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Glasschmelzofen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung
an Glasschmelzöfen.
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Bei Glasschmelzöfen entstehen bekanntlich zufolge der Temperaturunterschiede
zwischen verschiedenen Zonen des Ofens Konvektionsströme. Diese Temperaturunterschiede
werden vor allem durch die senkrechten Wände hervorgerufen, die das Glas bei der
Berührung mit ihnen abkühlen. Das dadurch schwerer werdende Glas sinkt entlang den
Wänden ab und wird durch aus einer heißeren Zone kommendes Glas ersetzt.
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Dem entlang den Längswänden absteigenden Strom kalten Glases entspricht
im Wege des Ausgleichs ein Aufsteigen heißen Glases gegen die Mitte des Ofens hin.
Auf diese Weise entstehen quer verlaufende Konvektionsströme, die in einem großen
Teil der Glasmasse wirken. Diese Ströme, die in gewissen Teilen des Ofens von Vorteil
sein können, sind in anderen Teilen schädlich, so insbesondere in den Absteh- und
Verarbeitungszonen, wo es darauf ankommt, daß das zu entnehmende Glas eine möglichst
gleichmäßige Temperatur hat. Nun führt aber die von jenen Strömen verursachte Rührwirkung
in Verbindung mit der durch die Entnahme von Glas für Verarbeitungszwecke hervorgerufenen
Strömung in der Längsrichtung dazu, daß die Temperatur des entnommenen Glases nicht
gleichmäßig ist. Dadurch ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten in der Formgebung
des Glases bei seinem Austritt aus dem Ofen. Dieser Nachteil
tritt
tim so stärker auf, je länger der Abschnitt der Ofenbreite ist, auf dem die Entnahme
erfolgt, wie dies vor allem bei der mechanischen Herstellung von gewalztem Glas
oder gezogenem Fensterglas der Fall ist.
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Es sind schon verschiedene Mittel zur Steuerung dieser Konvektionsströme
vorgeschlagen worden, und zwar bestehen diese im allgemeinen darin, daß auf der
Bahn der Ströme Hindernisse vorgesehen werden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, anstatt die Querströme
zu steuern, ihrer Entstehung in der Glasmasse entgegenzuwirken bzw. ihre Stärke
in gewünschten Maßen zu verringern, so daß die oben angeführten Übelstände behoben
werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß im Glasbad in der Nähe aller oder
eines Teiles der senkrechten Wände ein Zuschuß von Kalorien erzeugt wird, durch
die in jeder Höhe des betreffenden Ofenbereiches die Temperatur auf der ganzen Breite
des Ofens vergleichmäßigt und somit die Bildung von Konvektionsströmen verhindert
werden soll.
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Die zusätzliche Wärmezufuhr hat nur den Zweck, den Wärmeverlust des
Glases bei der Berührung mit der Wand auszugleichen. Es handelt sich also um eine
von der eigentlichen Heizung des Ofens unabhängig regelbare Zusatzheizung, die sich
auf die Erreichung des angegebenen Zieles beschränkt und nicht bei der eigentlichen
Heizung des Ofens für die Ausarbeitung des Glases mitwirkt. Die Zuführung einer
zu großen Wärmemenge würde außerdem einen ungünstigen Einfluß auf die Abnutzung
der Wände ausüben.
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Gemäß einer Ausführung der Erfindung werden in einer im wesentlichen
parallel zu den senkrechten Ofenwänden verlaufenden Richtung gegen diese Wände oder
dicht an ihnen in kurzen Abständen voneinander liegende Elektroden angeordnet, die
auf verschiedene Potentiale gebracht werden und zwischen denen ein Strom fließt,
der das Glas durch Joulesche Wärme erhitzt.
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Erfindungsgemäß können zwischen den Elektroden verschiedener Polarität
auch noch leitende Körper angeordnet werden, die nicht mit einer elektrischen Stromquelle
verbunden sind. Da die elektrische Leitfähigkeit dieser Körper größer als diejenige
von Glas ist, haben die Körper die Wirkung, daß die Linien des zwischen zwei Elektroden
verschiedener Polarität fließenden Stromes auf sie konzentriert werden und dadurch
verhindert wird, daß der Strom sich von den Wänden entfernt.
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Die Elektroden und gegebenenfalls die leitenden Zwischenkörper können
beispielsweise aus Graphit oder einem von dem Glas nicht angreifbaren Metall bestehen.
Sie können verschiedene Formen, insbesondere die Form von Platten oder Stäben haben.
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Bei der Verwendung von stabförmigen Elektroden besteht eine besonders
vorteilhafte Anordnung darin, daß dieselben senkrecht in einem Abstand von einigen
Zentimetern von den Wänden angeordnet werden, indem sie durch den Boden in das Bad
eingeführt werden und bis nahe dem Glasspiegel reichen. Zweckmäßig ist der Abstand
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden nicht größer als das Vierfache ihres
größten Querschnittes. So soll beispielsweise bei Elektroden von 30 mm Durchmesser
der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden vorzugsweise nicht größer
als i2o mm sein. Um den Unterschieden in der Leitfähigkeit des Glases zwischen dem
Boden und der Oberfläche Rechnung zu tragen, kann es vorteilhaft sein, die Elektroden
abgestumpft kegelförmig, mit nach oben gerichteter kleiner Grundfläche auszuführen
oder sie in Form eines nach oben offenen Fächers anzuordnen.
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Die zwischen zwei Elektroden aufzuwendende Leistung hängt von den
Strahlungs- und Konvektionsverlusten ab, denen sie ausgesetzt sind. Diese Verluste
richten sich nach der Beschaffenheit der Wände und dem Temperaturunterschied zwischen
dem Glas und der Umgebung. Es wurde festgestellt, daß bei Glasschmelzöfen aus den
üblichen feuerfesten Steinen und mit den üblichen Temperaturen der erforderliche
Energieaufwand zwischen 2 und 15 kW pro Quadratmeter senkrechter Wandfläche schwankt.
Die anzuwendende Spannung hängt von der Art des Glases und seiner Temperatur ab.
Bei Verwendung von zwei parallelen Elektroden in einem Abstand von 15 cm kann für
ein gewöhnliches Natronkalkglas die zwischen den Elektroden anzuwendende Spannung
je nach der Temperatur des Bades in der betreffenden Zone beispielsweise 9 bis 12
Volt sein.
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Durch die Regelung der in der Nähe der senkrechten Wände in das Glas
eingeführten elektrischen Energie kann man nach Belieben die durch die Berührung
des Glases mit den Wänden verlorengehenden Kalorien ganz oder zum Teil ersetzen.
Zufolge der Leichtigkeit, mit der man durch Verwendung elektrischer Energie den
Kalorienzuschuß an jeder gewünschten Stelle des Ofens herbeiführen kann, ist es
möglich, der Entstehung von quer verlaufenden Konvektionsströmen im ganzen Ofen
oder in einem Teil desselben, insbesondere in der Abstehzone oder im Entnahmeabteil,
entgegenzuwirken.
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Da auf diese Weise die Kühlwirkung der senkrechten Wände unterdrückt
wird, findet eine Abkühlung des Glases in dem in Frage stehenden Bereich praktisch
nur durch die Badoberfläche und durch den Boden, und zwar vor allem durch den letzteren,
statt. In jedem senkrechten Querschnitt dieses Ofenbereiches ergibt sich also ein
regelmäßiges senkrechtes Temperaturgefälle von der freien Oberfläche des Glases
bis zum Boden des Ofens, wobei die isotliermischen Linien praktisch waagerecht verlaufen.
Infolgedessen kann man das Glas mit gleicher Temperatur auf der ganzen Breite des
Ofenaustritts oder der Entnahmezone abziehen, wie dies für jede Art von Fabrikation
wünschenswert ist.
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Zum besseren Verständnis werden nachstehend einige beispielsweise
Ausführungen der Erfindung beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Abb. i zeigt eine Draufsicht eines Ofens, in dessen
Arbeitsabteil
eine Elektrodenheizung gemäß der Li-tindung vorgesehen ist; Abb. 2 zeigt ebenfalls
eine Draufsicht eines Ofens, in dessen -,rl>eltsahtfll eine l:lektrodenheizung von
anderer Ausführung vorgesehen ist; Abb. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt nach Linie
I11-111 der _11h. 2 ; Abb. 4 -zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Teil des
Ofens, in (lein die Heizmittel eine besondere Anordnung haben.
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Bei dein Ofen nach Abb. i mit dem Schmelzabteil .-l, dem Läuterabteil
13 und dem Arbeitsabteil C werden im Arbeitsteil in sehr geringer Entfernung von
seinen senkrechten Wänden io senkrechte Elektroden 11 und 12 angebracht, die durch
den Ofenboden sind. Die Elektroden i i sind untereinander leitend verbunden und
besitzen ein Potential, das @ ()ii (lern Potential der ebenfalls untereinander x
erbundenen Elektroden 12 verschieden ist. Zwischen den Elektroden ungleichen Potentials
fließt durch (las Glas ein elektrischer Strom, der so bemessen werden kann, daß
seine Heizwirkung den Wärmeverlust durch die Seitenwände ausgleicht und dahin wirkt,
die Temperatur in jeder Höhenlage des betreffenden Ofenteils und auf die ganze Breite
(les Ofens auszugleichen.
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Abb.2 und 3 zeigest eine Durchflußwanne, hei der also Schmelz- und
LätiterabteilA-B von dein Arbeitsabteil C durch eine Zwischenwand 13 mit Durchflußöffnung
14 am Wannenboden getrennt sind. Die Heizvorrichtung nach der Erfindung ist wieder
im Arbeitsabteil der \\-arme angeordnet. Sie besteht auch hier aus zwei Reihen senkrechter
Elektroden i i und 12, die wie bei der vorhergehenden Anordnung untereinander verbunden
und auf verschiedenes Potential gebracht werden. Zwischen je einer Elektrode i t
und 12 ist jedoch noch ein leitender Körper 15 vorgesehen, der in diesem Fall aus
einer senkrechten Elektrode besteht, die im Boden befestigt, aber nicht mit einer
Stromquelle verbunden ist. Diese Elektrode hat die Wirkung. daß sie die Stromlinien
auf :ich konzentriert, die durch das Glas von den Elektroden i i zu den Elektroden
1 2 gehen.
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Abb.4 zeigt eine fächerförmige Anordnung der Elektroden, die es ermöglicht,
der Änderung des Widerstandes des Glases vom Boden bis zur Oberfläche Rechnung zu
tragen. Bei (Mieser Anordnung sind zwischen zwei Elektroden, die zur Stromzuführung
dienen. zwei weitere Elektroden vorgesehen, die keinen Stromatiscliluß besitzen
und den Zweck haben, die Stromlinien auf sich zu kOnZesltrierLlii.