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Glasschmelzofen
| 1)ie Erfindung betrifft einen Glasschmelzofen, |
| welcher sowohl als Wannen- oder Hafenofen ver- |
| wendet werden kann. Sie bezweckt insbesondere |
| einen einfacheren Aufbau von solchen Ofeneinrich- |
| tungen, wobei gleichzeitig ein erhöhter Wirtschafts- |
| lxtriel) ermöglicht wird. |
| Hei Glasschmelzöfen ist es wie allgemein bei |
| Schmelzöfen üblich, eine Vorwärmung der Ver- |
| breinittngsluft vorzunehmen, um die erforderlichen |
| hohen Temperaturen zu erreichen. Aus Gründen der |
| @N'ärtnewirtschaftsbilanz wird zur Vorwärmung der |
| Frischluft die Wärme der Abgase ausgenutzt. Die |
| hierzu verwendeten Wärmeaustauscher müssen den |
| Anforderungen der hohen Abgastemperatur ent- |
| sprechen, so da]!) man für Glasschmelzöfen regene- |
| rativ arbeitende, aus Schamottsteinen aufgebaute |
| :lustauscher ver«etidet. Wärmeaustauscher aus |
| Srham@@ttsteinen .haben aber einen verhältnismäßig |
großen Platzbedarf und besitzen vor allen Dingen den Nachteil, daß die aufzuwärmendeLuft
nur einen geringen Überdruck haben kann, da das System wegen seines Materials und
des Aufbaus keine hohe Dichtigkeit besitzt. Diese Wärmeaustauscher sind daher nicht
zu verwenden, wenn es sich um die Vorwärmung der Verbrennungsluft für einen Gas-
oder Ölbrenner handelt, da letztere eine verhältnismäßig hohe Luftpressung verlangen.
Die Verwendung von solchen Maschinenbrennern ist andererseits aber auch wesentlich
aus wärmewirtschaftlichen Gründen und insbesondere dann, wenn es sich auch um die
Verwendung von geringwertigen Brenngasen handelt.
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Es sind auch Metallrekuperatoren, d. h. rekuperativ arbeitende und
aus Metall bestehende Austauscher bekannt, welche der Anforderung in bezug auf die
Dichtigkeit und der dadurch gegebenen Möglichkeit
zur Verwendung
von hohen Luftpressungen genügen. Diese Metallrekuperatoren haben einen verhältnismäßig
geringen Platzbedarf. Sie besitzen jedoch den Nachteil, daß die bisher. bekannten
metallischen Werkstoffe nur für Temperaturen bis io5o oder i ioo° auf der Seite
des wärmeabgebenden und bis etwa 8oo° auf die Seite des wärmeaufnehmenden Mittels
verwendbar sind.
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Diese Materialeigenschaften ergeben, daß man solche Wärmeaustauscher
bei hohen Abgastemperaturen, wie sie bei Glasöfen auftreten, nicht verwenden kann,
falls man nicht die Abgastemperatur durch Zumischung von Falschluft senkt, wodurch
aber wesentliche Wärmeverluste bedingt sind. Die Kaltluftzumischung stellt auch
praktisch nur ein unvollkommen beherrschbares Hilfsmittel dar und es besteht die
Gefahr, daß das sehr empfindliche metallische Heizsystem einer schädlichen überhitzung
ausgesetzt wird.
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Die. Erfindung betrifft nun einen Glasofen mit Wärmeaustauscher, welcher
die erwähnten Vorteile aufweist und im wesentlichen die erwähnten Nachteile vermeidet.
Insbesondere wird ein Wärmeaustauscher erstrebt, welcher, wie die bekannten Schamottsteinwärmeaustauscher,
mit Anfangstemperaturen von über i ioo° beheizt werden kann und bei welchem trotzdem
die aufzuwärmende Luft unter höheren Luftpressungen wie bei einem Metallrei.uperator
stehen kann.
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Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck ein metallischer mit einem keramischen
Wärmeaustauscher kombiniert, wobei der keramische Austauscher für die Aufnahme der
höheren Anfangstemperaturen des Heiz- oder Abgases bestimmt ist. .Auf diese Weise
werden die bekannten Vorteile des Metallrekuperators erhalten, während sein Nachteil,
nämlich die beschränkte Möglichkeit einer Verwendung für höhere Temperaturen, ausgeschaltet
wird. Durch die Aufteilung des gesamten Wärmeausta»;cliers auf einen metallischen
und einen keramischen Teil wird andererseits der Nachteil des Steinrekuperators
entsprechend beschränkt.
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Im Sinne des Erfindungsgedankens wird aber weiterhin der größere Teil
des Wärmeaustauschers als metallischer und der kleinere Teil als keramischer Austauscher
ausgebildet. Nach einer Weiterbildung wird die Größe und Leistung des keram ischen
Austauscherteils entsprechend Herabsetzung der Anfangstemperatur des wärmeabgebenden
Mittels auf die erträgliche Aufnahmetemperatur für den Metallaustauscher bemessen.
Hierdurch ergibt sich schon eine Verminderung des bekannten Nachteiles der schlechteren
Wärmeleitfähigkeit der keramischen Austauscher auf ein für gewisse Fälle schon erträgliches
Maß. Praktisch wird also ein metallischer Austauscher mit einem verhältnismäßig
kleinen Vorschaltaustauscher aus keramischem Material versehen.
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Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung ist nun auch der keramische
Teil des Wärmeaustauschers aus hohlen, insbesondere röhrenförmigen Elementen aufgebaut.
Die Elemente werden einzeln oder in Gruppen auswechselbar eingebaut, so daß sie
durch gleichartige Ersatzteile ersetzt werden können. Gegebenenfalls sind auch für
einzelne oder Gruppen von Elementen Abschlußorgane zum Abschluß dieser aus dem Wärmeaustauschprozeß
vorgesehen, so daß ein Ersatz während des Betriebes möglich ist. Die Einzelelemente
oder Gruppen können zweckmäßig in einem Gehäuse zum Einbau kommen, wobei auch der
keramische und metallische Teil in einem Gehäuse vereinigt sein können. Je nach
dem Verwendungszweck können jedoch auch diese Teile getrennt bzw. an verschiedenen
Stellen angeordnet werden. Durch den Aufbau der Wärmeaustauscher aus Elementen wird
die Undichtigkeit auf ein für die meisten technischen Wärmeaustauschprozesse erträgliches
Maß verringert. In besonderen Fällen kann jedoch auch eine besondere Abdichtung
der Elemente vorgesehen werden.
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Der kombinierte Wärmeaustauscher hat einen geringen Platzbedarf, so
daß er z. B. in der Verwendung als Rekuperator unmittelbar neben den Gas- oder Ölbrennern
des Ofens untergebracht werden kann, wodurch der Temperaturabfall in den Heißwindleitungen
sich auf ein Mindestmaß beschränkt.
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Die Verwendbarkeit von Maschinenbrennern, insbesondere auch von Torsionsbrennern,
welche eine genaue Einstellung von Gas und Luft ermöglichen und somit eine optimale
und stets gleichbleibende Verbrennung und konstante Temperatur ergeben, wirkt sich
ebenfalls günstig auf die Erzielung einer gleichmäßigen Schmelze bei geringstem
Brennstoffverbrauch aus.
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In gleicher Richtung liegt auch noch eine Ausführungsform der Erfindung
hinsichtlich der Ausbildung der Ofendecke. Dieselbe wird an Stelle des bisher meistens
üblichen Gewölbes als waagerechte Hängedecke ausgeführt. Hierdurch ergibt sich °.in
Fortfall des Bogenraumes, welcher durch den Gewölbestichbogen gebildet wird und
damit eine bessere Flammenführung auf Grund des scheitrechten Gewölbes. Hieraus
ergibt sich eine bessere Schmelze, da die Flamme durch das scheitrechte Gewölbe
zwangsläufig überall gleichmäßig auf das Bad gedrückt wird. Durch bessere Ausnutzung
der Strahlungswärme der Ofendecke und Fortfall von Strahlungsverlusten des Gewölbes
ergibt sich weiterhin ein geringerer Brennstoffverbrauch. Abgesehen von der Höhe
der Lebensdauer wirken sich diese Maßnahmen insgesamt günstig auf die Wärmebilanz
aus und letzten Endes wird auch die Haltbarkeit und Lebensdauer des Rekuperatorsystems
günstig beeinflußt.
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An Hand der Zeichnungen soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert
werden.
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Abb. i zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Wannen- oder
Hafenofen mit kombiniertem Rekuperator in stehender Ausführung, und Abb. 2 in liegender
Ausführung.
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In den Abbildungen ist i ein Glasschmelzofen mit dem Schmelzraum 2,
welcher durch die in dem Feuerraum 3 angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten
Brenner, erhitzt wird. Am entgegengesetzten
Ende treten die Gase
durch die Öffnung 4 in den Rekuperator. Der Rekuperator besteht aus einem Gehäuses,
welches aus einem Eisengerüst mit keramischer Auskleidungoderganz aus keramischem
Material aufgebaut ist. Im Innern des Gehäuses ist vor der Eintrittsöffnung 4 eine
Zwischenwand6, ebenfalls aus keramischem Material, angeordnet, welche am unteren
Ende die Durchtrittsöffnung in den eigentlichen Rekuperatorraum frei läßt. In letzterem
sind zwei vom Boden ausgehende Zwischenwände ,^ und eine von der Decke ausgehende
Zwischenwand 8 angeordnet, welche jeweils an der Decke bzw. am Boden die Durchgangsräume
frei lassen. Es wird so ein labyrinthartiger Raum gebildet, durch welchen die Abgase
in Richtung des Pfeiles A durchlaufen. In den durch diese Zwischenwände 7 und 8
gebildeten Abteilungen sind' die Rekuperatorelemente 9 und io reihenweise angeordnet.
Die Elemente sind in den Öffnungen der Decke und des Bodens eingesetzt und bilden
eine rotförmige Fläche, durch welche die heißen Abgase streichen.
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Die Elemente 9 bestehen aus keramischem Werkstoff, während die Elemente
io aus Metall hergestellt sind. Die Elemente haben runden, ovalen o. dgl. Querschnitt
und sind innen hohl.
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Die Öffnungen der Elemente io münden in der Decke in das Eintrittsgehäuse
ii und am Boden in (las Umlenkgehäuse 12, in welches auch die unteren Enden der
Elemente 9 hineinragen. Die oberen Öffnungen der Elemente 9 werden dagegen von dem
Ausgangsgehäuse 13 zusammengefaßt.
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Die vorzuwärmende Frischluft tritt in das Geliäuse i i ein und verläuft
in Richtung des Pfeiles F durch die Elemente io, das Umlenkgehäuse 12, die Elemente
9 und tritt durch das Ausgangsgehäuse 13 aus.
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In den Geliätiscn 11, 12, 13 sind verschließbare Flansche 14 vorgesehen,
und zwar derart, daß die einzelnen Elemente 9 und io beobachtet bzw. durch diese
Flansche i.I ausgewechselt werden können. Es ist so möglich, einzelne Elemente,.welche
während des Betriebes schadhaft werden, auszuwechseln, ohne daß eine wesentliche
Unterbrechung des Betriebes erforderlich ist. Zu gleichem Zweck können auch, wie
aus der Abbildung ersichtlich ist, zerbrochene l:lemetite durch Stopfen 1s verschlossen
und somit stillgelegt «erden.
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Abh. 2 zeigt eine ähnliche Darstellung lediglich mit dem Unterschied,
daß der Rekuperator liegend ausgeführt ist, (i. 1i. daß die Elemente 9 und io nicht
senkrecht, sondern liegend angeordnet sind.
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Weiterhin ist ini unteren Teil des Gehäuses noch eine Zwischen,#vand
16 mit einer Regelklappe 17 vorgesehen. so daß der Strom der Heizgase wahlweise
durch den Rekul)erator oder durch den Umlenkkanal 18 geschickt werden kann. Diese
Maßnahme hat den Zweck, den Rekuperator bei etwa während des Betriebes erforderlichen
Reparaturen vorübergehend auszuschalten. Zti gleichem Zweck sind' den Zwischenwänden
i9 und 20, welche zur Bildung der Labyrinthfiihrung dienen, Regelklappen 21 zugeordnet.
Wie aus der Abbildung ohne weiteres ersichtlich ist, können durch diese Regelklappen
21 Teile des I@ekuperators außer Betrieb gesetzt werden.
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Die Wärmeaustauschelemente können je nach Zweckmäßigkeit gerade oder
gekrümmt oder mit jedem beliebigen Querschnitt in der beliebigen Lage zum Einbau
kommen. Nach Abb. 2 sind z. B. für das keramische System Rohre 9 mit kreisrundem,
tiir das metallische System Rohre io mit ovalem Querschnitt angeordnet. Während
nach Abb. 2 in jede Abteilung je zwei Reihen Elemente angeordnet sind, zeigt Abb.
i die Ausführung mit je einer Reihe. In den Abschlußwänden bei der Ausführung nach
Abb. 2 sind natürlich entsprechend verschließbare Öffnungen zum Auswechseln der
Elemente 9 und io vorgesehen. Es ist hierbei auch möglich, daß die Elemente paarweise,
gruppenweise oder auch systemweise zusammengefaßt sind und das Auswechseln durch
in entsprechender Weise vorgesehene Öffnungen gruppen- oder systemweise erfolgt.
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Die beiden Abbildungen zeigen so einige mögliche Ausführungsformen,
die veranschaulichen, auf welche Weise sowohl im metallischen wie im kLramischen
System jedes Wärmeaustauschelement für sich, gegebenenfalls auch einzelne Elementgruppen
oder das komplette System ausgebaut und dur._h gleichartige Ersatzteile ersetzt
oder durch entsprechende Abschlußorgane aus dem Wärmeaustauschprozeß ausgeschaltet
oder in diesen wieder eingeschaltet werden können. Für die praktische Ausführung
ist natürlich in diesem Rahmen ein weiterer Spielraum gegeben.
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Nach Abb. i ist die Decke 3s, wie schematisch angedeutet, als Gewölbedecke
ausgebildet.
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'-Fach Abb. 2 dagegen ist die Decke 36 als sc:heitrechte Hängedecke
hergestellt.