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Elektrischer Ofen zum Schmelzen und Läutern von Glas Die Erfindung
bezieht sich: auf Wannenöfen zum Schmelzen von Glas, deren Beheizung durch einen
durch den Wanneninhalt geleiteten elektrischen Strom erfolgt. Gegenstand der Erfindung
ist eine neuartige Elektrodenanordnung bei einem solchen Ofen, die es ermöglicht,
die Leistung des Ofens zu steigern.
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Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Öfen, bei welchem die
Elektroden quer zur Strömungsrichtung des Glases angeordnet sind, welches sich aus
dem Schmelzabteil nach dem Abteil bewegt, aus welchem das Ziehen bzw. die Entnahme
des Glases erfolgt und 'bei welchen durch die Elektroden. heiße Zonen quer zur Strömung
des Glases geschaffen werden, die sich, wie bekannt, im wesentlichen über die gesamte
Breite des Ofens erstrecken.
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In Glasöfen dieser Art müssen die Ausgangsstoffe zunächst erhitzt
werden, um zu schmelzen und das Glas zu bilden und darauffolgend,das Glas auf eine
höhere Temperatur erhitzt -werden, um es zu läutern. In der folgenden Beschreibung
und den Patentansprüchen soll mit dem Ausdruck »Glas« der Inhalt des Schmelzabteils
des Ofens bezeichnet -werden, wenngleich gewisse Teile dieses Inhalts sich nicht
oder noch nicht in glasförmigem Zustande befinden.
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Es isst bereits bekannt, eine oder mehrere Elektroden, die zwischen
dem Beschickungsende und dem Entnahmeende des Ofens quer zur Glasströmung liegen,
so anzuordnen, daß durch sie eine nahe der Oberfläche des Glases liegende heiße
Zone geschaffen wird, die sich über die gesamte Breite des Ofens erstreckt. Bei
dem Ofen gemäß der vorliegenden Erfindung, bei -dem eine oder mehrere in dem Schmelzabteil
und dem Läuterungsabteil des Ofens liegende Elektroden auch hier =eine sich über
die ganze Breite des Ofens erstrekkende Zone bilden, werden diese erfindungsgemäß
so angeordnet, daß die Länge der
heißen Zone in dein Läuterungsabteil,
über die Gesamtbreite des Ofens gemessen, geringer ist als die der heißen Zone in
dem Schmelzabteil des Ofens.
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Die heiße Zone kann durch ein Paar vün Elektroden entgegengesetzter
Polarität gebildet werden, die sich in einem geringen Abstand voneinander befinden,
derart, daß die durch die Elektroden erzeugte Wärmemenge für die Erhitztutg nur
einer kleinen Glasmasse dient. Es kann aber auch in der betreffend.:n heißen Zone,
einem älteren Vorschlage entsprechend, nur eine einzige Elektrode angeordnet sein,
und zwar derart, daß die Berührungsfläche zwischen dieser Elektrode und dein Glas
klein genug ist, um eine heile Zone tun die Elekrode herum zu schaffen.
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Bei den Ofen, -welche dem Zwecke dienen. Ausgangsstoffe in mehr oder
-weniger pulverförmigem Zustande zu einer homogenen 3vIasse ztt schmelzen, ist die
Beschaffenheit der Stoffe, die in den verschiedenen heißen Zonen, die das Gut im
Laufe des Schmelzvorgangs durchläuft-, behandelt werden, verschieden. In den Zonen,
die nahe der Beschickungsstelle liegen, handelt es sich nämlich um ein heterogenes
Gemisch leichterer Stoffe, gegenüber dein Inhalt des übrigen Bades. Diese Stoffe
sind ferner im allgemeinen mehr oder weniger undurchdringlich für Wärmestrahlen,
während in den -weiteren heißen Zonen ein nahezu homogenes und fast durchsichtiges
Glas behandelt wird.
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Hieraus folgt, daß die heiße Schmelzzone in der Nachbarschaft der
Oberfläche liegen muß, -während eine solche Voraussetzung für die h,-iße Läuterungszone
nicht besteht. Aus diesem Grunde -werden die eine oder mehrere Elektroden in dem
Abteil, in welchem sich der Schmelzvorgang vollzieht, näher an der Oberfläche des
Bades angeordnet.
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Bei dieser Anordnung der einen oder mehreren Elektroden für das Schmelzen
ergibt sich jedoch ein Hindernis für die Fortbewegung der Schmelzstoffe und damit
in diesem "feil des Ofens eine verhältnismäßig kleine Fließgeschwindigkeit des Glases.
Diese Verringerung der Geschwindigkeit kann sich nachteilig im Sinne einer Herabsetzung
der Schmelz- und Liiuterungsleistung des Ofens auswirken und damit letzten Endes
in einer Verringerung des thermischen Wirkungsgrades des Ofens.
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Diese Gefahr -wird gemäß der Erfindung beseitigt und eine Erhöhung
des thermischen Wirkungsgrades erzielt indem die heiße Schmelzzone in der Ouerrichtung
breiter gestaltet wird als die Läuterungszotte.
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Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der Abbildungen
beschrieben, welche beispielsweise Ausführungsformen des neuen Schmelzofens zeigen,
und zwar ist Fig. i ein waagerechter Schnitt durch den Ofen oberhalb des Glasstandes
und Fig. -- ein senkrechter Schnitt.
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Die Fig. 3 und d. sind entsprechende Darstellungen einer anderen Ausfiihrungsfornt
der Erfindung.
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Die Fig.5 und 6 veranschaulichen, ebenfalls in entsprechender Darstellung,
eine Anordnung der Elektroden, deren jede aus mehreren lotrechten Elementen zusammengesetzt
ist, und Fit-. ; einen waagerechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform des
Ofens oberhalb des Glasstandes.
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Bei der in den Fig. i und a dargestellten Ausführungsform besitzt
der Ofen i Beschickungsöffnungen 2 und eine Entnahme-Öffnung, 3. Das Glasgemenge
ist mit .I bezeichnet und schwimmt auf der Oberfläche. I?in Paar von Elektroden
6 und 6'I von entgegengesetzten Polaritäten erstreckt sich iit dem Schmelzabteil
quer durch den Ofen, und ein zweites Paar von Elektroden y und erstreckt sich quer
durch das Läuterunäsabteil des Ofens. Diese zwei Paare von Elektroden erzeugen entsprechende
heiße Zonen und 8, die in der Fig. 2 gestrichelt angerleutet sind. Die Elektroden
6 und 6a liegen nahe der Oberfläche derart, daß die von ihnen erzeugte heiße Zone
in dem noch verhältnismäßig undurchsichtigen Glase sich in der Nähe der Oberfläche
erstreckt, und das teil weise geschmolzene Glas 4 kann das Schmelzabteil des Ofens
nicht verlassen, ohne durch die heiße Zone 5 hindurchzugehen. Die Elektroden
9 und yII sind in einer größeren Tiefe in der Glasmasse angeordnet, denn
wegen des höheren Flüssigkeitsgrades de Glases und seiner größeren Durchsichtigkeit
hat die von ihnen erzeugte heiße Zone einen ausgedehnteren Bereich. "'eitere heilte
Zonen können durch andere Elektroden erzeugt werden, die längs des Ofens in noch
gröJ.lerer Entfernung anäeordnet sind. wenn sielt dies für die Läuterung als notwendig
erweist. Das Schmelzabteil des Ofens ist vrlteblich breiter als das 'Läuterungsabteil.
woraus sich eine viel größere Liinge deiheißen Zone in dem Schmelzabteil. @in der
Ouerrichtung gemessen, ergibt. Infolge (iicser Anordnung geht das teilweise gebildete
Glas d durch die heiße Zone 3 mit einer hinreichend geringen Geschwindigkeit hindurch.
um genügend Zeit für den vollständigen \-erlauf des Glasbildungsvorgangs ztt er-e1)en.
während die Leistung des Ofens nicht infolge geringer Geschwindigkeit beschränkt
-wird. Bei den in Fig. 3 und d. dargestellten Ausführungsformen des Ofen: ist eine
einzige
Elektrode 6 von gegebener Polarität in dem Schmelzabteil
des Ofens und eine Elektrode g von entgegengesetzter Polarität in dem Läuterungsabteil
angeordnet. Die Oberfläche dieser Elektroden, die sich mit dem Glas in Berührung
befindet, ist, verglichen mit dem Querschnitt des Ofens zwischen ihnen, gering,
so daß nahe jeder Elektrode eine heiße Zone erzeugt wird.
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Wie bei der erstbeschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die
der Elektrode 6 zugehörige heiße Zone in der Querrichtung des Ofens viel länger
als die zu der Elektrode g gehörende.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen in beispielsweiser Darstellung eine Ausführung
des Ofens, bei welcher zwei Elektroden von entgegengesetzten Polaritäten vorhanden.
sind, deren jede, wie bei elektrischen Glasschmelzöfen an sich bekannt, .durch eine
Mehrzahl lotrechter Elemente gebildet wird. Die Elektrode in dem Schmelzabteil des
Ofens wird durch die Elemente 6' gebildet, die so nahe aneinanderliegen, daß die
heiße Zone 5' um jedes Element herum sich bis zu der heißen Zone, die um die benachbarten
Elemente liegt, erstreckt, während der Zwischenraum zwischen den Elementen den Durchtritt
des Glases ermöglicht. Diese Gruppe von Elementen bildet so gewissermaßen eine waagerechte
Elektrode, die, nahe der Oberfläche, eine sich über die ganze Breite des Ofens erstreckende
heiße Zone erzeugt. Wie bei der vorherbeschriebenen Ausführungsform des Ofens ist
die heiße Zone in dem Schmelzabteil viel länger als die .durch die aus den Elementerr
g' in dem Läuterungsabteil bestehende Elektrode erzeugte. Man kann an jedem beliebigen
Punkte des Ofens die erzeugte Wärmemenge ändern, indem man die Tiefe ändert, bis
zu .der eins oder mehrere der Elemente in das Glas eintauchen.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist
das Schmelzabteil, wie bei Glasschmelzöfen bekannt, in zwei Zweige io und ioa unterteilt,
von: denen jeder eine Beschickungsöffnung 2 aufweist. Das aus diesen zwei Zweigen
kommende Glas vereinigt sich in dem Punkte i i und, gelangt dann gemeinsam in das
Läuterungsabteil des Ofens. Eine Elektrode 6 in jedem Zweige des Schmelzabteils
erzeugt eine heiße Zone 5, und eine Elektrode g in. dem Läuterungsabteil erzeugt
dort eine heiße Zone B. Die Gesamtlänge der zwei heißen Zonen 5, in der Querrichtung
des Ofens gemessen, ist erheblich größer als die der heißen Zone B. Ein Ofen dieser
Bauart besitzt verschiedene Vorteile. Zunächst sind zwei Elektroden 6, welche die
lange heiße Zone erzeugen, kurz und vom mechanischen Gesichtspunkt für die großen
Öfen bequemer zu handhaben. Des weiteren ist das Glas, welches aus jedem engen Zweig
stammt, gleichmäßiger als das Glas aus einem breiten Ofen, -in welchem die Schmelzwirkung
über die Breite des Ofens verschieden sein kann, und die Mischung des aus den zwei
Zweigen des Schmelzabteils stammenden Glases ergibt ein homogeneres Glas. Ferner
können die drei Elektroden an die Pole einer Dreiphasenstromquelle angeschlossen
werden, so daß für das Schmelzabteil mehr Energie aufgewandt wird als für das Läuterungsabteil.
Eine solche Verteilung der Energie ist im allgemeinen erwünscht. Es kann jedoch
bei Verwendung einer Einphasenstromquelle auch jede der einzelnen Elektroden durch
'ein Paar von solchen ersetzt werden, wobei die Elektroden jedes Paares entgegengesetzte
Polarität besitzen wie bei der oben an Hand der Fig. i beschriebenen Anordnung.
Jas Schmelzabteil kann, wie bei Glasschmelzöfen bekannt, auch in eine größere Anzahl
von Zweigen als zwei unterteilt werden.
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In der Praxis hat sich gezeigt, daß bereits gute Ergebnisse erzielt
werden,, wenn man der heißen Zone in dem Schmelzabteil oder den mehreren heißen
Zonen im Falle eines gegabelten Schmelzabteils eine Länge gibt, die ungefähr das
i1/2fache der Länge der heißen Zone in dem Läuterungsabteil beträgt.