läuterteil 2 einströmen kann und weiterhin auch zwischen dem Läuterteil 2 eine Rückströmung in den Schmelzteil 1 ausgeschlossen wird, ohne daß die Abgasfüh­ rung beeinträchtigt würde.

Claims (6)

1. Glasschmelzofen mit einem Schmelzteil, einem Homogeni­ sierungsteil und einem dazwischen angeordneten Läuter­ teil, in dem Brenner zur Zuführung fossiler Energie angeordnet sind und zwischen dem Läuterteil und dem Schmelzteil ein sich bis kurz über den Ofenbogen er­ streckender Strahlungsschutzwall vorhanden ist, der Strahlungsschutzwall eine Öffnung für den Durchtritt der Verbrennungsgase aufweist, wobei der Unterrand der Öffnung höher liegt, als der Unterrand eines im Schmelzteil angeordneten weiteren Strahlungsschutz­ walls, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Strah­ lungsschutzwall (23) sich bis dicht über das auf dem Glasbad schwimmende Gemenge (22) erstreckt.

2. Glasschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Läuterteil (2) zwischen dem Glasbad und den Brennern (5) eine horizontale Trennwand (24) vorhanden ist, die auf einem mittig angeordneten Sockel (25) aufliegt.

3. Glasschmelzofen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, durch gekennzeichnet, daß die Decke (26) im Läuter­ teil (2) wesentlich höher liegt als im Schmelzteil (1).

4. Glasschmelzofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abstand der Decke (26) von dem Schmelz­ bad ca. 3- bis 4mal so groß ist wie die größte Bad­ tiefe beträgt.

5. Glasschmelzofen nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzofen einhäusig ist und einen durchgehenden Boden (20) aufweist.

6. Glasschmelzofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Homogenisierungs­ teil (3) als Arbeitswanne dient und eine Badtiefe ent­ sprechend dem Schmelzteil (1) aufweist.