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Verfahren und Einrichtung zum elektrischen Heizen von Glasbädern Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrischen Heizen von Glasbädern,
bei dem der elektrische Strom zwi-; schen zwei oder mehreren innerhalb des Glasbades
angeordneten Elektroden durch das Glas geleitet wird. Die bei dieser Heizungsart
an verschiedenen Punkt-en des Bades erzeu 1-ten Temperatur-en sind abhängig von
der an jedem dieser Punkte ausgelösten Wärme.-menge, d.h. von der Verteilung der
Stromlinien oder, was dasselbe bedeutet, von der Form und Verteilung der Äquipotentialflächen
in der Masse.
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Bei der Herstellung von Glas bringt die Konzentration der Wärrne in
gewissen Badzonen ganz besonders vorteilhafte Auswirkungen mit sich. Insbesondere
ist dies bei der Läuterung des Glases, welche die wichtigste oder wenigstens schwierigste
Fabrikationsstufe ist, der Fall. Hierbei sucht man die im Glas eingeschlossenen
Luftblasen zum Ausscheiden zu bringen. Diese Ausscheidung der Luftblasen wird dadurch
gefördert, daß a) das Glas eineerhöhte Temperaturerhält, um den Grad seiner Flüssigkeit
zu steigern, b) in dem Glas eine Bewegung (Rührwirkung) hervorgerufen wird,
durch welche die Glasaclern derart zusammengeführt werden, daß eine Vereinigung
der kleinen Luftblasen zu großen Blasen erfolgt, c) diese Bewegung derart ausgeführt
wird, daß sie Anlaß zu aufsteigenden Strömen gibt, die das Hochsteigen der großen
Luftblasen zur Badoberfläche hin und ihr Entweichen in die Atmosphäre beschleunigen.
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Im Falle der elektrischen Schmelzung mittels eines durch die Glasma-sse
hindurchgehenden Stromes können in gewissen Fällen die vorstehenden Bedingungen
nicht in genügender Weise verwirklicht werden. Das kommt z. B, daher, daß man bei
einer hohen Spannun- die Elektroden nicht sehr nahe anein-Z>
ander
anordnen karin und infolgedessen die zwischen den Elektroden befindliche Menge an
Glasinasse beträchtlich ist. In dieser Gla,.!#,e masse ist die Erzeugung der Wärme,
q' 'A' sie auch nicht absolut "' -leichmäßig, d. h# allen Stellen des Bades dieselbe
ist, doch'#ls im wesentlichen regelmäßig anzusprechen. Mit anderen Worten, gibt
es zwischen zwei benachbarten Badzonen kein nennenswertes Tümperaturgefälle, so
daß in der Glasmasse weiti-- Nei-Lin- zum Entstehen von wirksamen Konvektionsströmen
z' ib e' besteht und infolgedessen nicht die für die Läuterung -iinsti-e Bewe-,
e C
gung der Masse liervor-erufen wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, den vorn Bad dem Stromdurchgang
gebotenen Querschnitt durch in das Bad eintauchende feuerfeste Körper ', z.B. Platten,
aus schlecht leitendem Stoff zu verändern. Diese schlecht leitenden Körper sind
beispielsweise an den Ofenwandungen angeordnet, so daß der elektrische Strom von
diesen Wandungen abgedrängt und gezwun -en wird, die mittlere Z> 11 von den
Körpern frei gelassene Bahn zu benutzen. - Hierbei wird also der Widerstand
des Bades längs der Balin, auf welcher der Strom konzentriert werden soll, unverändert
gelassen und der Widerstand des Bades auf den anderen Bahnen erhöht, d. h.
es findet eine Erhöhung des Widerstandes des Bades als Ganzes statt. Zu dein vorg#enannten
gleichen Zwecke ist gleichfalls vorgeschlagen worden, die den Strom zu- und abführenden
Elektroden zu beeinflussen bzw. zu ändern, sei es in ihrer Form oder in ihrer Lage
zum Bad. Aber auch diese Maßnahme bringt manchmal Z>
Wisse Schwierigkeiten
iiiit sich. Bei der Erzeti--iiii- von Glas durch elektrische Schmelzung ist es auch
schon bekannt, Leiterkörper, wie Graphit, Kohlepulver oder andere leitende organische
feste Körper, zu verwenden. Diese Leiterkörper werden dabei aber nur vor der eigentlichen
Schmelzun- des Glases verwendet. Sie haben die Aufgabe, den Durchgang des Stromes
zu ermöglichen, bevor das Glas in den flüssigen Zustand übergeht. Die Leiterkörper
haben die Form von Teilchen, die sieh in dem Glas auflösen oder verzehrt an die
Oberfläche kommen. Sie -werden also nicht bei der Läuterung des Glases verwendet,
um eine Bewegung in dem Glasbad ZD zu schaffen, welche die Luftblasen aus dem (',las
ausscheiden soll. Weiter kommen diese aus feinen Teilchen f,Kolileteilcheii)
be-
stehenden Leiterkörper in geregelter Weise Z,
gleichmäßig in der
Glasrohmasse verteilt zur Z>
Anwendun'-. Gegenstand der Erfindun- ist ein
Ver-!D fahren, durch welches sich die in dem Glasbad ausgelöste Energie regeln läßt,
ohne daß es notwendig ist, den Widerstand des Bades zu erhöhen oder die Form des
Ofens oder der Elektroden oder deren Lage im Bad 2U
,e.ändern. Das Verfahren
besteht darin, daß Erzielung einer für die, Läuterung des günstigen, durch Wärmeströmungen
im Glasbad bedingten Rührwirkung 2wischen benachbarten Zonen des Bades Temperaturunterschiede
dadurch erzeugt werden, daß zwischen den Elektroden in die Zone oder Zonen, welche
die höhere Temperatur haben sollen, ein oder mehrere Körper eingebracht werden,
welche eine größere elektrische Leitfähigkeit als das Glasbad besitzen. jeder der
Leiterkörper hat die Wirkung, eine gewisse Zahl Stromlinien abzulenken und sie durch
die Leiterhörper selbst zu führen. Hieraus ergibt sich, daß in der Nähe dieser
Körper eine Zusammenziehung der Stromlinien stattfindet, -während dadurch in den
nicht weit von diesen Körpern entfernt liegend-en Zonen eine Verminderung der Stromdichte
heivorgerufen worden ist.
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Hierdurch erhält man also i. eine verstärkte Heizung in gewissen Zonen
(Steigerung der Temperatur), 2. zur Erzeugung v(iii Konvektionsströmen geeignete
Temperaturunterschiede (Rührwirkung) und 3. Quellen erhöhter Temperatur,
welche zu senkrechten Konvektionsströmen (Hochführung der Luftblasen an die Oberfläche)
Anlaß geben.
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Diese für eine gute Läuterung des Glases wichtigen drei Faktoren sind
also zu gleicher Zeit verwirklicht. Die Wirkung dieser drei Faktoren wird noch dadurch
verstärkt, daß die auftretenden Ström-e gegen körperliche Hindernisse stoßen, die
durch die Leiterkörper gebildet werden. Das Zusammentreffen des Glases mit diesen
Hindernissen, um -welche herum sich die heißesten Zonen befinden, fördert die Erhitzung
des Glases und sein Umrühren.
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Diese Leiterkörper können unterteilt und auf eine sehr große Anzahl-von
Punkten in dem Raum zwischen den Elektroden verteilt sein. Infolgedessen kann man
sehr zahlreiche große Bewegungszcritren Anzahl Stellen schaffen mit senkrechten
und eine Strö- sehr -
mungen haben, welche die Luftblasen an die Oberfläche
fübren. Dabei wird eine Verringerung des Widerstandes des Bades als Ganzes vorgenommen,
weshalb man bei dern erfindungsgemäßen Verfahren bei gleicher Spannung einen Strom
größerer Intensität -erhält oder aber unter Beibehaltung der gleichen Intensität
den Abstand zwischen den Elektroden vergrößern kann.
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Zweckmäßig werden der oder die in das Bad eingebrachten Leiterkörper
in der Nähe der Oberfläche des Glasbades angeordnu und
erstrecken
sich nur über einen Teil der Breite des Bades. Zwei oder mehr der Leiterkörpier
können dabei miteinander durch einen Leiter verbunden sein, der die zwischen den
Körpern liegende Zone des Bades mehr oder weniger kurzschließt. Die Erfindung gestattet
es also, sowohl die Verteilung des Stromes .wie seinen eig gentlichen Wert, d.h.
die zwischeu zwei bestimmt-en Elektroden entwickelte-Leistung zu beeinflussen.
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In de5 Zeichnung sind schematisch bei Glasschmelzöfen einige beispielsweise
Ausfüh-rungsf<jrrnen von Heizanordnungen gemäß der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt im Längsschnitt einen Wannenofen, bei welchem der Strom
mittels Elektroden i und 2 durch das Bad hindurchgeleitet wird. Um den Strorndurchgang
in den der Badoberfläche benachbarten Teilen zu konzentrieren, sind in die oberen
Schichten des Bades Graphitstangen 3, 4, 5 eingebracht.
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Gibt man diesen Stangen eine solche Form, daß die Kraftlinien sich
in ihrer Nähe enger zusammenschließen, so erhält man durch die Stangen :eine Konzentration
der Linien nicht nur in der Oberflächenzone des Bades, sondern auch innerhalb dieser
Zone selber in unmittelbarer Nähe jeder der Stangen 3, 4, 5.
Dieses
engere Zusammenschließen der Linien hat bekanntlich die Wirkung, in den die Stan-#
3,4,5 umgebenden Glaszonen die Wärmegen.
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erzeugung zu konzentrieren und dort Temperaturen zu entwickeln, die
höher als diejenigen sind, -welche sich ergeben würden, -,venn die Energie zwischen
den Elektroden i und 2 in einer gleichförmigen Weise ausgelöst würde. Gleichzeitig
erfolgt in den Glaszonen, die von den Stangen entfernt liegen, eine Verininderung
der Wärmeerzeugung und damit der Temperatur. Es werden also einzelne Zonen des Bades
stärker beheizt als die anderen, wodurch Temperatuxunterschiede zur Erzeugung von
Konvektionsströmen geschaffen werden, die eine Rührwirkung im Glas hervorrufen.
An besonders heißen Stellen verlaufen diese Konvektionsströme auch senk-.recht,
wodurch die Luftblasen an die Oberfläche des Bades geführt werden. Das Umrühren
des Glases wird noch dadurch verstärkt, daß die entstehenden Ströme an die Leiterkörper
stoßen und noch höher erhitzt werden. Durch die leitenden Stangen 3,4,5 wird außerdem
der vom ganzen Bad zwischen den beiden Elektroden gebotene Widerstand verringert.
Hieraus folgt, daß man, ohne die Form der Elektroden, noch ihren gegenseitigen Abstand
zu ändern, bei gleicher Spannung eine größere Gesamtztrstreuung der Energie -erreichen
kann.
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Bei der in Abb. 2 in Draufsicht gezeigt-en Anordnung befinden sich
die leitenden Hilfskörper 3, 4, 5 nur in der mittleren Zone., um die
Stromlinien von den Ofenw.änden. fernzuhalten, damit diese -weniger stark erhitzt
werden.
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Bei der ebenfallseine Draufsicht darstellenden Anordnung gemäß Abb.
3 sind die Hilfsstangen untereinander, beispielsweise -außerhalb des Ofens,
durch einen Leiter 6 verbunden.. Hierdurch ergibt sich die gleiche Wirkung
wie bei der Verwendung eines leitenden Körpers, der den ganzen zwischen
den
beiden Stangen 3 und 4 liegenden Raum einnimmt. Diese Anordnung
hat den Vprteil, daß man nur zwei Körper verhältnismäßig kleiner Abmessung zu verwenden
braucht. Dabei -wird praktisch auf diese Weise die ganze zwischen den beiden Hilfsstangerl
lie-,-ende Zone des Bades dem Stromdurch,-ang entzogen. Wenn diese Stangen genügend
weit voneinander entfernt liegen, erzielt man neben der letztgenannten Wirkung noch
eine starke Verminderungdes von dem Bad als Ganzes gebotenen Widerstandes und infolgedessen
bei gleicher Spannung eine beträchtliche Erhöhung der verteilten Energie. Auf diese
Weise verstärkt man die Gesamtintensität des Stromes und gleichfalls die in der
Nähe der Elektroden i und 2 selber zerstreute Energie, was besonders in dem
Fall vorteilhaft ist, wenn diese Elektroden in ihrer Nähe eine Konzentration
der im Glas verteilten Energie bewirken.
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Bei der in Draufsicht dargestellten Anordnung gemäß Abb.4 sind die
Hilfsstangen wie in Abb.3 ebenfalls außerhalb des Ofens leitend miteinander verbunden.
Sie haben die Aufgabe, das Glas des mittleren Abteils 7,
das einen verengten
Durchgang bildet, dem Durchfluß des Stromes zu entziehen. Ohne das Vorhandensein
der Stangen 3 und 4 würde der Strom an dieser Stelle des Ofens eine zu hohe
Temperatur entwickeln.
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Die Erfindung bietet auch andere Ausführungsmöglichkeiten. So können
vor allem die Hilfskörper senkrecht angeordnet werden, jede gewollte Form oder Anordnung
aufweisen und aus jedem geeigneten leitenden Werkstoff bestehen.