-
Schmelzofen, insbesondere Glasschmelzofen Die Erfindung bezieht sich
auf einen Schmelzofen, insbesondere einen Glasschmelzofen, dessen Elektroden an
die jeweils um 2 a/n gegeneinander phasenverschobenen Spannungen eines Mehrphasensystems
angeschlossen sind. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Ofen mit Beheizung
durch Drehstrom.
-
Bei einer Drehstromschaitung müssen bekanntlich die drei Leiter gleichmäßig
belastet werden, damit nicht in den Wicklungen des Transformators störende Ausgleichsströme
entstehen. Im allgemeinen besitzen solche Ofen mehrere Gruppen von Elektroden, deren
jede durch zwei der drei Leiter des Drehstronmsystems gespeist wird. Der von den
einzelnen Elektrodengruppen aufgenommene- Strom muß also unter sich gleich sein.
Daraus folgt .aber, daß beispielsweise bei einem Glasschmelzofen die Verteilung
der insgesamt einzusetzenden Leistung von vornherein grundsätzlich den verschiedenren,
zwischen den Elektrodenpaaren liegenden Zonendes Ofens angepaßt sein muß und während
des Betriebes nicht geändert werden darf.
Der Ofen arbeitet deshalb
bei Schwankungen in der Glaserzeugung nicht !hinreichend elastisch. Jede Änderung
im Rhythmus der Beschickung ruft aber eine örtliche Änderung der Temperaturen hervor,
die sich ihrerseits in einer Änderung der örtlichen Leitfähigkeit des Glasbades
äußert und praktisch eine Änderung der Leistungsverteilung auf die zwischen den
Elektroden liegenden Heizstrecken erfordert.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, durch- die die Nachteile
der bisherigen Ofenkonstruktion behoben werden.
-
Die Erfindung geht aus von einem Schmelzofen, dessen Elektroden an
die jeweils um 2 ac%z gegeneinander phasenverschobenen Spannungen eines Mehrp:hasensystems
angeschlossen sind und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung jeder Phase
für sich veränderbar ist und. die an einem aufgeteilten Eckpunkt des Span;nungs-n-Eckes
entstehende resultierende Spannung an zwei eine zusätzlicheHeizstrecke bildendeElektroden
gelegt ist.
-
Die Erfindung eignet sich beispielsweise für ein Dreiphasensystem
in allen jenen Fällen, wo die Stromversorgung nicht durch eine geschlossene Dreieckschaltung
erfolgt, d. @h. wo mehr als drei Elektroden vorhanden sind. Nimmt man als Beispiel
vier in Reihe geschaltete, durch einen Dreiphasenstrom versorgte Elektroden an,
so ergibt sich, daß, wenn,die erste und vierte Elektrode nicht in jedem Augenblick
durch einen gemeinsamen Leiter auf der gleichen Spannung gehalten werden, die sich
zwischen zwei benachbarten Elektroden ausbildenden und eine von der Spannung zwischen
den. anderen Elektroden. abweichende Spannung erfordernden Widerstandsänderungen
des Glasbades zu einer Spannungsänderung zwischen der ersten und vierten Elektrode
führen. In diesem Augenblick bildet sich zwischen den beiden äußersten Elektroden
ein Stromfluß aus, so daß sich, die Kraftlinien zwischen diesen beiden Elektroden
ändern und die Kraftlinien zwischen den anderen beiden Elektroden stören. Man ist
also bei solchen Öfen nicht in der Lage, die Kraftlinienverteilung zwischen benachbarten
Elektroden wirksam unter Kontrolle zu halten. Durch die vorliegende Erfindung wird
ein System geschaffen, das die Regelung dieser Kraftlinienverteilung ermöglicht,
weil man einmal durch die Regelbarkeit der Teilspannungen . die Heizleistung -jeder
Heizstrecke den jeweiligen Erfordernissen anpassen kann und zum anderen die sich
aus der Zusammensetzung der drei nicht gleichen Spannungen ergebenden Störspannungen
und, Kraftlinien in einer Zone des Ofens zur Wirkung bringen kann, in der sie nicht
stören.
-
Man legt also vorzugsweise die von der resultierenden Spannung gespeiste,
zusätzliche Heizstrecke außerhalb der durch die anderenElektroden gebildeten Heizstrecken,
wobei es besonders zweckmäßig sein kann, sie in die Nachbarschaft der Beschickungszone
zu legen. Man kann sie jedoch gegebenenfalls unter entsprechender Gruppierung der
die anderen Heizstrecken bildenden Elektroden auch zwischen zwei solchen Heizstrecken
anordnen. In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformnen gemäß der Erfindung
dargestellt, und zwar in Abb. i eine Ausführungsform mit drei Heizstrecken und der
Zusatzheizstrecke in der Nähe der Beschickungszone, Abb. 2 ein Spannungsvektordiagramm
derSchaltung nach Abb. i und Abb. 3 und q. eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schmelzofens mit dem dazugehörigen Spannungsvektordiagramm.
-
In Abb. i ist schematisch eine gemäß der Erfindung betriebene Glasschmelzrvanne
dargestellt. Die Elektrodenpaare sind mit den Bezugszeichen Al, A2; B1, B2; Cl,
C2 bezeichnet. Die Elektroden eines Paares sind an die Sekundärklemmen eines nicht
dargestellten Transformators angeschlossen, dessen Spannungen durch die Pfeile als
schwankend bzw. veränderlich angedeutet sind. Die Änderung der Spannungen kann in
jeder beliebigen Weise erfolgen.
-
Das Vektorendreieck AB C, welches diese Spannungen gemäß Abb.
2 wiedergibt, ist an den beiden Scheiteln A und B durch die elektrischen
Verbindungen zwischen A2, Bi und B2, Cl geschlossen. Im Gegensatz hierzu ist es
an seinem Scheitel C infolge der Ungleichheit der Spannungen an den Klemmen der
drei Phasen offen, so daß zwischen den Punkten Al und C2 eine Restspannung vorhanden
äst.
-
Die beschriebene Dreiphasensdhaltung, die nach Belieben aus dem Gleichgewicht
gebracht werden kann, würde, wenn die Klemmen Al, C2 miteinander durch einen Leiter
von geringem Widerstandswert verbunden sein würden, zur Entstehung eines erheblichen
Ausgleichsstromes im Innern der Wicklungen führen und für diese schädlich sein.
-
Statt dessen wird die Klemme C2 durch ein Kabel z. B. an eine in der
Nachbarschaft der Beschickungszone der Wanne angeordnete zusätzliche Elektrode D
angeschlossen. Die Restspannung zwischen den Elektroden Al und, C2 wirkt unter diesen
Bedingungen zwischen der Elektrode Al und der Elektrode D, so daß zwischen diesen
beiden Elektroden ein Strom entsteht, der das Glas erhitzt.
-
Wenn dieElektroden C2 und D nicht miteinander verbunden wären,
so würde in dem Glasbad- ein Strom zwischen den Elektroden Al und C2 fließen, dessen
Stromlinien .ihrerseits Stromlinien zwischen den Elektroden Al, A2, B1, B2, Cl,
C2 erzeugen würden.
-
Die Restspannung zwischen den Elektroden Al und D ist je nach den
vorliegenden Voraussetzungen verschieden. Sie kann niedrig sein, wenn die drei Spannungen
nur wenig voneinander abweichen, andererseits !hoch, wenn der Unterschied der drei
Spannungen erheblich ist. In jedem Fall aber trägt der entstehendeStrom zurBeheizung
der Aufgabezone und zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeit des Glases bei und sichert
demzufolge die notwendige Beweglichkeit des Mediums, auf dem die Ausgangsstoffe
schwimmen. D,ie für diesen Zweck notwendige Leistung ist gering und liegt in derselben
Größenordnung wie dieVerluste über die Wandungen in der Aufgabenische.
Es
ist unbedenklich, in diese Zone eine größere als die unbedingt notwendige Energie
einzuleiten, da der vorhandene Überschuß an Energie seinerseits zur Erhitzung der
Ausgangsstoffe beiträgt.
-
Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, die auf die verschiedenen
Zonen des Bades verteilte Energie in Abhängigkeit von der gewünschten Erzeugungshöhe
beliebig zu regeln und dadurch bei derVerarbeitung desGlases einen vorgeschriebenen
Temperaturverlauf aufredhtzuer'halten, der sich mit der Leistung des Schrrielzbehälters
nicht ändert.
-
Man kann außerdem die in Abb. 3 dargestellte Ausführungsform anwenden,
in welcher die resultierende Spannung auch zur Erhitzung einer anderen als der Zone
des Einlegeendes ausgenutzt werden kann, z. B. einer solchen, die zwischen zwei
Elektroden A2, Bi, welche die zwei mit veränderlichen Spannungen erhitzten Elektroden
begrenzen, liegt. In diesem Fall ist -die Elektrode D gemäß Abb. i weggelassen,
und die Elektroden A1 und C2 sind miteinander durch einen außen am Ofen angebrachten
Leiter verbunden.
-
Abb.4 stellt ein Spannungsdreieck gemäß der Ausführungsform nach der
Abb.3 dar. DiesesDreieck wird an dien beiden Scheiteln B und C durch elektrische
Verbindungen B2, Cl und C2, A1 geschlossen. Im Gegensatz dazu ist es an seinem Scheitel
A offen, wenn infolge der Abweichung der hlemmenspannurigen der drei Phasen eine
Restspannumgzwischen den PunktenA2, Bi vorhanden ist.
-
Gemäß den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der
Erfindung liegen die Elektroden horizontal, Sie können aber auch in jeder anderen
beliebigen Weise angeordnet werden, ohne dien Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Wohlbemerkt ist dieErfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise :eine größere Zahl von Elektrodenpaaren
und/oder ein mehr als dreiphasiger Strom verwendet werden.