DE4440703A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von Glasschmelzen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von GlasschmelzenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Homogenisierung von
schmelzflüssigem Glas sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
Die Herstellung von Glas höchster Qualität erfordert über
einen längeren Zeitraum eine ausreichende Homogenisierung
bei hohen Temperaturen. Eine mechanische Homogenisierung mittels
Rührgeräten ist dahingehend bekannt, daß keramische Rührer
bzw. Rührer aus hitze- und zunderbeständigen Metallen
und aus Edelmetallen und deren Legierungen der Pt-Gruppe bei
hohen Temperaturen im Speiserkanal, in Speiserkanalrührzellen
und im Speiserkopfbereich durch eine Rotationsbewegung
das schmelzflüssige Glas rühren. Des weiteren sind Rührgeräte
mit einer Kombination von Rotationsbewegung und vertikaler
Bewegung bekannt.
In den Patentschriften DE 35 35 792 A1, DE-AS 27 43 289,
DE-OS 25 00 793, DE AS 14 96 443, DD 15 91 71 und DD 15 35 46
wird der bekannte Stand der Technik zur Homogenisierung
von Glasschmelzen dargelegt.
Bei den bekannten Homogenisierungsverfahren und deren Vorrichtungen
ist eine unzureichende Homogenisierung, vor allem
über längere Zeiträume, zu verzeichnen.
Bei Einsatz von keramischen Rührgerätematerialien über einen
längeren Zeitraum nimmt die Homogenisierungsgüte des Glases
durch den Verschleiß der Geräte ständig ab, wobei gleichzeitig
durch den Abrieb des keramischen Materials vermehrte
Glasfehler auftreten. Vielfach wird dies nur durch einen
sehr hohen Einsatz von Edelmetallen, durch den Einsatz von
mehreren Rührgeräten oder durch häufigeres Auswechseln von
verschlissenen keramischen Rührern ausgeglichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Verfahren zu schaffen, das mit minimalem Materialeinsatz
für Homogenisierungseinrichtungen eine optimale Homogenisierung
des Glases konstant über lange Zeiträume auch bei höchsten
Temperaturen ohne
Verunreinigungen durch Materialverschleiß ermöglicht und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln,
die einen einfachen Aufbau aller Homogenisierungsteile,
einfache Auswechselbarkeit des Rührgerätes sowie
vertretbare Material- und Betriebskosten besitzt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das
schmelzflüssige Glas mittels eines Rührgerätes spezieller
Konstruktion in einer zylinderförmigen Rührzelle abhängig
von der Drehzahl des Rührgerätes gleichzeitig horizontal und
vertikal mit oder entgegen einer Entnahmeströmung homogenisiert
und vermischt wird. Dabei wird das Glas über die gesammelte
Höhe der Rührzelle bis zu den eintauchenden Rührzellenabdecksteinen
homogenisiert und das sich an der freien Glasoberfläche
befindliche Glas zwangsweise mit den unter den
Rührzellenabdecksteinen befindlichen Glasschichten vermischt.
Zur Erreichung einer optimalen Homogenisierung ist die Rühreinrichtung,
bestehend aus einer Rührzelle und einem Rührgerät,
am Anfang des Speiserkanals angeordnet, wenn fertigungsbedingt
das schmelzflüssige Glas bis zum Speiserkopf stark
abgekühlt werden muß. Eine Anordnung der Rühreinrichtung
kurz vor dem Speiserkopf ist zweckmäßig bei einer weitestgehenden
Temperaturkonstanthaltung bzw. einer geringen Abkühlung
des schmelzflüssigen Glases bis zum Speiserkopf.
Eine optimale Homogenisierung wird erfindungsgemäß bei einer
höhenversetzten Anordnung der Eingangs-und Ausgangskanäle
zur Rührzelle erreicht. Vorzugsweise sind ein tiefliegender
Eingang und ein oder mehrere, maximal drei in gleicher oder
unterschiedlicher Höhe liegende Ausgänge an einer Rührzelle
vorhanden. Dabei besitzen die Strömungsquerschnittsflächen
der Ausgangskanäle unterschiedliche Größen, sind aber stets
kleiner als die Strömungsquerschnittsfläche des Eingangskanals.
Die eigentliche Rührzelle ist gemäß der Erfindung über
ihrer gesamten Höhe zylinderförmig oder leicht kegelförmig
ausgebildet und besitzt ein Längen-/Durchmesserverhältnis
von vorzugsweise 1 : 1 bis max. 3 : 1.
Der Rührzelleneingangskanal ist stets mittig im Speiserkanal
angeordnet und mit diesem mit einem Rührzellenübergangsstein
verbunden. Zur Vermeidung von schlierenhaltigen Bodengläsern
im Speiserkanal zwischen Speisereingang und Rühreinrichtung
besitzt der Rührzellenboden erfindungsgemäß das tiefste
Niveau im gesamten Speiserkanal.
Verfahrensbedingt sind an der Rührzelle, vorzugsweise am oberen
Teil, ein bis drei Rührzellenausgangskanäle in symmetrischer
bzw. asymmetrischer Anordnung und ggf. in verschiedenen
Höhen über spezielle Rührzellenübergangssteine angesetzt.
Das höchste Rührzellenausgangsniveau liegt vorzugsweise
50 . . . 90 mm unter dem Normalglasspiegel. Zur Vermeidung
einer großen freien Glasoberfläche in der Rührzelle ist
diese direkt mit Rührzellenabdecksteinen aus keramischen
Feuerfestmaterialien, die im Glaskontaktbereich einen Edelmetallüberzug
besitzen, abgedeckt, wobei diese vorzugsweise
geringfügig in das Glasbad eintauchen.
Das Rührgerät, vorzugsweise aus Edelmetallen bzw. Edelmetallegierungen
der Pt-Gruppe, besteht aus einem zylinderförmigen
Rührgeräteschaft mit gerundet verschlossenem Boden und
den Rührgeräteanbauten, erfindungsgemäß vorzugsweise hohlen
zylinderförmigen Rührerfingern, Rührerfingern mit Rührflächen
aus Vollmaterial oder flächenförmigen Rührgeräteanbauten.
Alle Rührgeräteanbauten bestreichen das gesamte Rührzellenvolumen
einschließlich der Rührzellenein- und -ausgangskanäle.
Die Länge der Rührgeräteanbauten beträgt vorzugsweise
0,5 . . . 0,95 des Durchmessers der zylinderförmigen Rührzelle,
wobei alle Rührgeräteanbauten eines Rührgerätes die gleiche
Länge aufweisen.
Ist die Länge der Rührgeräteanbauten am unteren Grenzwert angesiedelt,
so kann das Rührgerät asymmetrisch in der Rührzelle,
vorzugsweise zum Rührzelleneingangskanal hin, je nach
Drehrichtung und Förderrichtung angeordnet sein.
Die Rührgeräteanbauten, vorzugsweise die zylinderförmigen
Rührerfinger, sind erfindungsgemäß einzeln oder gruppenweise
schraubenförmig über der gesamten Rührzellenhöhe angeordnet
und fördern das schmelzflüssige Glas mit oder entgegen der
Richtung der Entnahmeströmung auf- oder abwärts. Vorzugsweise
ist eine maximale Anzahl von Rührgeräteanbauten vorhanden,
da eine hohe Anzahl eng beieinanderliegender Rührgeräteanbauten
auch bei geringen Rührgerätedrehzahlen eine optimale
Homogenisierung ermöglichen.
Flächenförmige Rührgeräteanbauten am unteren Teil des Rührgerätes,
die zwischen den unteren Rührerfingern und vorzugsweise
zwischen deren Spitzen angeordnet sind, sind besonders
wirkungsvoll zur Homogenisierung von schlierenhaltigem Bodenglas.
Zur Vermeidung von Schlechtglas im Ringspalt zwischen
Rührgerätseschaft und Rührzellenabdecksteinen sind bei aufwärts-
und bei abwärtsfördernden Rührgeräten, erfindungsgemäß
in Höhe des Normalglasspiegels, am Rührgeräteschaft mehrere
schrauben- und flächenförmige Anbauten angebracht.
Durch diese Anbauten wird das im Spalt vorhandene schmelzflüssige
Schlechtglas abwärts gefördert und gleichzeitig
ständig durch Glas aus tieferen Schichten der Rührzelle ersetzt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist hauptsächlich
im einfachen Aufbau und in der universellen Einsetzbarkeit
der Homogenisierungseinrichtung für die verschiedensten Einsatzfälle
zu sehen. Auch als Einrichtung zum Vermischen und
Homogenisieren von unterschiedlich gefärbten Gläsern ist die
erfindungsgemäße Lösung einsetzbar, besonders wenn häufige
Farbwechsel erforderlich sind.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der zugehörigen
Vorrichtung bestehen hauptsächlich darin, daß an der
freien Glasoberfläche in der Rührzelle durch die ständige
Vermischung von Oberflächenglas und Glas aus tieferen Schichten
der Rührzelle eine Schlechtglasbildung vermieden wird
und somit ein Glas verbesserter Homogenität und Qualität der
Weiterverarbeitung zugeführt wird.
Weitere Vorteile besitzt die konstruktive Ausführung der Homogenisierungsvorrichtung
dahingehend, daß diese ohne Rührgerät
als Glasverteileinrichtung einsetzbar ist und daß mehrere
Rührzellenausgangskanäle in unterschiedlicher Anordnung
und unterschiedlicher Höhe eine den Weiterverarbeitungsforderungen
optimale Glasverteilung sichern.
Die Edelmetallverkleidung der Homogenisierungsvorrichtung gerantiert
über den gesamten Einsatzzeitraum eine gleichbleibende
Qualität
des Glases ohne die Entstehung zusätzlicher
Glasverunreinigungen.
Da die erfindungsgemäße Homogenisierungsvorrichtung aus mehreren
Bauteilen zusammengesetzt ist, sind kundenspezifische
Anforderungen für unterschiedliche Weiterverarbeitungsverfahren
des Glases einfach zu realisieren.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen im folgenden beschrieben
werden; es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 die Rührzelle mit unterschiedlichen Anordnungen
der Rührzellenausgangskanäle.
Fig. 1 zeigt einen Speiserkanal 1, der vor und nach der
Rührzelle 7 einen konstruktiv gleichen Aufbau besitzt.
Zwischen Speiserkanal 1 und dem Umhüllungsstein der Rührzelle
7 mit den Rührzellenein- und -ausgangskanälen 4; 5 sind
speziell geformte Übergangssteine mit den Rührzellenübergangskanälen
2; 3 angeordnet. Durch den Rührzellenübergangskanal
2 gelangt das schmelzflüssige Glas in den Rührzelleneingangskanal
4 und in die eigentliche Rührzelle 7. Die
Rührzelle 7 wird unten durch den Rührzellenbodenstein 6, der
das tiefste Bodenniveau im gesamten Speiserkanal 1 besitzt,
und oben durch die Rührzellenabdecksteine 8 verschlossen.
Das Rührgerät 9, um dessen Rührgeräteschaft 10 im mittleren
Teil sogenannte Rührerfinger 11, die eine schraubenförmige
Anordnung 12 besitzen, und im unteren Teil des Rührgeräteschaftes
10 mehrere flächenförmige Rührgeräteanbauten 13 angebracht
sind, homogenisiert das schmelzflüssige Glas in der
Rührzelle 7.
Die Rührzelle 7, der Rührzellenbodenstein 6, der Rührzelleneingangskanal
4 und die Rührzellenausgangskanäle 5 wie auch
die Rührzellenabdecksteine 8 besitzen eine Edelmetallauskleidung
14.
Zwischen den Rührzellenabdecksteinen 8 und dem Rührgeräteschaft
10 sind mehrere schrauben- und flächenförmig ausgebildete
Rührgeräteanbauten 15 befestigt, so daß das sich zwischen
Rührgeräteschaft 10 und Rührzellenabdecksteinen 8 an
der freien Glasbadoberfläche befindliche Glas zwangsweise
mit dem Glas unterhalb der Rührzellenabdecksteine 8 ständig
vermischt wird.
Die Fig. 2A stellt eine Rührzelle 7 dar, die einen Rührzelleneingangskanal
4 und einen gegenüberliegenden Rührzellenausgangskanal
5 besitzt.
In der Fig. 2B besitzt die Rührzelle 7 einen Rührzelleneingangskanal
4 und zwei gegenüberliegende, symmetrisch angeordnete
Rührzellenausgangskanäle 5.
Die Fig. 2C zeigt die Rührzelle 7 mit einem Rührzelleneingangskanal
4 und zwei rechtwinklig zu diesem abgehende Rührzellenausgangskanäle
5.
Fig. 2D stellt eine Rührzelle 7 mit jeweils in der Höhe
unterschiedlichem Niveau des Rührzelleneingangskanals 4 und
der zwei Rührzellenausgangskanäle 5 dar.
Bezugszeichenliste:
1 Speiserkanal
2 Rührzellenübergangskanal A
3 Rührzellenübergangskanal B
4 Rührzelleneingangskanal
5 Rührzellenausgangskanal
6 Rührzellenbodenstein
7 Rührzelle
8 Rührzellenabdecksteine
9 Rührgerät
10 Rührgeräteschaft
11 Rührerfinger
12 schraubenförmige Anordnung
13 flächenförmige Rührgeräteanbauten
14 Edelmetallauskleidung
15 schrauben- und flächenförmig ausgebildete Rührgeräteanbauten
2 Rührzellenübergangskanal A
3 Rührzellenübergangskanal B
4 Rührzelleneingangskanal
5 Rührzellenausgangskanal
6 Rührzellenbodenstein
7 Rührzelle
8 Rührzellenabdecksteine
9 Rührgerät
10 Rührgeräteschaft
11 Rührerfinger
12 schraubenförmige Anordnung
13 flächenförmige Rührgeräteanbauten
14 Edelmetallauskleidung
15 schrauben- und flächenförmig ausgebildete Rührgeräteanbauten
Claims (14)
1. Verfahren zum Homogenisieren von schmelzflüssigem Glas
mittels Rührgerät in einem Speiserkanal oder in einer
Rührzelle,
dadurch gekennzeichnet,
daß das schmelzflüssige Glas durch horizontale und vertikale
sich ständig ändernde Strömungsrichtungen über die
gesamte Höhe der Rührzelle bis zu den in das Glas eintauchenden
Rührzellenabdecksteinen homogenisiert und
dabei das sich zwischen Rührgerätschaft und Rührzellenabdecksteinen
an der freien Glasbadoberfläche befindliche
Glas zwangsweise mit dem Glas unterhalb der Rührzellenabdecksteine
vermischt wird.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch
1, bestehend aus einem Rührgerät in einem Speiserkanal
oder in einer Rührzelle,
dadurch gekennzeichnet,
daß das um seine Achse rotierende Rührgerät (9) über der
gesamten Höhe der als zylinderförmiges Gefäß ausgebildeten
Rührzelle (7) Rührgeräteanbauten in Form von
Rührerfingern (11) und/oder flächenförmigen Rührgeräteanbauten
(13) in gleicher oder unterschiedlicher Anordnung
und Ausführung besitzt und daß am Rührgeräteschaft
(10) zwischen den Rührzellenabdecksteinen (8)
schrauben- und flächenförmig ausgebildete Rührgeräteanbauten
(15) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rührgerät (9) über der gesamten Höhe der Rührzelle
(7) im mittleren und oberen Teil vorzugsweise
Rührerfinger (11) und im unteren Teil vorzugsweise
flächenförmige Rührgeräteanbauten (13) besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rührerfinger (11) einzeln oder gruppenweise eine
schraubenförmige Anordnung (12) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge der Rührerfinger (11) und die Länge der
flächenförmigen Rührgeräteanbauten (13) zum Durchmesser
der Rührzelle (7) ein Größenverhältnis von vorzugsweise
0,5 . . . 0,95 : 1 besitzt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rührzelle (7) einen Rührzelleneingangskanal (4)
und einen bis drei Rührzellenausgangskanäle (5) in gleicher
und/oder unterschiedlicher Höhenanordnung und in
symmetrischer und/oder asymmetrischer Anordnung besitzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rührzelleneingangskanal (4) und die Rührzellenausgangskanäle
(5) vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt
besitzen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rührzelleneingangskanal (4) vorzugsweise im
unteren Teil der Rührzelle (7) und die Rührzellenausgangskanäle
(5) im gegenüberliegenden, vorzugsweise im
oberen Teil der Rührzelle (7), angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß spezielle Rührzellenübergangssteine zwischen Speiserkanal
(1) und Rührzelleneingangskanal (4) bzw. Rührzellenausgangskanal
(5) einen formschlüssigen, strömungstechnisch
optimalen Rührzellenübergangskanal (2, 3)
aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rührzellenbodenstein (6) das tiefste Bodenniveau
im gesamten Speiserkanal (1) besitzt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das höchste Niveau des Glasstandes im Rührzellenausgangskanal
(5) vorzugsweise 50 . . . 90 mm unter dem Niveau
des Normalglasspiegels liegt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis von Länge zum Durchmesser der Rührzelle
(7) vorzugsweise 1 : 1 bis 3 : 1 beträgt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle Kontaktflächen aus vorzugsweise keramischen
Materialien mit dem schmelzflüssigen Glas in der Rührzelle
(7), im Rührzelleneingangskanal (4), im Rührzellenausgangskanal
(5) und an den Rührzellenabdecksteinen (8)
eine Auskleidung (14) aus Edelmetall oder aus einer
Legierung aus Edelmetallen der Pt-Gruppe besitzen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rührzelle (7) mit oder ohne Rührgerät (9) als
Glasverteileinrichtung mit mehreren Rührzellenausgangskanälen
(5) in asymmetrischer und/oder symmetrischer
Anordnung und in gleichen und/oder unterschiedlichen
Höhen vorzugsweise als Abgangseinrichtung für zwei Entnahmevorrichtungen
oder als Entnahmekreuz für mehrere
Entnahmevorrichtungen anwendbar ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944440703 DE4440703C2 (de) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von Glasschmelzen |
EP95942012A EP0800484A1 (de) | 1994-11-15 | 1995-11-15 | Verfahren und vorrichtung zum homogenisieren von glasschmelzen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944440703 DE4440703C2 (de) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von Glasschmelzen |
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DE4440703C2 DE4440703C2 (de) | 1996-10-31 |
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ID=6533327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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