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Die Erfindung betrifft die Verwendung
einer allgemeiner als Schmelzofen bezeichneten Vorrichtung zum Erschmelzen
und Läutern
von Glas aus Glasbildnern für
die kontinuierliche Versorgung von Formgebungsanlagen für Flachglas
wie Walz- oder Floatanlagen mit Glasschmelze.
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Sie ist auf Schmelzöfen für Flachglas
gerichtet, was große
Produktionskapazitäten
für Glasschmelze
bedeutet, wobei eine solche Kapazität beispielsweise einen Ausstoß von mindestens
100 Tonnen/Tag haben und bis zu 1000 Tonnen/Tag und darüber hinaus
gehen kann. Sie erweist sich jedoch auch für Öfen geringerer Größe als vorteilhaft.
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Dieser Ofentyp ist üblicherweise
bekanntermaßen
aus einer Abfolge von Abteilen aufgebaut, die ineinander übergehen
und wobei jedes spezifische Aufgaben und Abmessungen hat. Der Ofen
muss in der Lage sein, die Glasbildner zu schmelzen und die chemische
und thermische Homogenität
des Glasschmelzeen Glases sicherzustellen.
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So ist aus dem Patent EP-B-0 264
327 ein Aufbau eines Schmelzofens bekannt, welcher ein erstes Abteil,
worin das Ersclmelzen und Läutern
der Glaszusammensetzung stattfindet, das von einem zweiten Abteil
gefolgt wird, welches den mit der Bezeichnung Manschette benannten
Hals mit vermindertem Querschnitt bildet, umfasst.
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Diese Manschette mündet in
ein Abteil, worin die insbesondere thermische Homogenisierung der Glasschmelze
stattfindet, das unter der Bezeichnung Absteh-Abteil bekannt ist
und in einen Fließkanal
mit viel kleinerem Querschnitt mündet,
welcher die Glasschmelze an die entsprechende Formgebungsanlage
abgibt.
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Weiterhin können die Öfen entsprechend dem für das Schmelzen
der Glasbildner im Schmelzabteil verwendeten Beheizungsmittel in
zwei große Kategorien
eingeteilt werden:
- – einerseits stehen als Öfen mit "kalter Decke" bezeichnete Elektroschmelzöfen, worin
der Schmelzvorgang durch Elektroden durchgeführt wird, welche in die Tiefe
der Glas schmelze eintauchen, was beispielsweise aus dem Patent EP-B-0 304
371 bekannt ist, zur Verfügung,
- – andererseits
stehen auch als Regenerativöfen bezeichnete
Flammöfen
zur Verfügung,
die insbesondere aus dem Patent US-A-4 599 100 bekannt sind. In
diesem Fall wird die Heizleistung von zwei Reihen von Brennern bereitgestellt,
die im allgemeinen mit einem Brennstoff/Luft-Gemisch und in einer
abwechselnden Abfolge arbeiten, wobei die Verbrennungsgase dann
abwechselnd den einen oder den anderen der zwei Regeneratoren erhitzen,
die einander gegenüber
auf beiden Seiten des Schmelzabteils angeordnet sind und sich in Verbindung
mit diesem befinden. Die Verbrennungsgase erschöpfen sich thermisch durch Schichten
von Feuerfestmaterialien, welche diese Regeneratoren bilden, wobei
die Feuerfestmaterialien anschließend die so gespeicherte Wärme an das
Schmelzabteil wieder abgeben. Diese Beheizungsart ist effizient
und wird in breitem Umfang angewendet, obwohl sie nicht frei von
ihr eigenen Nachteilen ist. So sind beispielsweise die Energiekosten
für die
Brennstoff/Luft-Brenner relativ hoch. Des Weiteren ist das System
der Arbeitsweise der Brenner, die abwechselnd mit Zyklen von etwa
20 bis 30 Minuten "aktiv" sind, nicht mehr
einfach streng zu steuern. Ihre Verwendung führt außerdem dazu, dass in das Schmelzabteil eine
große
Menge Luft, damit auch von Stickstoff, geleitet wird, weshalb eine
erhöhte
Gefahr besteht, dass sich eine bestimmte Menge gasförmiger Schadstoffe
vom Typ NOx bildet, die anschließend behandelt
werden müssen.
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Weiterhin ist aus der Veröffentlichung "Oxy-Fuel Fming for
Emissions Control on a Fiberglass Melter" (Glass Industry, Oktober 1993, 18–22) ein
Entwurf für
einen Ofen bekannt, der mit Sauerstoffbrennern arbeitet.
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Auch ist aus der Patentanmeldung
EP-A-426 082 ein Schmelzverfahren für Glas bekannt, in welchem
ein Ofen verwendet wird, der mit Sauerstoffbrennern und mit einer
Vorwärmeinheit
für die
Glasbildner versehen ist.
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Außerdem ist aus dem Patent US-A-4
001 001 ein Ofen mit seitlichen Regeneratoren bekannt, worin die
Beschickungszone mit Elektroden, die in das Glasbad eintauchen,
und einer von der Ofendecke herabhängenden Wand ausgerüstet ist.
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Schließlich werden durch die große Menge an
Feuerfestmaterialien, die sehr speziell, teuer und für die Herstellung
der Regeneratoren erforderlich sind, die Baukosten für den Ofen
deutlich erhöht.
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Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die mit der Verwendung von Flammöfen verbundenen Nachteile zu
beheben, indem ein Beheizungstyp mittels Flammen vorgeschlagen wird,
durch welchen die Kosten für
Energie und Baumaterialien des Ofens stark verringert werden und
dessen Arbeitsweise vereinfacht wird, wobei die Herstellung einer
Glasschmelze mit einer wenigstens genauso guten Qualität sichergestellt
bleibt.
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Die Erfindung hat die Verwendung
eines Ofens zum Schmelzen von Glasbildnern zum Gegenstand, welcher
ein Abteil für
das Erschmelzen/Läutern
von Glas umfasst, das stromaufwärts
mit mindestens einer Öffnung
versehen ist, die mittels diesen Öffnungen gegenüber angeordneten
Beschickungseinrichtungen mit Glasbildnern versorgt wird, die alle
im stromaufwärtigen
Teil aufgegeben werden. In der Nähe
dieser Öffnung(en)
befindet sich mindestens eine Öffnung
für den
Abzug der Verbrennungsgase. Im stromabwärtigen Teil enthält das Schmelz/Läuterungs-Abteil
mindestens eine Öffnung für den Ausgang
der Glasschmelze, die in ein oder mehrere aufeinander folgende stromabwärtige Abteile
mündet,
das (die) vorgesehen ist (sind), die Glasschmelze in die Formgebungszone
zu bringen. Das Schmelzen der Glasbildner wird im Schmelz/Läuterungs-Abteil
im Wesentlichen von einer Vielzahl von Sauerstoffbrennern sichergestellt.
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Des Weiteren ist der stromaufwärtige Teil des
Schmelz/Läuterungs-Abteils,
der mit den Glasbildnern beschickt wird, erfindungsgemäß vor der Wärmestrahlung
aus den Flammen der Brenner durch ein Wärmeschutzmittel vom Typ Schattenwand oder
Flachbogen geschützt
und enthält
insbesondere keine Brenner.
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Außerdem ist der Ofen erfindungsgemäß derart
konstruiert, dass in das Schmelz/Läuterungs-Abteil keine Luft
gelangen kann, die insbesondere aus dem (den) stromabwärtigen Abteilen)
und von stromaufwärts
vom Schmelzabteil aus dem Bereich der Beschickung mit den Glasbildnern
stammt, beispielsweise, wenn dem Schmelzabteil ein Abteil für die Vorwärmung der
Glasbildner vorhergeht, das in jenes mündet. Um jeglichen Luftzutritt
zu verhindern, kann der Ofen vorteilhafterweise mit mindestens einem
Mittel zur Abdichtung gegen Gas, insbesondere zwischen dem Schmelz/Läuterungs-Abteil und
dem (den) stromabwärtigen
Abteil(en), ausgestattet sein.
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Erfindungsgemäß beziehen sich die Begriffe "stromaufwärts" und "stromabwärts" auf die globale Strömungsrichtung
der Glasschmelze durch den Ofen.
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Die erfindungsgemäße Entscheidung für eine Beheizungsart
durch mit Sauerstoff arbeitenden Brennern hat eine Reihe von Vorteilen
in bezug auf herkömmlichere
Brenner, die insbesondere mit einem Verbrennungsmittel wie Luft
arbeiten.
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Diese Beheizungsart ermöglicht es
zunächst,
sich von der herkömmlichen
Umkehrarbeitsweise der Flammöfen
zu lösen,
da die Sauerstoffbrenner ein in der Zeit konstantes Betriebsregime
sicherstellen können,
was zur Verwendung eines einfacheren Ofens führt, da die kontinuierliche
Betriebsweise regelmäßiger ist
und viel genauere Einstellungen als eine Umkehrbetriebsweise ermöglicht.
Vor allem kann man das Vorhandensein von Regeneratoren völlig einsparen,
die aus Schichten von Feuerfestmaterialien hergestellt sind, die
teuer und verschleißempfindlich
sind. Somit sind die Sauerstoffbrenner in der Lage, die Decke des
Schmelz/Läuterungs-Abteils
und das als Herdvolumen bezeichnete Volumen zwischen dieser Decke
und der Oberfläche der
Glasschmelze kontinuierlich und ohne auf Regeneratoren zurückgreifen
zu müssen,
zu erhitzen.
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Dabei ist die Atmosphäre, die über der
Oberfläche
der Glasschmelze im Schmelz/Läuterungs-Abteil
herrscht, viel stabiler und kontrollierter, was sich für die Herstellung
von Spezialgläsern
als von Bedeutung erweisen kann.
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Des Weiteren ist der thermische Wirkungsgrad
dieses Brennertyps auf Grund der Abwesenheit von Stickstoff, wodurch
das Volumen der erzeugten Verbrennungsgase beträchtlich verkleinert wird, deutlich
höher als
der der mit einem Verbrennungsmittel wie Luft arbeitenden herkömmlichen
Brenner. Man erhält
so insgesamt beträchtliche
Einsparungen an Energiekosten, wobei es dieser Brennertyp erlaubt,
auch deutliche Erhöhungen
des spezifischen Ausstoßes
des Ofens vorzusehen.
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Durch die Tatsache, dass von den
erfindungsgemäß gewählten Brennern
eine sehr kleine Menge an Luft, die sogar gleich null sein kann,
in das Schmelz/Läuterungs-Abteil
eingetragen wird, wird die Möglichkeit
einer Entstehung von schädlichen Gasen
wie NOx stark verringert, was wenigstens dazu
führt,
dass die Behandlung der aus dem Abteil abgesaugten Verbrennungsgase
wesentlich billiger wird.
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Außerdem erlauben es die Sauerstoffbrenner
im Vergleich zu herlömmlichen
Bremrem, in das Schmelz/Läuterungs-Abteil
ein viel kleineres Gasvolumen einzuleiten, weshalb das Volumen des
sich nach der Verbrennung bildenden Gases ebenfalls, wie bereits
erwähnt,
sehr viel kleiner ist. Das bedeutet, dass man vorsehen kann, das
oben genannte Herdvolumen zu verringern, insbesondere beispielsweise,
indem die Decke des Schmelz/Läuterungs-Abteils etwas abgesenkt
wird, was auch hier wieder dazu führt, gleichzeitig die Kosten
für Energie und
Bau des Ofens selbst zu verringern.
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Somit ergibt sich durch die Verwendung
von Sauerstofflirennern, die ohne Umkehr arbeiten, ein zuverlässigerer
und in seiner Konstruktion weniger teurer Ofen, welcher Energieeinsparungen
erlaubt, die bis zu weit über
15% im Vergleich mit einem herkömmlichen
Flammofen mit ähnlichen
Abmessungen gehen können.
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Dieses sehr vorteilhafte Ergebnis
wäre jedoch
ein Kompromiss, wenn, entgegen der Erfindung, der Zutritt von Luft,
die aus den stromabwärtigen
Abteilen stammt, in das Schmelz/Läuterungs-Abteil nicht verhindert
werden würde.
Im gegenteiligen Fall bestünde
die Gefahr, dass erneut eine bestimmte Menge schädlicher Gase vom Typ NOx im Schmelz/Läuterungs-Abteil gebildet und
die auf der energetischen Ebene realisierte Einsparung in diesem
Abteil deutlich verringert werden würde. Dieser Luftzutritt kann
durch Ab dichtungsmittel des Schmelz/Läuterungs-Abteils gegenüber Gas
in bezug auf den Rest des Ofens verhindert werden. Durch dieses)
Abdichtungsmittel wird so die über
der Glasschmelze im Schmelz/Läuterungs-Abteil
herrschende Atmosphäre
von der Atmosphäre
des (der) nachfolgenden Abteils (Abteile), das (die) an jenes angrenzen,
isoliert. Diese stromabwärtigen
Abteile sind zur Konditionierung des Glases vorgesehen, d. h., im
Wesentlichen vorgesehen, es immer mehr abzukühlen, damit es seine Formgebungstemperatur erreicht,
seine chemische und thermische Homogenität zu verbessern und Fremdkörper wie
nicht geschmolzene Stoffe oder Teilchen aus Feuerfestmaterial zu
entfernen. Diese thermische Konditionierung kann jedoch in dem einen
oder anderen dieser stromabwärtigen
Abteile auf bekannte Weise durch abwechselnden oder kombinierten
Einsatz von Beheizungsmitteln, beispielsweise herkömmlichen
Brennstoff/Luft-Brennern, und Kühlmitteln,
durch welche Luft mit Umgebungstemperatur in großer Menge in diese Abteile
eingeleitet wird, erfolgen. Daher ist es notwendig, zu verhindern,
dass diese Gase bis ins Schmelz/Läuterungs-Abteil "aufsteigen", damit dort dessen
sehr kontrollierte Atmosphäre
nicht gestört wird.
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Es ist selbstverständlich,
dass, wenn das (die) stromabwärtige(n)
Abteile) derart konstruiert sind, dass beispielsweise Kühlmittel
ohne Luftzufuhr verwendet werden, und eine nicht aus Luft bestehende
Atmosphäre
vorliegt, diese Abdichtungsmittel nicht mehr unerlässlich sind.
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In dem Schmelz/Läuterungs-Abteil sind die erfindungsgemäßen "Sauerstoffbrenner" (dieser Ausdruck
sagt, dass das verwendete Verbrennungsmittel Sauerstoff ist) in
einer Höhe
und gegebenenfalls in einer ausreichenden Höhe 9 in bezug auf die Glasoberfläche so angeordnet,
dass die von den Brennern ausgehenden Flammen sich nicht in direktem
Kontakt mit dieser befinden.
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Die Brenner sind vorzugsweise in
Reihen verteilt, die zur Längsachse
des Schmelz/Läuterungs-Abteils
im wesentlich parallel sind. Dabei besteht die einfachste Verteilung
darin, zwei Reihen von Brennern vorzusehen, die in das Schmelz/Läuterungs-Abteil
durch dessen Seitenwände
führen. Dazu
haben die in den Wänden
anzubringenden Öffnungen
sehr kleine Querschnitte, weshalb sie die gesamte Wärmedämmung des
Abteils nicht stören.
Am besten ist es, die Brenner zu einer Vielzahl von Brennergruppen
zu vereinigen, deren Heizleistung von einer Gruppe zur nächsten autonom
geregelt wird. Diese Gruppen sind insbesondere nacheinander quer
in bezug auf die Längsachse
des Abteils angeordnet. Damit wird die Beheizung auf optimale Weise
entlang des Abteils verändert
und geregelt, weshalb man dort alle gewünschten Temperaturprofile,
insbesondere entsprechend dem herzustellenden Typ des geschmolzenen
Glases, erzeugen kann.
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Im Schmelz/Läuterungs-Abteil können jedoch
zusätzliche
Beheizungsmittel vorgesehen werden, die beispielsweise die Form
von in die Tiefe des Glases eintauchenden Elektroden annehmen, um das
Temperaturprofil in diesem Abteil einzustellen oder zu korrigieren.
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Die Tatsache, dass das Schmelz/Läuterungs-Abteil
keine Regeneratoren enthält,
macht seine Wärmedämmung gegenüber der
Umgebung gleichzeitig deutlich besser und viel leichter zu realisieren.
Die Wände,
insbesondere die Seitenwände und
die Decke, können
so auf verstärkte
Weise mittels flacher Platten mit einfacher geometrischer Form isoliert
werden, die aus Isolierfasermaterial und/oder Isolierspritzbeton
bestehen und deren Dicke aber genügend gering ist, damit den
Seitenwänden
eine gute Zugänglichkeit
erhalten bleibt. Durch diesen erleichterten Zugang wird die Wartung
des Ofens zwischen zwei verschiedenen Glasproduktionen vereinfacht.
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Um die aus dem Verbrennungsvorgang
der Brenner stammenden Verbrennungsgase thermisch optimal auszunutzen,
werden im Schmelz/Läuterungs-Abteil
vorteilhafterweise in den Wänden
dieses Abteils Abzugsöffnungen
in der Nähe
der Öffnungen zur
Versorgung mit Glasbildnern in der "stromaufwärtigsten" Zone des Schmelz/Läuterungs-Abteils vorgesehen.
Diese Abzugsöffnungen
sind insbesondere in der Nähe
dieser Versorgungsöffnungen
angeordnet. Die Verbrennungsgase können so einen Weg vom stromabwärtigen zum
stromaufwärtigen
Teil des Abteils verfolgen, durch welchen sie über die Zone geleitet werden,
wonn die Glasbildner aufschwimmen, was deren Schmelzvorgang unterstützt. Zur Optimierung
der thermischen Ausnutzung der Verbrennungsgase ist es bevorzugt,
den stromaufwärtigsten
Teil des Schmelz/Läuterungs-Abteils,
welchem die Glasbildner zugeführt
werden, vor von den Flammen der Brenner ausgehenden Wärmestrahlungen
zu schützen,
beispielsweise durch eine Wärmeschutzwand
vom Typ Schattenwand oder Flachbogen, und in dieser Zone keine Brenner
anzubringen. Anderenfalls hätte
man die Tendenz, dass in dieser Zone die Verbrennungsgase wieder
erhitzt würden, deren
Temperatur man im Gegenteil vor dem Abzug maximal absenken möchte, um
ihre Wärme
am besten auf die aufschwimmenden Glasbildner zu übertragen.
Durch die Wärmeschutzwand
wird außerdem die
Konvergenz der Verbrennungsgase auf die Glasbildner erleichtert.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Vorwärmen einer
Glasbildnerzusammensetzung in einem zuvor beschriebenen Ofen, der
für das
Schnelzen dieser Zusammensetzung vorgesehen ist, angewendet, das
darin besteht, die in das Schmelzabteil dieses Ofens geschickten
Verbrennungsgase über die
Zusammensetzung aus Glasbildnern, welche auf der bereits geschmolzenen
Phase aufschwimmt, zu leiten.
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Von der (den) Öffnungen) zur Versorgung mit Glasbildnern,
die sich im stromaufwärtigen
Teil des Schmelz/Läuterungs-Abteils
befindet (befinden), können
zwei verschiedene Positionen eingenommen werden. Sie können einerseits
in die Vorderwand des Abteils und andererseits in wenigstens einer
von dessen zwei Seitenwände
angebracht werden.
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In letzterem Fall besteht die vorteilhafteste Ausführungsfonn
darin, zwei symmetrische Öffnungen,
eine gegenüber
der anderen, in den Seitenwänden
und zwei Arten von Öffnungen,
vordere oder seitliche, vorzusehen, die eine wirkungsvolle Beschickung
mit Glasbildnern erlauben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine
Beschickung der Glasbildner durch die Seitenöffnungen den Beschickungsvorgang
einfacher und flexibler macht und es vor allem erlaubt, die Wärmeaustauschflächen zwischen
aufschwimmende Glasbildnern und Verbrennungsgasen zu vergrößern. Dem
Fachmann bekannte verschiedene Beschickungseinrichtungen wie mit
Ausstoß, Zug
oder Schaufel arbeitende können
gleichermaßen,
gegebenenfalls hin- und hergehend, verwendet werden.
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Außerdem ist es möglich, zusätzliche Öffnungen
für den
Abzug von Verbrennungsgasen in den Seitenwänden des Schmelz/Läuterungs-Abteils anzubringen.
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Die Verbrennungsgase können, nachdem sie
das Abteil verlassen haben, noch relativ heiß sein. Das ist der Grund dafür, dass
man vorsehen kann, sie in Wärmerückgewinnungseinrichtungen wie
Heizkessel oder Vorwärmeinrichtungen
für die Glasbildner
vor deren Be schickung oder in eine beliebige andere Einrichtung,
die in der Lage ist, ihre Wärme
zurückzugewinnen,
zu leiten.
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Es können verschiedene Mittel zur
Abdichtung des Schmelz/Läuterungs-Abteils
gegen Gas vorgesehen werden, allein oder nebneinander angeordnet,
um die Atmosphäre
des Schmelz/Läuterungs-Abteils
zu schützen.
Dabei ist es selbstverständlich,
dass die völlige
Isolation des Abteils in um so größerem Maße gewährleistet wird, je zahlreicher diese
Mittel sind und/oder je höher
ihre Effizienz ist. Diese Mittel nehmen beispielsweise die Form
einer Hängewand
und/oder eines Wehrs, das teilweise in die Tiefe der Glasschmelze
eintaucht, an. Dabei besitzt jedes dieser Mittel seine eigene strukturelle
Besonderheit, obwohl sie alle im allgemeinen in einer im wesentlichen
vertikalen Ebene angeordnet sind. So ist im allgemeinen eine Hängewand
derart konstruiert, dass sie die Glasoberfläche berührt. Ein eintauchendes Wehr
bietet, wenn es an der Decke beginnt und in eine merkliche Tiefe
der Glasdicke geht, gegenüber
Gas eine vollständige
Absperrung. Es weist jedoch Nachteile bei der Herstellung auf, die
dazu führen
können,
seine Verwendung auf Zonen mit relativ kleinem Querschnitt zu beschränken.
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Was die Anordnung des (der) Abdichtungsmittel(s)
betrifft, so wird vorteilhafterweise vorgesehen, davon eines an
der Verbindung zwischen Schmelz/Läuterungs-Abteil und stromabwärtigem Abteil,
das an jenes angrenzt und/oder an der Verbindung zwischen zwei angrenzenden
stromabwärtigen Abteilen
und/oder in einem der stromabwärtigen
Abteile in der Nähe
der einen oder anderen dieser Verbindungen anzuordnen.
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Die Abmessungen des Schmelz/Läuterungs-Abteils
und insbesondere dessen Länge
werden vorteilhafterweise derart vorgesehen, dass in der geschmolzenen
Masse im Abteil das Vorhandensein von zwei zirkulierenden Konvektionsströmen aufrechterhalten
wird.
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Vorzugsweise besteht der Gesamtaufbau des
Ofens aus einem zuvor beschriebenen Schmelz/Läuterungs-Abteil, das in ein
als Vorkanal bezeichnetes erstes stromabwärtiges Abteil mit kleinerem
Querschnitt mündet,
das seinerseits in ein als Kanal bezeichnetes zweites stromabwärtiges Abteil mit
noch kleinerem Querschnitt mündet,
das dafür viel
länger
ist. Der Vorkanal dient somit als Pufferzone für den Übergang, welche die Geschwin digkeit des
Glases regelt, das aus dem Schmelzabteil abgezogen wird, wobei der
Kanal mit geeigneten Mitteln zum Konditionieren, Kühlen und
chemischen und thermischen Homogenisieren sowie zum Abzug des Glases
ausgestattet ist.
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Vorzugsweise werden die Abmessungen dieser
stromabwärtigen
Abteile in Bezug auf diejenigen des Schmelz/Läuterungs-Abteils derart gewählt, dass
sie eine genügend
verringerte Tiefe des Glases festlegen, um die Entstehung eines
konvektiven Teilrückstroms
der Glasschmelze zum Schmelz/Läuterungs-Abteil
zu verhindern. Dadurch wird die Energieeinsparung noch größer, da
das aus dem Schmelz/Läuterungs-Abteil
abgezogene Glas nicht mehr dorthin zurückkehrt, um erneut erhitzt
zu werden. Eine solche Konstruktion ist insbesondere in der Patentanmeldung
FR-93/13022 vom 2. November 1993 beschrieben, deren Lehre in die
vorliegende Patentanmeldung aufgenommen wird.
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Selbstverständlich können auf das erfindungsgemäße Schmelz/Läuterungs-Abteil
auch vorteilhafterweise stromabwärtige
Abteile mit ganz anderer Konstruktion, wie beispielsweise den im
oben genannten Patent EP-B-0 264 327 beschriebenen Konstruktionen,
folgen.
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Dabei kann die oben genannte Wärmeschutzwand
insbesondere die Form eines Flachbogens annehmen, durch welchen
ein Wechsel in der Höhe
des Herdvolumens begrenzt wird. Anders ausgedrückt kann man vorsehen, dass
das Verhältnis von
Gesamthöhe
zu Glastiefe "stromaufwärts" von dieser Wärmeschutzwand
kleiner als das "stromabwärts" von dieser Wand,
jedoch immer noch im Schmelz/Läuterungs-Abteil,
ist. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Verbrennungsgase erhöht, die
zu den aufschwimmenden Glasbildnern streben.
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Die Verwendung des erfindungsgemäßen Ofens
ist die Versorgung von Formgebungsanlagen für Flachglas mit Glasschmelze,
wobei Floatglasanlagen besonders vorgesehen sind.
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Weitere erfindungsgemäße Merkmale
und Vorteile werden an Hand der folgenden speziellen Beschreibung
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Figuren erläutert, wobei
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1 einen
Längsschnitt
des Schmelz/Läuterungs-Abteils,
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2 eine
Draufsicht des Schmelz/Läuterungs-Abteils,
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3 eine
kombinierte Ansicht aus Längsschnitt
und der Gesamtheit des Ofens und
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4 eine
Draufsicht des gesamten Ofens zeigt.
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In den 1 und 2 ist das Glasschmelz/Läuterungs-Abteil 1,
auf welches sich die Erfindung insbesondere richtet, schematisch
dargestellt. Dieses Abteil wird von einer hinteren 2 und
vorderen Vorderwand 3, Seitenwänden 4 und 5,
einer Sohle 6 und einer Decke 7 begrenzt, die
alle aus geeigneten Feuerfestmaterialien hergestellt sind. Die Sohle 6 ist
in einer im wesentlichen horizontalen Ebene flach, während die
Wände 2, 3, 4 und 5 ebenfalls,
jedoch in einer im wesentlichen vertikalen Ebene, eben sind. Die Decke 7 besitzt
quer zur Längsachse
X des Abteils 1, die 2 eingezeichnet
ist, eine Krümmung.
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Die Höhe der Glasschmelze ist in 1 durch die horizontale
Strichellinie Y angegeben.
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Das Abteil 1 umfasst in
Bezug auf die Längsachse
zwei aufeinander folgende Hauptzonen 8 und 9,
wobei die erste Zone 8 die stromaufwärtige Zone ist, welche mit
den Glasbildnern 10 beschickt wird, die auf dem Bad aus
Glasschmelze aufschwimmen, und die zweite Zone 9 die stromabwärtige Zone
ist, worin das Glasbad insbesondere beheizt und danach zu den benachbarten
stromabwärtigen
Abteilen abgezogen wird, die weiter unten unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben werden.
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Die Abgrenzung zwischen den Zonen 8 und 9 ist
durch das Vorhandensein eines Flachbogens 11 und einer
Verringerung der Höhe
der Decke 7 in Bezug auf die Höhe Y des Glases stromaufwärts von diesem
Bogen angegeben.
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Im der Zone 8 ist eine entweder
vordere oder seitliche Beschikkung mit der auch als Glaszusammensetzung
bezeichneten Masse von Glasbildnern vorgesehen.
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Im ersten Fall ist die Öffnung 12 für die Versorgung
mit Glasbildnern in der hinteren Vorderwand 2 gegenüber einer
nicht dargestellten üblichen
Beschickungseinrichtung angebracht.
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Im zweiten Fall, welcher der in 2 dargestellte ist, sind
in Ansätzen
in den Seitenwänden 4 und 5 zwei
symmetrische Öffnungen 12, 13 vorgesehen,
die eine doppelte Versorgung mit der Zusammensetzung erlauben.
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Unabhängig von der Art der angewendeten Beschickung,
seitlich oder von vorn, sind Öffnungen 14 für den Abzug
der Verbrennungsgase unmittelbar in der Nähe der Versorgungsöffnungen 12 vorgesehen.
Aus Platzgründen
ist es bevorzugt, dass seitliche Versorgungsöffnungen 12, 13 mit
den stromabwärtigen Öffnungen
zum Abzug der Verbrennungsgase und umgekehrt verbunden sind. In
dem in 2 dargestellten
Fall ist (sind) daher die Abzugsöffnungen)
in der hinteren Vorderwand 2 angebracht.
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Durch die relative Anordnung der
Versorgungsöffnungen
und der Abzugsöffnungen
für die Verbrennungsgase
und auch durch das Vorhandensein des Flachbogens wird den aus der
Zone 9 kommenden Verbrennungsgasen im wesentlichen ein
Abzugsweg aufgezwungen, durch welchen sie die Masse 10 aus
noch nicht geschmolzenen Glasbildnern entlang strömen, was
den energetischen Wirkungsgrad des Ofens verbessert.
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Mit den abgesaugten Verbrennungsgasen wird
ein beliebiger Typ einer Wärmerückgewinnungseinrichtung
oder einer Einrichtung zum Vorwärmen der
Glasbildner vor deren Beschickung versorgt.
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Zone 9 ist viel länger als
Zone 8. Sie ist in den Seitenwänden 4, 5 mit
zusätzlichen
Abzugsleitungen 15 für
Verbrennungsgase versehen. In dieselben Wände sind kleine Öffnungen
gebohrt, durch welche in das Abteil 1 zwei Reihen Sauerstoffbrenner 16 oberhalb
der Höhe
Y der Glasschmelze münden. Zugänglichkeit
der Wände
und Positionseinstellung der Bren ner im Abteil werden durch die
Tatsache möglich,
dass eine verstärkte
Wärmedämmung der Seitenwände vorgesehen
ist, was es erlaubt, deren Gesamtdicke zu verringern. Diese Wärmedämmung ist
mit Hilfe flacher Platten aus Fasermaterial und/oder aus Isolierspritzbeton
konstruiert.
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Die Brenner 16 sind vorzugsweise
in jeder der zwei Reihen mit gleichem Abstand voneinander angeordnet.
Sie sind in Untergruppen aus einem oder mehreren "Brennerpaaren" unterteilt.
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Diese Paare bestehen aus zwei Brennern, wobei
jeder zu einer Reihe gehört,
und welche einander gegenüber
oder in Bezug aufeinander mehr oder weniger versetzt angeordnet
sind. Die Heizleistung jeder Untergruppe wird unabhängig von
den anderen Untergruppen geregelt. Man kann so in der Längsachse
des Ofens verschiedene Temperaturprofile, insbesondere an jedem
Punkt und zu jedem Zeitpunkt, auf zuverlässige Art und Weise erhalten.
Dabei ist festzustellen, dass die stromaufwärtige Zone 8 keine
Brenner enthält,
sodass die Verbrennungsgase, die dorthin gelangen, um die Glasbildner
zu erhitzen, thermisch optimal ausgenutzt werden, ohne dass sie
in dieser Zone ihrerseits erhitzt zu werden brauchen.
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Der Flachbogen 11, der als
Grenze zwischen den beiden Zonen 8 und 9 dient,
dient auch als Wärmeschutzschild,
um eine Wärmestrahlung
aus den Flammen der Brenner 16 von der Zone 9 in
die Zone 8 zu verhindern. Der Grund dafür besteht darin, dass, wie
zuvor erwähnt,
es kaum vorteilhaft ist, die Verbrennungsgase wieder zu erhitzen,
nachdem sie in die stromaufwärtige
Zone 8 gelangt sind. Der Abstand des unteren Teils des
Bogens von der Höhe
Y der Glasschmelze ist jedoch genügend groß, um kein Hindernis für die Strömung der
Verbrennungsgase von der Zone 9 in die Zone 8 zu
bilden, sondern vielmehr deren Strömung zu den aufschwimmenden Glasbildnern 10 hin
zu erleichtern.
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In der Zone 9 von Abteil 1 ist
eine Öffnung 17 für den Abzug
der Glasschmelze in der vorderen Vorderwand 3 angebracht.
Diese Öffnung
bildet eine in Bezug auf die Höhe
der Fläche
von Sohle 6 angehobene Schwelle, die sich in das angrenzende
stromabwärtige
Abteil verlängert
und mündet.
Durch die Wahl der Höhe
dieser Schwelle wird die Dicke der Glasschmelze beherrscht, welche
in das stromabwärtige Abteil übergeht.
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Der Vorteil einer Verwendung von
kontinuierlich arbeitenden Sauerstoffbrennern besteht darin, dass
deren Wärmewirkungsgrad
deutlich höher
als der herkömmlicher
Brenner ist, indem ein kleines Gasvolumen verwendet und ein ebenfalls
kleines Volumen aus Verbrennungsgasen gebildet wird. Die Konstruktion
des Abteils kann folglich modifiziert werden, insbesondere kann
das Herdvolumen etwas verkleinert werden, ohne a priori die Arbeitsweise
des Ofens zu verschlechtern, woraus eine Einsparung von Baumaterialien
für den
Ofen folgt. Des Weiteren wird von den Sauerstoffbrennern keine Luft,
insbesondere kein Stickstoff, in das Abteil geleitet, wodurch die
Entstehung von Gasen vom Typ NOx verhindert
wird.
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Die Vorteile sind unter der Bedingung
gewährleistet,
dass diese besondere Atmosphäre über der
Glasschmelze im Schmelz/Läuterungs-Abteil 1 erhalten
bleibt, weshalb die Mittel für
die Abdichtung gegenüber
Gas vorgesehen sind, die anhand der 3 und 4 beschrieben werden, die
den Ofen in seiner Gesamtheit zeigen: Man sieht das zuvor beschriebene
Schmelz/Läuterungs-Abteil 1 und
anschließend
einen Vorkanal 18, dem seinerseits ein Kanal 19 folgt.
Der Querschnitt des Vorkanals 18 liegt zwischen dem des
Schmelz/Läuterungs-Abteils 1 und
dem des Kanals 19. Die Wand 20 dieser Abteile befindet
sich in Bezug auf die Sohle 6 des Schmelz/Läuterungs-Abteils
erhöht.
Kanal 19 endet in einer Gießmündung 21, durch welche
die Glasschmelze an eine nicht dargestellte Formgebungszone abgegeben
wird.
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Die Abmessungen der beiden stromabwärtigen Ateile 18, 19 sind
so gewählt,
dass ein konvektiver Rückstrom
von Glasschmelze aus ihnen zum Abteil 1 nicht entsteht,
wodurch die für
das Abteil 1 erforderliche Heizleistung beträchtlich
gesenkt wird.
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Die Anzahl der oben genannten Abdichtungsmittel
beträgt
hier 3. Das erste befindet sich an der Verbindung von Schmelz/Läuterungsabteil 1 und Vorkanal 18.
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Dabei handelt es sich um eine Hängewand 22,
die im oberen Teil der Ausgangsöffnung 17 für die Glasschmelze
aufgehängt
ist und die Höhe
Y des Glases berührt.
Das zweite Mittel
23 ist an der Verbindung von Vorkanal 18 und
Kanal 19 vorgesehen und nimmt dieselbe Form wie das erste
an.
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Das letzte ist in der Nähe der Verbindung
von Vorkanal/Kanal 19 im Kanal 19 selbst vorgesehen.
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Dabei handelt es sich um ein eintauchendes Wehr 24,
das an der Decke des Abteils aufgehängt ist und teilweise in die
Glasschmelze eintaucht. Außerdem
kann es als ein Abzug dienen.
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Die Kombination aus diesen drei Mitteln
ist zum vollständigen
Abdichten des Abteils 1 in Bezug auf die Abteile 18, 19,
welche sich anschließen,
optimal. Es bleibt jedoch im Erfindungsumfang, dass sie verschieden
oder in einer anderen Reihenfolge kombiniert werden, um nur ein
oder zwei oder im Gegensatz dazu mehrere zu verwenden.
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Demzufolge wird durch die erfindungsgemäße Verwendung
das Beheizungssystem im Schmelzabteil verbessert und werden Betriebs-
und Herstellungskosten gesenkt. Ein letzter Vorteil besteht in einer
besseren Kontrolle der Atmosphäre
im Schmelzabteil sowie in der geringeren Gefahr einer Umweltverschmutzung.
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Weiterhin ist es, wie bereits erwähnt, selbstverständlich,
dass das erfindungsgemäße Beheizungssystem
für einen
Ofen verwendet werden kann, der in erfindungsgemäßer Richtung mit stromabwärtigen Abteilen
versehen ist, die sich von den in den 3 und 4 dargestellten unterscheiden,
und welcher insbesondere mit einer von einem Abstehabteil gefolgten
Manschette versehen ist.
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Weiterhin ist selbstverständlich,
dass das Schmelz/Läuterungs-Abteil
mit allen Mitteln, die zur Läuterung
und Homogenisierung des Glases oder zur Steuerung der Konvektionsbewegungen
bekannt sind, beispielsweise mit allen Typen von Rührern und Heizrohren,
ausgerüstet
werden kann. Die stromabwärtigen
Abteile können
auf bekannte Weise ebenfalls mit allen Mitteln, die in der Lage
sind, das Glas zu konditionieren, mit allen Mitteln für den Abzug,
die Abkühlung
und die thermische oder chemische Homogenisierung der Glasschmelze
versehen werden.