DE727036C - Verfahren und Vorrichtung zum Heizen von Werkstoffbaedern, insbesondere Glasbaedern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Heizen von Werkstoffbaedern, insbesondere Glasbaedern

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DE727036C
DE727036C DES135522D DES0135522D DE727036C DE 727036 C DE727036 C DE 727036C DE S135522 D DES135522 D DE S135522D DE S0135522 D DES0135522 D DE S0135522D DE 727036 C DE727036 C DE 727036C
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DE
Germany
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electrodes
bath
electrode
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DES135522D
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Inventor
Edouard Virgile Borel
Yvan Peyches
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Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Compagnie de Saint Gobain SA
Manufactures des Glaces et Produits Chimiques de Saint Gobain SA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/03Tank furnaces

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Heizen von Werkstoffbädern, insbesondere Glasbädern Die Erfindung bezieht sich auf das Heizen von Werkstoffbädern, insbesondere Glasbädern, mittels elektrischen Stromes, der durch die Masse der Bäder hindurchgeleitet wird und dabei Joülesche Wärme erzeugt.
  • Der elektrische Strom wird in bekannter Weise in das Glasbad dadurch eingeführt, daB mit den Polen einer Stromquelle verbundene Elektroden ganz oder teilweise in dasselbe eintauchen. Die Temperaturerhöhung, die man dadurch erhalten will, hat allgemein den Zweck einer Umbildung des Werkstoffes.
  • Bei den zur fortlaufenden Herstellung von Glas dienenden Wannenöfen wird an einem Ende der Rohstoff eingeführt und am anderen Ende das gebrauchsfertige Glas abgezogen. Der Rohstoff wird dabei auf seinem Weg durch den Ofen einer Anzahl aufeinanderfolgender Behandlungen, wie Schmelzen. Läutern und Abkühlen, unterworfen, für deren jede genau festgesetzte Bedingungen bezüglich des Grades der Temperatur und der Dauer der Behandlung eingehalten werden müssen.
  • Da die Verteilung der elektrischen Energie in dem Bad unter anderem von der Lage der Elektroden abhängt, ist diese in gewissem Maße bestimmt. Andernteils gibt es Fälle, in denen die Erwärmung auf erhöhte Temperatur in derjenigen Zone des Bades unter Beschränkung auf diese bewirkt wird, welche sich in Berührung mit den Elektroden oder in deren Nähe befindet, indem man den Elektroden eine solche Form und solche Abmessungep= gibt, daß die von ihnen ausgehenden StrA-, linier in dieser Zone stärker sind als anderswo. In diesem Falle muß man dein, Bad in der den Elektroden benachbarten, vom Strom durchflossenen Zone einen bestimmten Ohmschen Widerstand geben und durch diese Zone einen Strom von bestimmter Stärke hindurchschicken.
  • Die auszuführenden Wärmebehandlungen legen den Elektroden also gewisse Bedingungen bezüglich Lage, Form, Abmessungen und Stärke des von ihnen in das Bad einzuführenden Stromes auf.
  • In der Praxis steht meistens als elektrische Energie Mehrphasenstrom, insbesondere Dreiphasenstrom, zur Verfügung. Beim Gebrauch dieses Stromes muß man eine bestimmte Verteilung der von jeder einzelnen Phase entwickelten Energiemengen vornehmen und sucht man in der Regel das Gleichgewicht dieser Energiemengen zu erhalten. In der folgenden Beschreibung werden diese Energiemengen mit dem Wort Belastungen bezeichnet.
  • Es gibt zahlreiche Fälle, in denen den Elektroden für die Durchführung der Wärmebehandlungen auferlegten Bedingungen nur schwierig ein ausreichendes Gleichgewicht zu erhalten erlauben.
  • Durch die Erfindung wird diesen Schwierigkeiten abgeholfen und ermöglicht, in einfacher Weise jede gewollte Verteilung der Belastung zwischen den Phasen bei beliebiger Lage und Anordnung der Elektroden vorzunehmen und in der Zone des Bades, die den Elektroden unmittelbar benachbart ist, den gewünschten hohen Temperaturgrad herbeizuführen.
  • Die Erfindung besteht darin, daß in dem Bad eingetaucht ein oder mehrere Körper, die bei der für das Bad in Frage kommenden Temperatur eine höhere Leitfähigkeit besitzen als das Bad selber, in solcher Lage, mit solchen Abmessungen und in solcher gegenseitiger Anordnung angebracht werden, daß der Ohmsche Widerstand des Bades für den Stromdurchgang zwischen den beiden Elektroden, welche derjenigen Phase entsprechen, deren Belastung gegenüber derjenigen der anderen Phase erhöht werden soll, eine Verringerung erfährt im Vergleich mit - dein Ohmschen Widerstand des Bades für die jenen anderen Phasen entsprechenden Elektroden.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, gehört jedoch noch nicht zum Stande der Technik, daß man den Stromdurchgang zwischen zwei Elektroden, die zur Heizung eines Werkstoffbaden bestimmt sind, dadurch erleichtert, daß man leitende Körper in den Teil des Bades :eintaucht, der diese Elektroden enthält. Die vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand die Anwendung dieses Mittels für die Verteilung der Belastungen zwischen Elektrodenpaaren, die mit einer Mehrphasenstromquelle verbunden und an durch die zu verwirklichenden Wärmebehandlungen bestimmte Bedingungen gebunden sind.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in welcher die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Es zeigen: Abb. i einen Längsschnitt durch die Achse eines Ofens gemäß der Erfindung, Abb. 2 einenOuerschnittnachderLinieIl-II der Abb. i.
  • Abb.3 eine schaubildliche Ansicht eines Teiles des Ofens und Abb.4 bis 7 verschiedene Anordnungen von Leitkörpern, die bestimmt sind. eine bestimmte Verteilung zwischen den Phasen des Speisesystems des Ofens zu gewährleisten.
  • In den dargestellten Ausführungsformen besitzt der Ofen, beispielsweise ein Wannenofen, Elektroden i, 2 und 3, die zum Heizen des Stoffbades 5, beispielsweise eines Glasbades, durch Hindurchleiten eines Stromes durch die Masse dienen. jede Elektrode ist mit einer Phase einer Dreiphasenstromquelle verbunden.
  • Bei diesen Ausführungsformen sind die Elektroden i, 2 und 3 wie bei elektrischen Glasschmelzöfen an sich bekannt, im wesentlichen horizontal quer durch den Ofen und annähernd in gleicher Höhe angeordnet. Diese Anordnung bietet in gewissen Fällen Vorteile und kann infolgedessen eine auferlegte Bedingung sein. Auch können die Elektroden hinsichtlich ihrer Form und Abmessungen nach bestimmten Vorschriften gestaltet sein.
  • Bei einer solchen Anordnung ist der Widerstand des Bades zwischen den äußeren Elektroden i und 3 größer als der Widerstand des Bades zwischen der mittleren Elektrode 2 und jeder der äußeren Elektroden i und 3. Hierdurch ergibt sich allgemein und besonders, wenn es sich um Elektroden mit gleichen Abmessungen handelt, daß die Leistung sich ungleich zwischen den Elektroden verteilt, weil die der Phase i bis 3 entsprechende Belastung nicht so hoch ist wie die der anderen Phasen. ° Gemäß der Erfindung werden in dein Bad Leitkörper 6 und 7 vorgesehen, die bei der Temperatur des Bades eine höhere Leitfähigkeit haben als das letztere und in der Weise angeordnet sind, daß der Ohmsche Widerstand des Bades zwischen dep Elektroden i und 3 im Vergleich mit dem Widerstand des Bades für die Elektrodengruppen iund2 und 2 und 3 verringert wird. Zu diesem Zweck sind die Elemente 6 und 7 in der Nähe der Elektroden i und 3 angeordnet und miteinander, beispielsweise außen, durch einen Leiter verbunden, um den zwischen ihnen liegenden Teil des Bades in den Nebenschluß zu legen.
  • Bei der in den Abb. i bis 3 dargestellten Ausführungsform ist jedes der Elemente 6, 7 genau in der durch die entsprechenden äußeren Elektroden gelegten Vertikalebene angeordnet und, wie schon angegeben, sind sie miteinander, beispielsweise durch einen Leiterstab 8, verbunden, der außerhalb des Bades angeordnet ist. Der Strom verläuft also zwischen den Elektroden i und 3 sowohl durch das Glasbad als auch durch den Nebenschluß. Ohne die Elemente 6, 7 müßte der Strom ausschließlich durch das Glasbad fließen. Der Nebenschluß erleichtert auch den Stromfluß zwischen den Elektroden i und 2 sowie .2 und 3, aber in einem viel geringerem Maße als den zwischen den Elektroden i und 3: Auf jeden Fall hat man es durch die erläuterte Anordnung in der Hand, die Belastung zwischen den Elektroden i und 3 gegenüber derjenigen zwischen den Elektroden i und 2 sowie der zwischen den Elektroden 2 und 3 zu vergrößern. Die Wirkung der in das Bad getauchten Elemente und des Nebenschlusses hängt von vielen Umständen ab. Erstens wird sie durch den Widerstand des Bades in der Zone zwischen den Elektroden und Elementen, also von dem Abstand der Elemente von den Elektroden beeinflußt. Von Einfluß ist ferner der mehr örtliche Widerstand für den Stromdurchgang in der Zone, die unmittelbar jedes Element 6 und 7 umgibt, und dieser Widerstand ist um so größer je kleiner die wirksame Berührungsfläche zwischen j enen Elementen und dem Bad ist. Außerdem hängt die Wirkung der Elemente von dem Widerstand des sie verbindenden Nebenschlusses ab. Dieser Widerstand kann dadurch beeinflußt werden, daß in den Leiter 8 ein Ohmscher Widerstand geschaltet oder der Leiter teilweise als Spule ausgeführt wird, wodurch Selbstinduktion entsteht.
  • Auf diese verschiedenen Umstände: Abstand der Elemente von den Elektroden, wirksame Berührungsfläche der Elemente mit dem Bad. Ausbildung des Nebenschlusses 8, kann also eingewirkt werden, um die gewünschte Verteilung der Belastung zwischen den drei Elektroden herbeizuführen.
  • Die Anordnung der Elemente 6 und 7 nach den Abb. i bis 3 hat den besonderen Vorteil, daß zufolge des Stromdurchganges zwischen jeder der äußeren Elektroden und jedem der senkrecht unter ihnen liegenden Elemente än den beiden Enden des von den Elektroden eingenommenen Badabschnittes senkrechte heiße Zonen geschaffen werden.
  • Bei den in den Abb. q. bis 7 dargestellten @A,nordnungen liegen die Leitelemente 6 und 7 in genau der gleichen Ebene wie die Elektroden.
  • Die Abb. q. zeigt eine Anordnung, bei der je ein Leitelement zwischen die äußeren und die mittlere Elektrode gesetzt ist. Das Element 6 liegt in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden i und 2 in der Nähe der Elektrode i und das Element 7 in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden 2 und 3 in der Nähe der Elektrode 3. Auf diese Weise wird der Widerstand des Bades zwischen den äußeren Elektroden i und 3 sowie auch, aber in einem geringerem Maße, derjenige zwischen den äußeren Elektroden i, 3 und der mittleren Elektrode 2 verringert, so daß die Belastung der drei Phasen ins Gleichgewicht gebracht ist. Im übrigen ergibt diese Anordnung den Vorteil, daß jeder der Widerstände zwischen den Elektroden so verringert ist, daß mit derselben Speisespannung eine Vergrößerung der Leistung erreicht wird.
  • Bei der in der Abb. 5 dargestellten Anordnung ist jedes Element 6 und 7 in die Nähe je einer der äußeren Elektroden i und 3 außerhalb des Zwischenraumes zwischen den äußeren Elektroden und der mittleren Elektrode gesetzt. Man vermindert so den Widerstand des Bades zwischen den äußeren Elektroden i und 3. Dagegen wird der Widerstand des Bades zwischen den äußeren Elektroden und der mittleren Elektrode praktisch wenig beeinflußt, so daß es in diesem Falle besonders leicht ist, die Belastung der Phase i bis 3 gegenüber den Belastungen der beiden anderen Phasen zu vergrößern. Diese Anordnung, die den Widerstand des Bades zwischen der mittleren Elektrode und den äußeren Elektroden nur wenig ändert, kann vorteilhaft sein, wenn man durch die Verwendung der Elemente 6 und 7 die aufgewendete Stromstärke bei gleicher Spannung möglichst wenig zu vergrößern wünscht.
  • Bei der Anordnung nach Abb. 6 liegt das Element 6 in der Nähe der äußeren Elektrode i in dem Zwischenraum zwischen dieser und der mittleren Elektrode. Das Element 7 ist in der Nähe der äußeren Elektrode 3 außerhalb des Zwischenraumes zwischen dieser und der mittleren Elektrode 2 angeordnet. Hierdurch wird der Widerstand des Bades zwischen den äußeren Elektroden verringert, aber der Widerstand zwischen der mittleren Elektrode 2 einerseits und jeder der äußeren Elektroden i und 3 anderseits verschieden beeinflußt. Die Verminderung des Badwiderstandes zwischen den Elektroden 2 und 3 ist praktisch schwach, dagegen die zwischen den Elektroden z und 2 stärker. Dieser unsyininetrische Einfluß der nach Abb. 6 angeordneten Elemente 6 und 7 kann in gewissen Fällen vorteilhaft ausgenutzt werden, zum Beispiel in dem Falle, wo die Elektroden i und 3 nicht symmetrisch zu der mittleren Elektrode liegen, sei es, daß ihre Abstände nicht gleich sind oder daß sie voneinander verschiedene Abmessungen haben. Es ist dann durch Verwendung einer Einrichtung nach Abb. 6 möglich, das Gleichgewicht zwischen der Phase i und 2 und der Phase 2 und 3 wiederherzustellen.
  • Bei der in Abb. 7 dargestellten Abänderung ist das Element 7 in zwei Stücke 7, 7 a geteilt, die je auf entgegengesetzten Seiten der äußren Elektrode 3 in deren Nähe liegen. Diese Anordnung hat den Vorteil, den von der Elektrode 3 ausgehenden Stromlinien Gelegenheit zu geben, sich gleichmäßiger zu verteilen, da der Strom, der durch den Nebenschluß fließt, zwei Wege statt einen hat.
  • Die in den Abb. d. bis 7 gezeigten Ausführungsformen erlauben, wie oben mit Bezug auf die Abb. i bis 3 erwähnt, den Belastungen genau die gewünschte Verteilung zu geben, indem man auf folgende Faktoren einwirkt: Abstand der Elemente von den Elektroden, wirksame Berührungsfläche mit dem Bad und Ausbildung des Nebenschlusses B.
  • Es ist ersichtlich, daß den gemäß der Erfindung zur Erzielung der gewünschten Verteilung der Belastungen in das Bad eingetauchten Leitelementen jede gewollte Form gegeben werden kann. Insbesondere können sie aus einer Mehrzahl von Elementen bestehen, die inner- oder außerhalb des Ofens miteinander verbunden sein können. Ebenso ist die Erfindung bei Speisung durch irgendeinen Mehrphasenstrom anwendbar, d.li. auch bei einer Zahl von Elektroden, die von der oben betrachteten verschieden ist, und bei Anordnungen der Elektroden, die von der dargestellten abweichen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Heizen von Werkstoffbädern, insbesondere Glasbädern, bei dem der elektrische Strom zwischen innerhalb des Glasbades angeordneten Elektroden durch das Glas geleitet wird und in das Bad den Stromdurchgang beeinflussende Körper von gegenüber der des Bades höherer Leitfähigkeit eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß beim Heizen des Bades mittels elektrischer Mehrphasenströme, bei welchem infolge der Lagen und Abmessungen der Elektroden der vom Bad dem Stromdurchgang zwischen den Elektroden einer Phase gebotene Widerstand im Vergleich zu den Widerständen für die anderen Phasen zti groß ist, die Körper höherer Leitfähigkeit in solcher Lage, von solchen Abmessungen Lind in solcher gegenseitiger Anordnung angebracht «-erden, daß die von ihnen herbeigeführte Verminderung des Wider-Standes des Bades für die Elektroden der genannten einen Phase größer wird als für jede der Elektrodengruppen der anderen Phasen. Verfahren nach Anspruch i beine Heizen durch Dreiphasenstrom mit drei quer im Bad in derselben Horizontalebene angeordneten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper höherer Leitfähigkeit in solcher Lage zum Bad, finit solchen Abmessungen oder in solcher gegenseitiger Anordnung angebracht werden, daß die durch sie herbeigeführte Verringerung des Badwiderstandes für den Stromdurchgang zwischen den äußeren Elektroden größer ist als für den zwischen den Elektrodenpaaren, die durch je eine äußere und die mittlere Elektrode gebildet werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Leitkörper in die den beiden äußeren Elektroden benachbarte Zone eingesetzt wird und diese beiden Leitelemente durch einen Leiter in Nebenschluß zu dem zwischen ihnen befindlichen Teil des Bades gelegt werden, wobei die gewünschte Verteilung der Belastungen der Phasen durch entsprechende Änderung des Abstandes der Leitkörper von den Elektroden, der wirksamen Berührungsfläche der Leitkörper mit dem Bad und der Gestaltung des den Nebenschluß bewirkenden Leiters erhalten lvird. ,I. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Leitkörper (6, 7) in der durch die beiden äußeren Elektroden (i, 3) gehenden Vertikalebene angeordnet ist. 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Leitkörper (6, 7) in der durch die beiden äußeren Elektroden (i, 3) gehenden Horizontalebene angeordnet ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Leitkörper (6, 7) in der Nähe je einer der äußeren Elektroden (i, 3) in dein "Zwischenraum zwischen der betreffenden äußeren Elektrode (i oder 3) und der mittleren Elektrode (2) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch ;, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Leitkörper (6, 7) in der Nähe je einer der äußeren Elektroden (r, 3) außerhalb des Zwischenraumes zwischen den äußeren Elektroden (i, 3) und der mittleren Elektrode (a) angeordnet ist. S. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Leitkörper (6, 7) in der Nähe je einer der äußeren Elektroden (r, 3), und zwar der eine innerhalb und der andere außerhalb des Zwischenraumes zwischen der betreffenden äußeren Elektrode (i, 3) und der mittleren Elektrode (z), angeordnet ist. g. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine (7) der Leitkörper aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen Teilen (7, 7a) besteht.
DES135522D 1938-05-14 1939-01-18 Verfahren und Vorrichtung zum Heizen von Werkstoffbaedern, insbesondere Glasbaedern Expired DE727036C (de)

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