DE806810C

DE806810C - Verfahren und Ofen zur Herstellung von Glas

Info

Publication number: DE806810C
Application number: DE1948806810D
Authority: DE
Inventors: Eugene Benoit Gentil
Original assignee: EUGENE BENOIT GENTIL
Current assignee: EUGENE BENOIT GENTIL
Priority date: 1948-12-31
Filing date: 1948-12-31
Publication date: 1951-06-18

Description

Verfahren und Ofen zur Herstellung von Glas Die Erfindung bezieht sich auf Ofen zur Herstellung von Glas und insbesondere auf kontinuierlich oder halbkontinuierlich betriebene Ofen, bei welchen das geläuterte Glas fortlaufend oder zeitweise an einem der Ofenenden entnommen wird, während die Glasrohstoffe am anderen Ende eingeführt werden.
Nach den bekannten Verfahren hat man das Glas lange in Ofen hergestellt, in denen das Schmelzen und Läutern der Glasmasse durch Oberflächenbeheizung, beispielsweise durch auf der Oberfläche der im Ofen befindlichen Massen wirkende Flammen, vorgenommen wird. Die dabei erzeugte thermische Energie wird auf und durch die Glasmasse durch Strahlung und Konvektion übertragen. Die ?Menge der erzeugten und wirksam auf die Glasmasse übertragenen thermischen Energie hängt natürlich in weitem Maße von der Temperatur der Verbrennungsprodukte ab. Derartige Ofen werden aus feuerfesten Stoffen gebaut. Ihre Produktionskapazität ist natürlich durch die Höchsttemperaturen beschränkt, welchen die feuerfesten Gewölbe und Wände ohne zu rasche Zerstörung ausgesetzt werden können.

In derartigen mit Masut oder Gas geheizten Ofen gehen bekanntlich etwa 85% der gesamten erzeugten thermischen Energie durch Strahlung und Abzug <furch den Schornstein verloren, wenn der

Ofen mit seiner normalen oder einer höheren Ka-

pazität arbeitet. Ebenso ist bekannt, daß die nor-

male Produktionskapazität eines Ofens, der mit

Oberflächenbeheizung betrieben wird, in einer be-

stimmten Abhängigkeit von der Größe der Ober-

flache der im Ofen enthaltenen Glasmasse steht.

];lese Kapazität kann natürlich in einem Ofen, der

eine Masse mit gegebener Oberfläche enthält, auf

einen <las Normale überschreitenden Wert durch

Ali-Nvendung höherer Temperaturen gesteigert wer-

den, aber diese Kapazitätssteigerung geht auf

Kosten einer schnellen Verminderung der Wirk-

samkeit der Behandlung. Außerdem ist eine solche

Steinerting der Produktionskapazität eines Ofens

der 711 Frage stehenden Art, wie oben angegeben,

notwendigerweise durch die in der Praxis anN\end-

haren Höchsttemperaturen beschränkt.

Durch die Erfindung soll die Produktionskapazi-

tät von Öfen zur Herstellung von Glas beträchtlich

dehnbarer gemacht werden als diejenige der zur

Zeit bekannten Ofen.

ach dem erfindungsgemäßenVerfahren erfolgt die

Herstellung des Glases in an sich bekannter Weise

in einem Wannenofen, bei welchem die Rollstoffe

durch wenigstens einen Vorraum eingeführt wer-

den, der an die Wanne angebaut ist und mit ihr in

Verbindung steht und in den die Rohstoffe geschüt-

tet werden. Erfindungsgemäß werden diese Roh-

stoffe in dem Vorraum unter ihrer Oberfläche durch

\\-iirnie erhitzt, die im Glasbad des `orraunies mit-

tels durch das Bad hindurchgeschickten elektrischen

Stromes erzeugt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung

ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung,

in der einige Ausführungsbeispiele mit Bezug auf

die Zeichnung erläutert sind.

In der Zeichnung zeigt

Abb. i eine schematische, zum Teil im Schnitt

relialtene Draufsicht einer ersten Ausführung der

Erfindung, wobei der Schnitt etwa nach Linie i-i

der Abb. 2 geführt ist,

Abh. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch den

Ofen der Abb. t nach der Linie 2-2,

Abb.3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 der

.\1>b. i und

Abb. d einen Schnitt ähnlich der Abb. 2, jedoch

in kleinerem Maßstab, eines abgeänderten Vor-

raumes, der bei den Ofen der Abb. i bis 3 benutzt

\\-erden kann.

Der in den .\1>b. i bis 3 gezeigte Ofen besitzt

eine in bekannter Weise aus feuerfesten Stoffen er-

baute Wanne 5 mit dem Boden 6, den Seitenwän-

den 7, den Endwänden 9 und io und einer Decke in

Forin eines Gewölbes ii°. Der Innenraum der

Wanne kann gegebenenfalls in der Längsrichtung

durch eine aus feuerfesten Blöcken bestehendeWand

14 in eine Sclinielz- und Läuterkammer i i und eine

l:iitiialimekammer 12 unterteilt sein. Wie gezeigt,

erstreckt sich die Wand 14 über die ganze Breite

der Wailne 5 und steht nur wenig über der Ober-

flache fier ge.@hmol-r_enen Masse 15 vor, deren

Sl@icgel pl-al<tisch konstant gehalten wird. Die

\\-and 14 besitzt Lilien Durchgang i6, der zweck-

mäßig völlig in der Glasmasse liegt, und durch den das geläuterte Glas aus der Kammer i i in die Kammer 12 gehen kann.

Die Glasrohstoffe 151' werden in die Kammer i i durch eine oder mehrere Vorräume 17. 18 und i9 eingeführt, die auf der _\tißeiiseite der Endwand 9 und der nahe der Wand 9 liegenden Teile der Wände 7 vorgesehen sind. Jeder dieser Vorräume kann oben offen sein und stellt zweckmäßig durch einen Durchgang 2o der Wand 9 bzw. der Wände 7 mit der Kammer i i in ständiger Verbindung. Die oberen Kanten der Durchginge 20 liegen zweckmäßig oberhalb des höchsten Standes der geschmolzenen Masse 15, wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, jedoch können gegebenenfalls auch ein oder alle Durchgänge völlig unter der Badoberfläche liegen.
Für das Schmelzen und Läutern der durch die Vorräume in die Kammer i i einnefiilirten Rohstoffe ist eine neuartige Kombination von Heizmitteln vorgesehen, dank welchen sich die Produktionskapazität des Ofens in \-erliältnisiiiäßig weiten Grenzen schnell und leicht ändern ]:'ritt, ohne die Wirksamkeit der Behandlung zu ändern und in nennenswerter Weise die Güte des Endproduktes züi beeinflussen. Die in der dargestellten Ausführung in der Kammer i i behandelte geschmolzene Masse 15 wird zunächst durch eilte oder eine Reihe von Flammen erhitzt, die oberhalb der Badoberfläche durch Brenner 21 erzeugt werden, die von bei Glasherstellungsöfen bekannter Ausführung sein können. Der Ofen und die genannten Brenner sind von solcher Art, daß sich der Betrieb mit einer verhältnismäßig hohen Wirksamkeit durchführen läßt, wenn die Breihier 21 oder andere Oberflächenheizmittel als die einzigen Heizungen benutzt werden. Bei der Benutzung des Ofens in dieser Weise werden die Rohstoffe zweckmäßig in den Vorraum 17 eingebracht, obschon sie auch in jeden oder gleichzeitig in mehrere der anderen Vorräume eingeführt werden können.
Um die Steigerung des Produktionshöchstsatzes zu ermöglichen, ohne die Wirksamkeit der Behanlung praktisch zu verringern und ohne auf die den Ofen bildenden feuerfesten Stoffe ungünstig zu wirken, können die Gasbrenner oder andere Oberflächenheizmittel in neuer Weise zusammen mit elektrischen Heizmitteln benutzt \L-erden, durch welche die Temperatur der Glasmasse in vorteilhafter Weise ohne Erhöhung der Temperatur der Flammen gesteigert werden kann, da diese letztere Temperatur mit Rücksicht auf die feuerfesten Gewölbe und Wände des Ofens beschränkt ist. Gemäß der dargestellten Ausführung bestehen die zusätzlichen Heizmittel aus in den Vorräumen iS und i9 angeordneten Elektroden, mittels welcher ein elektrischer Strom durch die als elektrischer Widerstand wirkenden Glasrohstoffe hindurchgeschickt werden kann tind diese dadurch auf oder über Schmelztemperatur gebracht werden können. In den Vorräumen 18 sind zwei Elektroden 22 und 23 entgegengesetzter Polarität zweckmäßig waagerecht im oberen Teil des Bades 15 in der unmittelbar unter der Masse der zti sclilnelzenden IZo!istoffe befindlichen Zone angeordnet. Zwei weitere Elektroden 22a und 23° sind unmittelbar unter den Elektroden 22 1>zw-. 23 angeordnet. Die Elektroden 22, 22" können an (teil einett Pol einer elektrischen Stromquelle 24 und die Elektroden 23. 23" an den anderen Pol der Stromduelle finit Ililfe geeigneter Schalter 25 angesclilossell sein. Die Elektroden 22 und 23 bilden eine _Lrt Rost, der die Rohstoffe in ihrer Alm-:irtsbewegung zurückhält. Bei Verlängerung der Seitenwände des Vorratinies nach oben über das Bad hinaus ist es hierdurch möglich, in dem Vorraum eine Rohstoffinasse beträchtlicher Höhe aufzuschichten. «-elche @@'<:rmeverluste durch den Vorrauili verhindert.
Die Elektroden der Vorräume i9 können in der gleichen `''eise angeordnet sein wie diejenigen in den Vorräumen i8, jedoch erstrecken sich in der dargestellten Ausführungsform zwei waagerechte, senkrecht iibereinanderliegende Elektroden 26, 26a durch die Seiteliw-ände der Vorräume ig und sind mit dem einen Pol der Stromduelle 24 oder einer anderen geeigneten Stromduelle verbunden, während zwei ebenfalls senkrecht übereinanderliegende Elektroden 27, 27a in ähnlicher Weise in den Vorräumen i9 in einem größeren Abstand von der Ofenwand 7 angeordnet und mit dem anderen Pol der genannten Stromduelle durch Schalter 28 verbunden sind, die nach Belieben geöffnet und geschlossen werden können. Die im oberen Teil des Glasbades angeordneten Elektroden 26 tind 27 erstrecken sich also quer zu dem waagerecht gerichteten Durchgang der Rohstoffe vom Vorrattin zur Wanne hin und bilden demnach für diesen Durchgang ein sehr wirksames Hindernis.
Die beschriebenen Elektroden werden aus einem geeigneten Leitermaterial, wie z. B. Kohle, leergestellt, welches nicht wesentlich von den Bestandteilen der geschmolzenen Glasrolistoffinasse i .# angegriffen wird. Im Verhältnis ztt dem zw-isclien den Elektroden liegenden Querschnitt der geschmolzenen Masse hallen die Elektroden zweckmäßig eine kleine Berührungsfläche mit der blasse, so daß in unmittelbarer Nähe der Elektroden Zonen erhöhter Temperatur erzeugt werden. Bei geeigneter Auswahl der Elektroden ist es demnach möglich, die Temperatur der Rohstoffe in den Vorräumen 18 und icg auf einen solchen Grad zu bringen, daß sie schnell schmelzen. Die Elektroden in allen oder in einem, zwei oder drei der Vorräume 18 und i9 können durch Schließen der entsprechenden Schalter 25 Lind 28 unter Strom gesetzt werden. In der Nähe der Stromduelle 24 kann in dein Stromkreis ein Hauptschalter vorgesehen sein, um gleichzeitig alle Elektroden von der Quelle abzuschalten. Falls gewünscht, können zusätzliche Heizmittel in Fortn von an die Stromduelle 24 angeschlossenen Elektroden in einer der beschriebenen Anordnun-en oder sonstwie in dein Vorraum 17 vorgesehen werden. Wenn die Elektroden in den Vorräumen 18 und io nicht in Gebrauch, d. 1i. die Schalter 25 und 28 in Offenstellung sind und keine Glasrohstoffe durch die genannten Vorräume in die Kaninier t t eingeführt w-erdelt, so geht, wenn überhaupt nur ein kleiner Materialstrom von den Vorräumen zur Kammer i i hin. Andererseits ist die in den Vorräumen angesammelte. Masse verhältnismäßig kalt und in einem verhältnismäßig festen Zustand. so claß durch die X'orr:iunie hindurch iiennensw-ei-te \\-ärmeverltiste nicht auftreten. :\tist<ttt der dargestellten vorzugsweisen Anordlititigen der Elektroden sind auch andere Elektrodenanordntingen ini@glich, wie z. 11. solche, bei denen die Elektroden nicht völlig eingetaucht in der geschmolzenen Masse liegen.
Die in der Glasmasse i_3 durch den elektrischen Strom der zusaininen arbeitenden Elektroden entwickelte Hitze addiert sich zu der durch die Flaninien oder andere I-leizmittel in der Kainnier i i erzeugten Hitze, so daß die Rohstoffe schneller geschmolzen und geläutert «-erden ohne schädliche Einwirkung auf die Ofenwände und -gewölbe. Infolgedessen kann das fertige Glas schneller aus dem Ofen al><;ezogen und können die Glasrohstoffe in einem beschleunigten Rhythmus eingeführt werden, so daß die Produktionskapazität des Ofens gesteigert wird, ohne die Menge oder die Oberfläche der geschmolzenen 'Masse, die der Hitze der Flammen oder anderer Hauptbeizmittel ausgesetzt wird, zu ändern. Das geläuterte Glas fließt aus der Kammer i i durch einen Durchgang 16 der Wand 14 in das Entnahmeabteil 12. wo es sich auf eine geeignete Temperatur abkühlt. DasfertigeGlaskanilinirgendeiner geeigneten bekannten Weise durch eine oder mehrere Öffnungen 29 der Wand io fortlaufend oder absatzweise 2iligezogen werden. Die Beschikkung mit den Rohstoffen rSa und die Entnahme des Glases erfolgen vorztigsw-eise mit ini wesentlichen gleicher Gescliw-indigkeit, so daß der Stand der gescliniolzenen Glasmasse praktisch unverändert bleibt. Jedoch kann das geläuterte Glas zeitweise auch mit größerer Geschwindigkeit entnommen werden als die Beschickung mit Rohstoffen erfolgt, tim gewissen Bedürfnissen der Produktion, beispielsweise während des Tages, zu entsprechen.

In _11i1>. 4 ist ein Teil des ohenbeschriebenen Ofens dargestellt, der jedoch einen Vorraum von etwas anderer Form besitzt. Dieser Vorraum 18' besitzt mit Bezug auf die Senkrechte derart geneigte Wände g' und 3o, daß der waagerechte nuerschnitt des Vorraumes, insbesondere oberhalb der Badoberfläche, sich nach unten verjüngt. Falls gewünscht, können auch die beiden anderen (nicht dargestellten) Wände des Vorraumes i8' nach unten zum Boden des Ofens bzw. zur Oberfläche der Glasmasse hin konvergieren. Die Elektroden 31, 3ia t11,1 32, 32a können in der vorbeschriebenen Weise an eine elektrische Stromquelle angeschlossen werden. Diese besondere Ausführung, die hei irgendeitiein oder allen Vorräumen der Abb. t anwendbar ist, verhi@clert ein zti rasches Gleiten der Masse i;° nach tititen und vermeidet dadurch eine Cberbeschickting des Ofens mit Rohstoffen. Die konvergierende Anordnung der Wände trägt gleichfalls dazu bei, die Rohstoffmasse in der dargestellten La-e in dein Vorraum zu halten. so <iaß sie noch wirksamer @@-:irmeverluste durch die

Vorräume hindurch verhindert. Man kann auch

die Form der Oberfläche der geschmolzenen 'lasse

in dem Vorraum derart ändern, daß sie-sich noch

besser der jeweils verwendeten Art von Elektroden

anpaßt.

Durch die Erfindung wird also ein für die konti-

nuierliche oder halbkontinuierliche Herstellung von

Glas geeigneter Ofen geschaffen, bei welchem die

Heizung durch Joulesche Wärme für das Schmel-

zen der Glasrohstoffe in neuer Weise als Zusatz züi

der Oberflächenbeheizung der geschmolzenen Glas-

masse durch Flammen oder andere geeignete Heiz-

mittel benutzt wird, wodurch es möglich ist,

den gegebenen Produktionssatz eines Ofens w4rk-

sam zu ändern, ohne in nennenswerter "'eise

die Wirksamkeit der Behandlung zu beein-

flussen.. Der erfindungsgemäße Ofen besitzt

außerdem den Vorteil, daß er sich bei einer

gewünschten Maximalleistung zur Herstellung

eines Glases von hoher Güte eignet. Auch läßt

er sich für die kontinuierliche Herstellung eines

Glases gleicher Güte bei einem viel niedri-

geren Satz '>rauchen, ohne daß es notwendig ist,

den Ofen stillzulegen und wieder in Gang zu

setzen, <min nur eine schwache Piociuktion er-

forderlich ist. Die Erfindung bietet ebenfalls die

1löglichkeit, hochwertiges Glas mit gewünschter

Geschwindigkeit mittels der billigsten erhältlichen

Kohle herzustellen, mit der es aber auch möglich

ist, Glas ähnlicher Qualität mit einer höheren Ge-

schwindigkeit zu erzeugen, so (1a13 man keinen

neuen Ofen zti errichten und in Gang zu setzen

])raucht, wenn man nur eine schwache Erhöhung

der Produktion wüiisclit. Wenn auch die für die

l-:rliülitiiig der Produktion aufzuweiideiide elek-

trische Energie teurer als der normalerweise für

die laufende Produktion benutzte Brennstoff ist, so

wird dieser höhere Preis doch mehr als ausge-

glichen durch die Tatsache, daß nur ein einziger

Ofen erforderlich ist. Die Erfindung läßt sich

leicht und ohne große Kosten bei bestehenden

Ofen anbringen, um sie den durch die --Marktfor-

derungen bedingten Produktionsschwankungen an-

passungsfähig zu machen. Die Ofen gemäß der Er-

findung sind von einfacher und nicht teurer Kon-

struktion und können ohne Schwierigkeit durch

verhältnismäßig wenig geschulte Arbeiter be-

trieben werden.

.\n den gezeigten und beschriebenen Ausfüh-

rungsformen können im Rahmen der Erfindung

verschiedene Abänderungen vorgenommen werden.

So kann man beispielsweise die Art und Anord-

nung der Elektroden in jedem Vorraum wie aticil

die Lage und enaue For,n der verschiedenen Vor-

räume ändern."'

Claims

PATEN'T.aNSPRGCHE:

i. Verfahren zur Herstellung von Glas in einem Wannenofen, bei (lein die Rohstoffe durch mindestens einen an die Wanne ange- bauten und mit diesem in Verbindung stehen- den Vorraum, in den die Rohstoffe entladen werden, eingeführt werden, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Rohstoffe in dem Vorraum unter ihrer Oberfläche durch im Glasbad des Vorraumes mittels durch das ]lad hindurch- geschickten elektrischen Stromes erzeugte Wärme geheizt @t-trclcn. 2. Ofen zur .\usübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch im Vorraum angeordnete Elektroden. von denen ein elek- trischer Strom durch das 13a<1 des Vorraumes hindurchgeschickt wird. 3. Ofen nach ;\nspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, da13 die Elektroden waagerecht im oberen Teil des Fades in der Zone angeordnet sind, die sich unmittelbar unter der Masse der zu schmelzenden 1-,>()listofie befindet. 4. Ofen nach _\lisl)rcicli 2 und 3, dadurch ge- kennzeichnet, claß die Elektroden eine Art Rost bilden, der die Rohstoffe in ihrer Abwärts- beivegung zurückhält und gestattet, in dem Vorraum eine Rohstoffmasse zu halten, die eine große Höhe über (lern 13ad besitzt. 5. Ofen nach .\iispruch 2 bis d, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Elektroden zu der waage- rechten Durchgangsrichtung der Rohstoffe vom Vorraum zur Wanne quer angeordnet sind. 6. Ofen nach :\tispruch 2 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Seitenwände des Vor- raumes über das Bad nach oben verlängert sind, uni in demselben eine Rohstoffmasse großer Höhe über dem Bad ]-,alten zu können. . Ofen nach :\iisliruch 2 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Wände des Vorraumes derart geneigt sind. daß der waagerechte Quer- schnitt des Vorraumes. ilisl)esondere oberhalb der Badoberfläche, sich nach unten verjüngt. . Die :\umendung (1er Erfindung bei einem mittels Flainnieil 1)ellei7.tell Wannenofen.