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Glasschmelzofen Die Erfiridung bezieht sich auf einen Glasschmelzofen
und im besonderen auf dessen Vorherd.
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Bei der Verarbeitung geschmolzenen Glases, insbesondere beim Beschicken
der Formen zur Herstellung von Glasflaschen mittels Postenspeiser, ist die Beherrschung
der Temperatur des zu verarbeitenden Glases von der größten Wichtigkeit. Wenn die
Temperatur genau und selbsttätig gesteuert wird, so ist damit eine der bei der Herstellung
von Flaschen in Betracht kommenden Hauptaufgaben gelöst.
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Um die Wirkungen der ungenügenden Temperaturregelung richtig zu erkennen,
ist folgendes zu berücksichtigen.
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Eins der wichtigsten Merkmale einer Flasche ist deren genaues Fassungsvermögen.
Während der ersten Herstellungsstufe wird ein Posten von geschmolzenem Glas in die
Formen der Glasblasemaschine eingeführt; und da die Formen ein feststehendes Fassungsvermögen
haben, so folgt, daß, wenn eine bestimmte Flaschengröße von einem Glasposten eines
bestimmten Gewichts hergestellt wird, das Fassungsvermögen richtig sein wird; jede
Abweichung des Glaspostens von diesem Gewicht wird ein unrichtiges Fassungsvermögen
der Flasche zur Folge haben. Wenn der Glasposten schwerer als der vorher berechnete
ist, so würde die entstehende Flasche dickwandiger ausfallen, infolgedessen ein
geringeres Fassungsvermögen haben, und umgekehrt, wenn der Posten leichter ist,
so wird die Flasche dünnwandiger geblasen und ein größeres Fassungsvermögen aufweisen.
Die Unterschiede im Fassungsvermögen für eine gegebene Abweichung des Gewichtes
werden vergrößert, je kleiner das Fassungsvermögen der Flasche ist. ' Die Rolle,
die die Temperatur des zu verarbeitenden Glases dabei spielt, ist von der größten
Wichtigkeit. Zunächst ist zu beachten, daß die Zähflüssigkeit des Glases bekanntlich
unmittelbar von der Temperatur abhängt. Je niedriger die Temperatur ist, je größer
wird die Zähflüssigkeit; die Endgrenze ist das feste Glas. Andererseits wird die
Zähflüssigkeit bei höheren Temperaturen verringert, bis das Glas fließt. Es ist
ferner zu beachten, daß in dem Temperaturbereich für die Herstellung von Flaschen
die Zähflüssigkeitskurve sehr steil verläuft, woraus hervorgeht, daß eine geringe
Änderung in der Temperatur eine verhältnismäßig große Änderung in der Zähflüssigkeit
bedingt.
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Aus obigen als Beispiel gewählten Ausführungen wird der Grund für
das Erfordernis
einer genauen Regelung der Temperatur des zu verarbeitenden
Glases, gleichgültig für welche besonderen Zwecke, einleuchtend.
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Die Erfindung bezweckt daher im allgemeinen, die Bauart und Arbeitsweise
von Glasschmelzöfen und im besonderen des Vorherdes eines Glasschmelzofens zu verbessern
.und zu vereinfachen. Erfindungsgemäß kommt ein Vorherd zur Verwendung, der in zwei
Hauptabschnitte oder Zonen unterteilt ist, in denen das geschmolzene Glas zuerst
abgekühlt und alsdann auf eine vorher bestimmte höhere Temperatur, die Verarbeitungstemperatur,
gebracht wird, bevor es abgegeben wird. Hierbei kommen Einrichtungen zur Verwendung,
um das Glas in der Heizzone elektrisch zu erhitzen und eine Trennung des geschmolzenen
Glases in einzelne Zonen oder Schichten von verschiedener Temperatur zu vermeiden.
Ferner ist Vorkehrung getroffen, um das geschmolzene Glas an derAbgabestelle auf
einer vorher bestimmten Temperatur zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung ist ein Vorherd für einen Glasschmelzofen vorgesehen,
durch den hindurch das Glas von dem Ofen zu einer Auslaßöffnung gerichtet wird,
der neben dem Ofen mit einem von dem Gasraum des Ofens getrennten Kühlabschnitt
und an seinem vorderen Teile mit einem von dem Kühlabschnitt abgetrennten Heizabschnitt
versehen ist. An diesem Heizabschnitt sind Einrichtungen vorhanden, um einen elektrischen
Strom durch das Glas hindurchzuleiten, damit es auf eine vorher bestimmte Temperatur
gebracht werden kann, bevor es z. B. durch den Auslaß hindurch abgegeben wird.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar ist Fig. i ein senkrechter, längsverlaufender Schnitt durch
den Vorherd und das vordere Ende des Schmelzofens, an dem er angebracht ist; Fig.
z ist ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig.i; Fig. 3 ist ein Querschnitt
nach der Linie III-III der Fig. i; Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Vorherd, teilweise
im Schnitt; Fig.5 ist eine schematische Ansicht und veranschaulicht die selbsttätige
elektrische Steuervorrichtung, mittels deren die Temperatur des geschmolzenen Glases
an der Abgabestelle aufrechterhalten wird; Fig. 6 ist eine der Fig. 5 ähnliche schematische
Ansicht und veranschaulicht.eine Abänderung der elektrischen Steuerung; Fig.7 ist
ein im vergrößerten Maßstabe dargestellter senkrechter Mittelschnitt durch den über
der Abgabeöffnung angeordneten Zylinder; Fig. 8 ist ein Querschnitt nach der Linie
VIII-VIII der Fig. 7; Fig. 9 und io veranschaulichen eine Abänderung des unteren
Endes des Zylinders, wonach die Kanäle eine ungleiche Querschnittsfläche haben;
Fig. i i und iz veranschaulichen eine weitere Abänderung, bei der drei Kanäle dargestellt
sind, durch die hindurch das geschmolzene Glas in den Zylinder eintritt; Fig. 13
und 14 veranschaulichen eine weitere Abänderung, bei der ein einzelner Kanal verwendet
wird.
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Bei der in den Fig. i bis 4 dargestellten Ausführungsform weist der
Vorherd einen gußeisernen Trog auf, der aus einem Bodenteil i, den Seitenteilen
-o und einem vorderen oder Endteil 3 besteht. Dieser Trog ist mit einem feuerfesten
Material, wie beispielsweise feuerfestem Ton, ausgekleidet, der der Wirkung des
Glases und der Hitze widerstehen kann. Der Trog wird von Stangen getragen, welche
z. B. von Schienen an der Vorderwand A des Schmelzofens hervorragen oder von nicht
dargestellten Lagerarmen o. dgl. Der Trog ist in zwei Zonen oder Abschnitte B und
G unterteilt, die als Kühl- und Heizabschnitte bezeichnet werden sollen.
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Zur richtigen Steuerung des von dem Trog abgegebenen Glases ist es
notwendig, daß das Glas hinter der Heizzone unterhalb der Temperatur ist, die für
den Glasposten erwünscht ist. Dies erfolgt aus dem Grunde, da es möglich ist, eine
genauere Beherrschung der Bedingungen für das Erwärmen des Glases als für dessen
Abkühlung zu erzielen. Da das von dem Schmelzofen in den Trog eintretende Glas heißer
ist, als dies für die Verarbeitung des Glases erwünscht ist, so ist es zuerst notwendig,
das geschmolzene Glas zum Teil abzukühlen und alsdann die Temperatur auf diejenige
zu erhöhen, die erforderlich ist, bevor das Glas abgegeben wird.
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Es ist an sich nicht neu, das in einem kontinuierlichen Wannenofen
erschmolzene Glas auf seinem Wege zur Entnahme- oder Abgabestelle zunächst unter
die Arbeitstemperatur abzukühlen und es dann auf die Arbeitstemperatur zu erwärmen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein zur Durchführung dieser an sich bekannten
Arbeitsweise besonders vorteilhaft ausgebildeter Glasschmelzofen mit Vorherd, in
dem das Wiedererwärmen des zuvor abgekühlten Glases mittels eines durch die Schmelze
geleiteten elektrischen Stromes an Stelle der sonst üblichen Gasbeheizung erfolgt.
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Der Kühlabschnitt B ist mit einem feuerfesten Material 4 ausgekleidet;
sein hinteres Ende, d. h. dasjenige, das dem Glasschmelzofen am nächsten liegt,
verläuft bei 5 zu
einem unter dem Glasspiegel liegenden Kanal 6
schräg abwärts, der in der Wand A des Schmelzofens vorgesehen ist. Das Dach des
Kühlabschnittes besteht aus einem gebogenen Deckelstein 7, und in letzterem sind
zwei Gasbrenner 8, g angebracht. Diese Brenner werden benutzt, wenn der Trog angewärmt
werden soll, und ferner dazu, das Glas im Bedarfsfalle bis zur Leitfähigkeit für
den elektrischen Strom zu erwärmen, d. h. die Brenner werden als Hilfsheizquelle
benutzt, wenn die Terhperatur des in den Trog eintretenden Glases 'so niedrig ist,
daß es den erforderlichen Strom zur Erzielung einer Heizwirkung nicht leitet. Im
Falle der elektrische Strom aussetzen sollte, werden die Brenner angestellt, um
das Glas und den Trog heißzuhalten. In dem Deckelstein 7 ist eine Öffnung io vorhanden,
die in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Schornstein verbunden werden
kann, um die Verbrennungsgase nach der Außenluft abzuführen. Wenn die Brenner nicht
arbeiten, wird diese Öffnung auch als Einrichtung zur Steuerung der Kühlung für
das Glas benutzt, falls dies notwendig ist. Wenn große Glasgegenstände herzustellen
sind, bringt das größere, durch den Trog hindurchgehende Glasvolumen mehr Wärme
mit, die ihm entzogen werden muß. In diesem Falle wird der Brenner 8 entfernt und
durch den natürlichen, von dem Schornstein erzeugten Zug kalte Luft eingeführt,
die das Glas abkühlt. Der Schornstein kann, wie üblich, mit einer Klappe versehen
sein, um den Betrag der verwendeten Kühlluft in bekannter Weise zu regeln. An dem
vorderen Ende des Kühlabschnittes ist ein Block ii vorgesehen, der dazu benutzt
wird, den Glasstrom nach oben zu richten. Das durch den Kanal 6 eintretende Glas
ist gewöhnlich heißer, als es erwünscht ist, und es tritt häufig ein, daß heißes
Glas längs des Bodens des Troges fließt, bis es die Auslaßöffnung erreicht und hierdurch
eine Störung der Temperaturbeherrschung verursacht. Der Ablenkblock i i richtet
den sich bewegenden Glasstrom nach oben endverhindert hierdurch eine Schichtung
des Glases in einzelne Lagen oder Schichten von verschiedener Temperatur.
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Unmittelbar über dem Ablenkblock i i befindet sich ein anderer Ablenkblock
12, der nach unten in das Glas ragt. Dieser Block hat eine dreifache Bestimmung:
erstens richtet er den oberen Teil des sich bewegenden Glasstromes in den unteren
-Teil und "verursacht hierdurch eine Mischung von heißem und kaltem Glas; zweitens
wirkt er als Abschäumer und hält alle schädlichen Teile zurück, die sich auf der
Oberfläche des Glases gebildet haben, oder auch Teilchen, die vorher in das Glas
eingeführt worden sind und die später an die Oberfläche emporsteigen; drittens trennt
er den oberen Teil der Kühlzone von der Heizzone, wodurch alle Luftströme aufgehalten
werden, die andernfalls in die Heizzone gelangen können. Die beiden Ablenkblöcke
sind äußerst wichtig, zumal es notwendig ist, daß der Glasstrom sich in der richtigen
Rinne bewegt, und die Hauptaufgabe der Blöcke besteht darin, eine Schichtung infolge
von Temperaturunterschieden in dem Glasstrom zu vermeiden.
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Das kalte Glas tritt in den Heiz- und Steuerabschnitt C ein. Dieser
Abschnitt ist in drei oder mehrere Zonen unterteilt, von denen jede unabhängig beherrscht
wird. Diese Zonen sind bei 30, 40 und 5o angedeutet. Die Zone 30 liegt dem Kühlabschnitt
am nächsten und ist auf allen Seiten isoliert. Wenn geschmolzenes Glas in einen
Ofen eingeführt wird, der vollständig isoliert ist, so werden alle Teile des Glasstromes
dieselbe Temperatur haben. Es wird daher versucht, diesen Zustand soweit als möglich
zu erzielen, da eine .Gleichförmigkeit in der Temperatur des ganzen Glasstromes
von der größten praktischen Bedeutung ist. Erstens wird hierdurch eine Schichtung
des Glases in einzelne Temperaturzonen mit der hierdurch bedingten Störung der Temperaturbeherrschung
vermieden, und zweitens wird, falls das Glas in Posten abgegeben werden soll, eine
ungleichförmige Verteilung der Temperatur in dem Glasposten vermieden. Eine ungleichförmige
Temperaturverteilung würde in einer Flasche veränderliche Wandstärken verursachen.
Das letztgenannte Merkmal, gleichmäßige Temperaturverteilung, ist bei Glasposten
fast ebenso wichtig wie die Einhaltung des genauen Gewichts.
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Aus den Fig. 1, 3 und q. ist zu erkennen, daß Elektroden 14 in die
Seitenwandungen der Zone 30 eingesetzt sind. Diese Elektroden liegen einander
gegenüber, und es sind drei Sätze, die Paare bilden, beim Ausführungsbeispiel dargestellt,
wobei zu bemerken ist, daß auch.mehr oder weniger Elektroden nach den vorhandenen
Betriebsverhältnissen verwendet werden können. Die im Gebrauch befindlichen Elektroden
bestehen aus einer Graphitplatte 15, in die eine Graphitstange 16 eingeschraubt
ist, und diese Graphitstange ist von einem Rohr z7 umgeben, das aus Stahl oder irgendeinem
anderen wärmewiderstandsfähigen Metall bestehen kann. Der Zweck dieses Rohres geht
dahin, eine Oxydation der Graphitstange zu vermeiden, und das Rohr wirkt ferner
als Klemme 18 für die elektrischen Verbindungen. Das Stahlrohr erteilt der Elektrode
als Ganzes auch eine mechanische Festigkeit. Die Graphitplatte 15 ist mit einem
Elektrodenmaterial ig bedeckt,
und dieser Überzug bedeckt den Graphit
vollständig, damit kein Teilchen dein fließenden Glasstrom ausgesetzt ist. Die Elektrodenflächen
15 und 19 sind in der bei elektrischen Glasschmelzöfen üblichen Art
in Ausnehmungen in dem feuerfesten Material angebracht zum Zwecke, den Überzug z9
gegen Wegfressen durch den Glasstrom zu schützen. Da die Elektroden vertieft liegen,
so werden die Flächen z9 außer Berührung mit dem Hauptglasstrom gehalten, wodurch
die Lebensdauer des Überzuges verlängert wird. Der Raum zwischen der Bußeisernen
Seitenwand 2 des Troges und der Graphitplatte mit ihrem Rohr 17 wird, wie üblich,
mit Zement oder einem ähnlichen Material ausgefüllt, um eine Oxydation des Graphites
und des genannten Rohres durch die Luft zu vermeiden.
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Über den Elektroden 14 sind Gasblasenfänger 2o angeordnet, die verhindern,
daß an den Elektrodenflächen erzeugte bzw. durch übererhitztes Glas nahe den Elektrodenflächen
entwickelte Blasen in das zur Verarbeitung bestimmte Glas gelangen.
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Ein wesentliches Merkmal der Gasblasenfänger ist eine Lippe oder Anschlagplatte
21. Diese Platte 21 taucht vor den Elektroden in den flüssigen Glasstrom. Eine jede
Elektrode besitzt ihren eigenen Gasblasenverschluß, und alle diese Verschlüsse sind
durch einen Kanal 22 miteinander verbunden. Von diesem Kanal führen Öffnungen in
die Außenluft.
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Wenn der Trog in Benutzung genommen ist, so steigen die Gasbläschen
an den Flächen der Elektroden empor und gelangen in den Fänger 21. Das neben der
Elektrodenfläche befindliche Glas hat eine höhere Temperatur als an irgendeiner
anderen Stelle des Glasstromes und demzufolge auch eine geringere Zähflüssigkeit.
Infolge dieser geringeren Zähflüssigkeit steigen die Gasbläschen an den Elektrodenflächen
empor, sowie sie sich gebildet haben, und gelangen innerhalb der Gasblasenverschlußkammer
an die Oberfläche. Infolge des Druckes im Innern der Gasblasen bersten sie und werden
vollständig verteilt, sobald sie die -Oberfläche erreichen; das von diesen Blasen
kommende Gas gelangt durch Öffnungen hindurch in die Außenluft. Wenn diese Öffnungen
nicht vorhanden wären, so würde sich ein Gasdruck in den Verschlußkammern entwickeln,
und die Gasblasen würden alsdann unter die Anschlagplatte 2r gedrückt werden und
in den Hauptstrom des Glases gelangen. Wenn es erwünscht ist, können die genannten
Öffnungen mit einer Quelle von verringertem Druck verbunden werden, wodurch das
Entfernen der Gasblasen erleichtert wird, indem alsdann der verhältnismäßig hohe
Druck innerhalb der Gasblasen die letztere umgebende Glashaut leichter zum Bersten
bringt. Dies hat sich zwar in der Praxis nicht als notwendig erwiesen, da der Kanal
22 zur Einführung von Brennern bestimmt ist, so daß die Oberfläche des Glases in
den Verschlußkammern um einen solchen Betrag erhitzt werden kann, daß die Zähflüsigkeit
des Glases verringert wird, so daß die Gasblasen bequem bersten, sobald sie die
Oberfläche erreichen.
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Für die vorliegende Beschreibung genügt eine kurze Erläuterung der
Elektroden und der Gasblasenfänger, da die Elektroden und Gasblasenfänger für sich
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
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Das Dach der Zone 30 in dem Heizabschnitt ist aus einem flachen
Stein gebildet, in dem ein Schlitz a3 eingeschnitten ist, um die Einführung eines
Thermoelementes 24 zu ermöglichen; dieses Thermoelement bildet einen Teil der weiter
unten noch näher zu erläuternden Steuervorrichtung. Der das Dach bildende Stein
besteht aus gut isolierendem Material, und die Mitte des Daches liegt etwas tiefer,
so daß sie gerade die Oberfläche des flüssigen Glasstromes freiläßt. Dies erfolgt
deswegen, um das Volumen des Luftraumes oberhalb des Glases zu verringern und demzufolge
die Möglichkeit der Bildung von Konvektionsströmen zu vermindern, die einen höheren
Wärmeverlust verursachen und desgleichen dazu neigen würden, die Oberfläche des
Glases abzukühlen. Die Dachausbildung hat daher die Aufgabe, alle Wärme soweit als
möglich zu erhalten und alle Teile des Glasstromes soweit als möglich auf derselben
Temperatur zu erhalten.
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Am Ausgangsende der Zone 3o befindet sich ein Ablenkklotz 25, der
eine ähnliche Bestimmung wie die Ablenkblöcke 5 und z z hat, die darin besteht,
den sich bewegenden Glasstrom in einem bestimmten Kanal zu halten. Der Ablenkklotz
25 richtet den Glasstrom seitlich nach der Mitte des Troges und aufwärts zu dem
Boden der Elektroden 14. Die Oberfläche des Glasstromes wird nicht gerichtet, da
eine Öffnung für die heißen Gase gelassen werden muß, damit sie in die Zone
30 gelangen können, wenn ein Gas als Hilfsbrennstoff verwendet wird.
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Alles das, was von der Zone 30 gesagt wurde, gilt auch für
die Zone 40. Die Zone .4o ist im wesentlichen gleichartig der Zone 30 ausgebildet,
und es werden die gleichen Elektroden, die gleiche Isoiierungsart und ein gleiches
Dach benutzt, jedoch sind in diesem Falle zwei Schlitze 26, 27 in dem Dach vorgesehen,
um die Einführung von Thermoelementen 28, 29 zu ermöglichen. Ferner werden zwei
Elektroden z4a benutzt, und desgleichen werden Gasblasenfänger verwendet.
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Die Zone 5o ist in ihrer Bauart im wesentlichen
ebenso
ausgebildet, mit der Ausnahme, daß nur ein Elektrodenpaar verwendet wird. Desgleichen
ist in dem Dach zur Einführung eines Gasbrenners 4a eine Öffnung vorgesehen; dieser
Brenner wird benutzt, um den kalten Trog zu erwärmen, bis das Glas genügend heiß
ist, um den Strom zu leiten. Dieser Brenner wird auch als Notbehelf benutzt, im
Falle die Stromversorgung aussetzen sollte. In dem Dach ist ein Schlitz 32 für ein
Thermoelement 33 vorgesehen.
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Zwischen den Zonen 40 und 50 ist ein Zylinder 34 angeordnet,
der aber diese Zonen nicht vollständig voneinander trennt. Der Zylinder besteht
aus Ton oder einem ähnlichen feuerfesten Material und ist mit einem oder mehreren
Durchlaßkanälen 35, 36 versehen.. Das Glas fließt durch diese Kanäle hindurch und
alsdann abwärts in eine Schale 37 und wird schließlich durch den Auslaß 38 abgegeben,
woselbst es durch nicht dargestellte. Scheren zwecks Bildung von Posten abgeschnitten
wird. Der Zylinder 34 umgibt einen Treiber (Kolben 39), der die übliche Bestimmung
hat. Der Zylinder ist an seinem oberen Ende zwecks Einführung des Kolbens offen,
und der Boden des Zylinders ruht auf einem Tragring 43 auf; dieser Ring wird wiederum
durch das dargestellte Isoliermaterial getragen. Die Schale 37 kann in bekannter
Weise erneuert werden, ohne die Zylinderanordnung zu stören. Es ist zu bemerken,
daß der Zylinder nicht aus einem Stück mit dem Tragring besteht, damit er ohne Zeitverlust
und ohne Behinderung irgendwelcher anderer Teile des Troges entfernt und ausgewechselt
werden kann. Eine nicht dargestellte Klemme tritt mit -dem oberen Teil des Zylinders
in Eingriff und hält ihn fest auf dem Ringe 43. Dieser Zylinder hat die Bestimmung,
das Glas zu führen. Vor der Einführung dieses Zylinders war es nicht möglich, eine
zufriedenstellende Temperaturregelung des Glases zu erzielen, noch das Gewicht des
Postens zu beherrschen. Der Hauptgrund lag in der Schwierigkeit, die Thermoelemente
in dem durch den Trog hindurchfließenden Glasstrom anzubringen. Wenn das Thermoelement
in demjenigen Teil des Stromes angebracht wurde, der zu der Schale floß, so wurden
gute Resultate erzielt, jedoch wurde infolge von Arbeitsbedingungen, die nicht unter
Steuerung standen, die Temperatur innerhalb der Glasmasse selbst in der senkrechten
Ebene und möglicherweise auch in der waagerechten Ebene verändert. Bei derartigen
Arbeitsbedingungen veränderte sich die Lage des Glasstromes, da die Zähflüssigkeit
direkt von der Temperatur abhängt; das Glas wird demzufolge am leichtesten fließen,
wenn seine Zähflüssigkeit am niedrigsten ist. Wenn die Lage des Glasstromes sich
veränderte, so kommt das Thermoelement an eine falsche Stelle zu liegen, und es
ist daher unmöglich, die Temperatur des Glasstromes zu beherrschen. Der Zylinder
und die Ablenkblöcke sind daher von dem größten Vorteil, da das Glas veranlaßt wird,
sich zu mischen und alsdann durch die Öffnungen oder Kanäle 35, 36 hindurchzufließen,
und durch Anbringung der Thermoelemente in der Mitte dieser Kanäle wird es möglich,
die Temperatur genau zu messen und sie demzufolge aufrechtzuerhalten. Wenn irgendeine
Temperaturschwankung eintritt, so ist deren Betrag so klein, daß das Thermoelement
die Durchschnittstemperatur richtig anzeigt.
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Wie im besonderen aus Fig. 2 hervorgeht, schließt der Zylinder die
Zonen 40 und 5o nicht vollständig ab, da auf jeder Seite des Zylinders ein freier
Raum gelassen ist, so daß das Glas von dem Abschnitt 4o in den Abschnitt 5o strömen
kann. Demzufolge tritt ein Teil des Glasstromes in den Zylinder durch die Kanäle
35 und ein anderer Teil durch den Kanal 36 hindurch. Die Temperatur des Glases,
das durch den Kanal 35 strömt, kann in der Zone 4o geregelt werden, und die Temperatur
des Glases, das durch den Kanal 36 eintritt, kann in der Zone 5o geregelt werden.
Dies ermöglicht eine Beherrschung der Temperaturverteilung. Wenn die Temperatur
vor dem Posten niedrig sein sollte, ist es möglich, die Temperatur in der Zone
50 zu erhöhen, wodurch dem Posten eine entsprechende Temperaturerhöhung erteilt
wird. Dasselbe gilt natürlich für die Rückseite des Postens, die in der Zone 40
geregelt wird.
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Während Fig. i zwei Kanäle von gleichförmigem Querschnitt in dem Zylinder
veranschaulicht, ist es möglich, auch drei Kanäle oder Kanäle von verschiedenem
Durchmesser oder sogar einen einzelnen Kanal zu verwenden. Diese Abänderungen sind
in den Fig.6 bis 13 dargestellt, die verschiedene Ausführungsformen der Kanalanordnung
in dem Zylinder veranschaulichen.
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Der elektrische Steuerstromkreis ist im besonderen in Fig. 5 dargestellt.
Die Elektroden sind quer zu dem Trog in Paaren angeordnet. Das zwischen den Elektroden
vorhandene Glas wirkt als Widerstand, der, in den elektrischen Stromkreis eingeschaltet,
beim Stromdurchgang erwärmt wird. Die elektrische Energie wird von einer Wechselstromquelle
6o mittels eines Transformators 61 genommen, der eine abgezweigte Sekundärwicklung
62 hat, die den Ofenleitungen eine veränderbare Spannung liefert. Beim Ausführungsbeispiel
ist ein Transformator mit einer abgezweigten Sekundärwicklung dargestellt, die die
Energie für alle Zonen liefert. In diesem Falle arbeiten
alle Zonen
mit derselben Spannung. Bei einer Abänderung wird ein Transformator für einen jeden
Stromkreis benutzt und demzufolge eine Spannungsregelung in einer jeden Zone ermöglicht.
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Der elektrische Steuerstromkreis ist in Fig. 5 folgender: Die elektrische
Energie wird von einer Wechselstromquelle 6o mittels eines Transformators 61 erhalten,
der auf der Sekundärseite verschiedene Abzweigungen 62 für die Elektroden 14 des
Ofens besitzt. Der Steuerstrom wird von der Primärseite der Zuleitungsquelle 6o
genommen. Der Draht 68 steht hierbei mit beiden Kontaktarmen 64 und mittels des
Drahts 6,5 mit dem einen Kontakt 66 des Galvanometers 67 in Verbindung. Die andere
Seite dieses Stromkreises verläuft von der Zuleitungsquelle 6o mittels des Drahtes
63 zu dem Widerstand 69 und durch letzteren hindurch sowie mittels des Drahtes
70 zu dem Solenoid 71, das mittels des Drahtes 73 mit dem anderen
Kontakt 72 des Galvanometers 67 verbunden ist. Der Strom gelangt mittels
des Drahtes 70 und des Elektromagneten 71
zu der einen Berührungsstelle
74 des Kontaktarmes 64 und alsdann mittels des Drahtes 75 zu dem Kontakt 76 des
Galvanometers 67.
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Wenn ein Glas eine niedrigere Temperatur als die erforderliche hat,
so bewirkt das Thermoelement 77, daß ein geringer elektrischer Strom das Galvanometer
67 durchströmt, wodurch der Zeiger bzw. Arm 76' in Berührung mit dem Kontakt 66
gebracht wird, so daß ein Stromkreis von der Zuleitungsquelle 6o durch den Draht
63, den Widerstand 69, den Draht 7o, das Solenoid -i, den Kontakt 7q., den Draht
75, die Kontakte 76 und 66, den Draht 65 zu der anderen Seite der Stromquelle 6o
mittels des Drahtes 68 geschlossen wird. Das Relais 71 wird nunmehr einen Stromkreis
durch das Elektrodenrelais 8o schließen, sobald der Strom durch den Draht 68, den
Kontaktarm 6:4, den Kontakt 81, den Draht 82, das Elektrodenrelais 8o und wieder
zurück mittels .des Drahtes 83 zu dem Draht 63 strömt. Das Solenoid 71 wird erregt
bleiben, auch wenn der Arm 76' des Galvanometers 67 den Kontakt 66 verläßt, da der
Strom durch den. Draht 68 von der Zuleitungsquelle 6o aus mittels des Kontaktarmes
6¢ zu der Berührungsstelle 7q., durch das Solen oid 71, den Draht 70, den Widerstand
69 und mittels des Drahtes 63 wieder zurück auf die andere Seite der Stromquelle
6o fließt.
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Wenn das Glas eine höhere Temperatur als die erforderliche hat, so
bewirkt das Thermoelement 77, daß in dem Galvanometer 67 ein größerer Strom erzeugt
wird, wodurch der Arm 76' in Berührung mit dem Kontakt 72 gebracht wird. Der Stromkreis,
der von der Zuleitungsquelle 6o über '68, G4., 74 mittels des Solenoides 71, des
Drahts 7o und des Widerstands 69 zurück über 63 aufrechterhalten wurde, wird nicht
unterbrochen, sondern außerhalb des Solenoids 71 kurzgeschloßen. Dies geschieht
in folgender Weise. Von der Zuleitungsquelle 6o fließt der Stroin durch den Draht
68, den Kontaktarm 6q., den Kontakt 74., den Draht 75, den Kontakt 76 dis Galvanometers
67, den Arm 76', den Kontakt 72, den Draht 73, den Draht 70 und den Widerstand
69 und dann mittels des Drahts 63 zurück zur Stromquelle 6o. Die Kontaktarme 64.
kommen nunmehr außer Eingriff mit den Kontakten 7¢ und 8i und unterbrechen hierdurch
den durch das Relais 8o und die Elektroden 14 gehenden Steuerstromkreis. Da nunmehr
kein Strom durch das Glas strömt, so beginnt letzteres sich abzukühlen. Ist die
Temperatur um einige Grade gefallen, so tritt die umgekehrte Wirkung ein, so daß
der Stromkreis von der Zuleitungsquelle zu den Elektroden 1q. geschlossen wird,
worauf eine Erwärmung des Glases zwischen den Elektroden stattfindet, so daß die
Temperatur des Glases bis zu einem vorher bestimmten Grade innerhalb des Empfindlichkeitsbereiches
der Steuervorrichtung und der Bauart des Ofens selbsttätig beherrscht wird.
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Die Verwendung von Thermoelementen zur selbsttätigen Heizstroinregelung
ist an sich bekannt, bietet jedoc'i in Verbindung mit einem Vorherd mit zu beiden
Seiten in Reihen angeordneten Elektrodenpaaren den besonderen Vorteil, daß, beeinflußt
von der Temperatur des zu verarbeitenden Glases an der Abgabestelle, das unter die
Arbeitstemperatur abgekühlte Glas mit Hilfe des durchgeleiteten elektrischen Stroms
in allen Schichten auf gleichmäßige Verarbeitungstemperatur gebracht wird.
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Wenn das Glas aus der Kühlzone q.o heißer austritt, als die Temperatur
der Zone 30 eingestellt ist, so würden die Arbeitsvorgänge nicht mehr unter.
Steuerung stehen, wenn keine Einrichtungen vorhanden wären, um das Glas zu kühlen,
mit Ausnahme der natürlichen Abstrahlung der Wärme von der Glasmasse; demzufolge
ist es zwecks Erzielung einer zufriedenstellenden Steuerung notwendig, daß das Glas
jederzeit in die Zone 30 mit einer Temperatur eintritt, die geringer als
die an dieser Stelle eingestellte ist. Da der Trog in einzelne Zonen unterteilt
ist, so ist es einleuchtend, daß .die Elektroden in einer jeden Zone getrennt; wie
in Fig. 5 dargestellt, gesteuert werden.
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Es ist bereits erwähnt worden, daß ein Transformator mit veränderbaren
Abzweigungen verwendet wird. Ein solcher Transformator wird als Mittel benutzt,
um die Spannung an den Elektroden zu verändern
und zu regeln. Der
Grund zur Uderung der Spannung ist folgender: Die Heizwirkung eines elektrischen
Stromes in einem Widerstand ist gleich dem Quadrate von Stromstärke mal Widerstand,
mal Zeitdauer des Stromdurchganges, 0 = i2 - w - t. Der Widerstand
des Glases verändert sich aber mit der Temperatur; je heißer das Glas ist, um so
besser wird es den Strom leiten, und unigekehrt, je kälter das Glas ist, umso schlechter
leitet es den Strom. Eine andere Betrachtung, die aber nicht gilt, wenn der Ofen
arbeitet, beruht darin, daß das Glas auch dein Ohrnschen Gesetz folgt, und dies
gibt eine Grundlage zur Bestimmung der elektrischen Berechnung des Ofens. Unter
bestimmten Bedingungen ist es somit möglich, die Spannung zu berechnen, die erforderlich
ist, um genügend Strom durch den Ofen hindurchzuführen, damit eine ausreichende
Wärme erzeugt wird, um die Temperatur des Glases bis auf den gewünschten Punkt zu
erhöhen. Da sich aber der elektrische Widerstand des Glases mit der Temperatur ändert,
ist es nicht immer möglich, allen Arbeitsbedingungen mit einer vorher bestimmten
Spannung Rechnung zu tragen, und aus diesem Grunde wird ein Transformator mit Abzweigungen
verwendet, wodurch es möglich wird, den sich verändernden Arbeitsbedingungen Rechnung
zu tragen. Wenn beispielsweise die gewünschte Temperatur des Glases nicht aufrechterhalten
werden kann, weil bei dieser Temperatur das Glas nicht genügend Strom leiten würde,
so ist es nur notwendig, die Abzweigstellen des Transformators zu ändern, um die
Spannung zu erhöhen, wodurch alsdann mehr Strom durch das Glas hindurchgeführt und
eine größere Wärmemenge erzeugt wird.
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In einigen Zonen werden zwei oder mehrere Paare von Elektroden verwendet.
Wenn mehr als ein Paar verwendet wird, so ist es nur notwendig, die Paare.parallel
zu schalten. Mit anderen Worten: Wenn zwei oder mehrere Elektrodenpaare in einer
Zone angeordnet sind, so werden alle mit demselben Stromkreis verbunden und durch
das Therinoelement und der von letzterem beeinfußten Einrichtung betätigt und gesteuert,
so daß alle Paare gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden. Der Grund, weswegen
man mehr als ein Paar von Elektroden in einer Zone benutzt, besteht darin, den Kraftbedarf
in- dieser Zone zu vergrößern. Wenn beispielsweise eln Paar eine bestimmte Leistung
ausführt, so werden drei Paare bei derselben Spannung annähernd die dreifache Leistung
haben. Die beschriebene Ein- und Ausschaltsteuerung ist bekannt. Dies ist natürlich
nicht die einzige Art der elektrischen Regelung, die verwendet werden kann. So ist
beispielsweise in Fig. 6 ein Steuersystem dargestellt, bei dem beispielsweise
7511, der Kraft stets eingeschaltet sind und die endgültige Temperatur dadurch
geregelt wird, daß die zusätzlichen 251/, von Strom hinzugefügt oder abgeschaltet
«erden. Bei diesem System ist es notwendig, die konstante Leistung so zu regeln,
daß sie gerade eine konstante Tempe_atur in dem Glase, die niedriger als die an
dieser Stelle gewünschte Temperatur ist, aufrechterhält; wenn dies nicht der Fall
wäre, so würde die Temperatur weiter ansteigen und gegebenenfalls so hoch werden,
daß die vollständige Steuerung des Glases nicht mehr möglich ist.
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Der in Fig. 6 dargestellte Steuerstromkreis arbeitet in derselben
Weise wie die in Fig. 5 veranschaulichte Steuerung, wobei aber der Elektrodenstromkreis
etwas abgeändert ist. Wenn eine kleine Strommenge erforderlich ist, d. h. wenn das
geschmolzene Glas eine höhere Temperatur als die erforderliche hat, so erzeugt das
Thermoelement 77 mehr Strom, der durch das Galvanometer hindurchströmt, so daß der
Kontaktarm 76' sich bis zur Berührungsstelle 72 bewegt und hierdurch da3 Steuersolenoid
71 kurzschließt, wodurch der Stromkreis zu dem Elektrodenrelais 8o unterbrochen
und demzufolge ermöglicht wird, daß der Strom zu den Elektroden durch den Widerstand
9o hindurchgeht. Wenn das Glas eine niedrigere Temperatur als die erforderliche
hat, so wird das Thermoelement 77 weniger Strom erzeugen mit der Wirkung, daß der
Arm 76' des Galvanometers mit dem Kontakt 66 in Berührung tritt, wodurch der Kontakt
64 geschlossen und demzufolge ein Stromkreis zu dem. Solenoid 8o hergestellt wird;
dieses Solenoid 80 wird bei seiner Erregung die Kontakte 9r und 92 mittels
des Kontaktarmes 93 in Eingriff bringen, so daß der volle Strom durch die Elektroden
1q. hindurchströmt und der Widerstand 9o kurzgeschlossen wird. Dieser Widerstand
ermöglicht, daß annähernd 751/, des Stromes ständig durch die Elektroden und das
geschmolzene Glas zusammen mit der durch das Thermoelement gesteuerten Einrichtung
hindurchströmt, so daß er selbsttätig einen Stromkreis herstellt und unterbricht,
um das Glas in der gewünschten Temperatur zu erhalten.