NO144312B - Fremgangsmaate ved fremstilling av et toert, stivelsesholdig, agglomerert, homogent blandet produkt for anvendelse i naeringsmidler - Google Patents

Description

Elektrisk glassovn.

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrisk glassovn.

Glassovner av kjent type består vanligvis av et rektangulært kar, hvis vegg utgjøres av luftkjølt keramisk ildfast materiale. Et slik kar er vanligvis oppdelt i to avdelinger adskilt ved et avkjølt ildfast murverk. I den første avdeling skjer smel-tingen og raffineringen av chargen, i den annen avdeling oppbevares glasset før det skal brukes.

Raffineringen er i disse ovner en vanskelig og meget langvarig operasjon. På grunn av sin viskositet må glasset bevege seg meget langsomt mot uttagningsstedet og under denne bevegelse blir glasset utsatt for regulerte konveksjonsstrømmer, som gir glasset homogenitet og bevirker en oppstigning av blærer. Av denne grunn gir man vanligvis ovnen et tre ganger større volum enn den glassmengde som i løpet av dagen uttas fra ovnen. Således kan en ovn, hvis dagsproduksjon utgjør 10 tonn, vanligvis inneholde 30 tonn glass.

Ovner av denne art er forbundet med en rekke ulemper, nemlig: — De anvendte ildfaste materialer er ømfintlige for temperatursvingninger, hvilket gjør en driftstans vanskelig. — Materialene er utsatt for en hurtig slitasje på grunn av at de blir korrodert av det smeltede glass, derfor varer firin-gen vanligvis ikke lenger enn to år. — Det er vanskelig å endre kvaliteten eller typen av det i ovnen fremstilte glass. — På grunn av de anvendte store mas-ser, er driften ikke elastisk og må ofte skje i avstand fra forbruksstedet. — Endelig er disse anlegg meget kost-bare.

Oppfinnelsen har som oppgave å skaffe en glassovn hvor disse ulemper er elemi-nert eller begrenset til et minimum, sær-lig en glassovn som gir resultater som kan sammenlignes med resultatene oppnådd i kjente ovner, hva angår kvantiteten og kvaliteten av det smeltede glass, men samtidig gjør det mulig: — å få meget hårdere glass enn de glass-sorter som erholdes i kjente anlegg, under bruk av bare en minimal mengde av flussmidler. — å skaffe en meget elastisk ovns-drift med muligheten for å stanse og gjen-oppta ovnsdriften i løpet av meget kort tid, — å oppnå disse resultater med meget lavere omkostninger enn de som vanligvis er nødvendige, og med lettere og mindre ovner, samt med charger av smeltet glass som er 10 til 20 ganger mindre enn de charger som brukes i kjente ovnsanlegg.

For å unngå visse av de ovenfor nevnte ulemper kan man, på i og for seg kjent måte, bruke elektrisk strøm for å opphete glassmassen ved hjelp av den Jouleske varme, idet den elektriske energi tilføres ved hjelp av elektroder, og idet den smeltede glassmasse og ovnsveggene kjøles ved vannsirkulasjon.

Ovnen ifølge oppfinnelsen hører til denne type, men de i glassovnene innførte kjente forbedringer er i og for seg util- i strekkelige til å løse de problemer som er i knyttet til glassraffineringen, fordi der til i gjennomføring av en hurtig raffinering i alltid kreves at en stor glassmasse bringes ( til en høy temperatur og at glasset holdes s ved denne temperatur under hele raffine- s ringstiden.

Ovnen ifølge oppfinnelsen utmerker i seg ved at den omfatter en i det indre av

ovnskaret og på det varmeste sted i dette anordnet raffineringsinnretning som be- ] står av to elektrisk ledende elementer i ^ form av plane eller koniske skiver som lig- i ger nær inntil hverandre for avgrensning i av et rom med lite volum som for det første ( står i forbindelse med den smeltede glassmasse i ovnen som ikke er raffinert, gjen- , nom en kanal med lite tverrsnitt og for ] det annet med en åpning som leder ut gjennom ovnsbunnen og tjener til uttak for raffinert glass, hvilken raffineringsinnretning tjener til at blærer, som dannes i glassmassen, fjernes fra de kraftige konveksjonsstrømmer, som hersker i ovnen, skiller seg ut av glasset i innret- i ningens indre ved forskjellen i tetthet og ; unnviker ut av ovnen.

I henhold til en utførelsesform for i oppfinnelsen omfatter raffineringsinnretningen to horisontale skiver med omtrent plane eller koniske overflater, som i det minste ved sine kanter ligger nær hinannen, idet mellomrommet mellom skivene står i forbindelse med en eller flere utløps- j åpninger for blærene og med en uttaks-åpning for det raffinerte glass.

Utløpsåpningen for blærene står i forbindelse med det indre av ovnen, og ut- i taksåpningen for det raffinerte glass står i i forbindelse med ovnens ytre.

De ovenfor nevnte anordninger som tillater å utsette den uttatte glassporsjon for en hurtig temperaturstigning omfatter en elektrisk strømkilde hvis klemmer er henholdsvis forbundet med de to skiver i innretningen.

Disse og andre særlige trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende de-taljerte beskrivelse, hvor fig. 1 er et riss og tildels vertikalsnitt av ovnen etter linjen 1—1 på fig. 2, fig. 2 er et grunnriss, hvor den øvre del viser den fylte ovn sett ovenfra, en annen del viser den tomme ovn samt elektrodene og skivene, mens en tredje del viser et horisontalsnitt i raffi-neringssystemets plan, fig. 3 er et detaljert aksialsnitt av den nedre del av uttaksinnretningen, fig. 4 er et elektrisk koblings-skjema av ovnens elektriske opphetnings-inlegg, fig. 5 er et aksialsnitt gjennom en itførelsesform av en del av raffinerings-nnretningen, fig. 6 er et lignende snitt som Eig. 3, og viser en modifisert detalj ved oppfinnelsen; fig. 7 er et delvis aksialsnitt av en annen detalj ifølge oppfinnelsen, fig. 8 er et snitt etter linjen 8—8 på fig. 7, og fig. 9 og 10 er aksialsnitt av to varianter av raffineringsinnretningen.

I henhold til den på fig. 1—5 viste atførelsesform omfatter ovnen et ovns-sar 1 som kan være opphengt, eller som /ist, montert på ben, f. eks. tre ben 2, for-Dundet ved hjelp av en rørkrans 3, hvilke Den understøtter et vinkeljern 4 hvorpå Dvnskaret er opphengt.

Karet 1 omfatter en ovnsbeholder 5 iv kobber med en tykkelse på f. eks. 3 mm. Bunnen av denne beholder er forsynt med sn åpning 6 hvis diameter utgjør 20 cm. På den utvendige overflate av beholderen er sveiset en rekke rør 7 av kobber, forbundet individuelt med innløps- og ut-løpssamlere 7a, 7b og gjennom hvilke en kjølevæske sirkulerer med stor hastighet. På tegningen er forbindelsene med samle-innretningene bare vist for et enkelt rør. Den innvendige overflate av beholderen er forsynt med en foring 8 bestående av stampet zirkoniumoxyd, aluminiumoxyd, ag et bindemiddel. Denne fflring danner en skjerm som skal stanse den infrarøde stråling rettet mot veggen av kobber, og min-ske varmeledningstap. Den kjølte beholder skal sikre en tilstrekkelig avkjøling, for at foringen 8 kan motstå korrosjonen av smeltet glass, nemlig ved å senke tempe-raturen i nærheten av foringens innvendige overflate. Denne temperatursenkning er så stor at den nesten forårsaker en ube-vegelighet av glasset som på dette sted får en meget høy viskositet.

Denne foring har en tykkelse på 3—4 cm. På grunn av sin skjørhet, spiller ffl-ringen ingen rolle når det gjelder å holde tilbake glasset, dens tetthet blir imidler-tid oppnådd ved hjelp av en kombinasjon av foringen og selve glasset. Kobberbehol-deren 5 danner den virkelige understøt-telse for den smeltede masse, og dens innvendige overflate sikrer en avkjøling av foringen.

Foringen 8 er bare anbragt i beholderen 5 uten å være i noen forbindelse, me-kanisk eller annen forbindelse, med kob-beret, hvilket tillater at foringen fritt kan utvide seg og trekke seg sammen.

Glasschargen blir under normal drift opphetet ved hjelp av Joulesk varme i den smeltede masse, idet den elektriske energi blir tilført ved hjelp av tre smelteelektroder av molybden, fast forbundet med elek-trodebeholderne 9a av kobber som passerer gjennom ovnsveggen omtrent på midten gjennom isolerende hylser 10. Elektrodene slutter i segmenter 11 som danner de egentlige elektroder og er forsynt med en med smeltekaret koaksial sylindrisk overflate 12. Elektrodene kan være faste eller regulerbare og de befinner seg i en innbyrdes vinkelavstand på 120°.

Ovnen omfatter dessuten overopphet-ningselektroder som danner en del av raffineringsinnretningen og igangsetnings-elektroder. Disse spesielle elektroder vil bli beskrevet senere.

I karets akse inne i ovnsrommet er der anordnet en raffineringsinnretning 13. Den omfatter: — en uttakningsinnretning for det smeltede glass, — en overopphetningsinnretning for det uttatte glass, — en uttakningsinnretning for det er-holdte raffinerte glass, — fortrinnsvis, en innretning for i det minste delvis erstatning av den under raffineringen oppbrukte varmeenergi.

Uttaksinnretningen omfatter (fig. 5) to koaksiale horisontale skiver, nemlig en øvre skive 14 og en nedre skive 15, hvis kanter befinner seg i liten innbyrdes avstand, slik at der dannes en sirkelformet uttaksspalte 16, hvor leppeavstanden under normal drift er f. eks. 10 mm. Over-flatene av de to skiver som ligger nær hinannen har fortrinnsvis en viss koni-sitet, slik at de danner et innvendig kam-mer 17. Disse skiver er utført av et me-tall som ikke angripes av det smeltede glass, f. eks. molybden.

Den elektrodedannende øvre skive er fast forbundet med en aksial-stav av molybden 18 båret av en elektrodeholder 18a som er understøttet av en reguleringsinn-retning, såsom en isolerende hylse 19 inn-skrudd i en mutter 20 og understøttet av en fast plate 21 som er båret av en isolert fast understøttelse på den faste ovnssokkel. Denne understøttelse kan hen-siktsmessig bestå av et par skinner 22 un-derstøttet av den faste ovnssokkel ved hjelp av isolerende plater 22a, idet skin-nene kan oppta, på i og for seg kjent måte, traller 23 som bærer de for igang-setningen tjenende hjelpeelektroder 24, vist med strek-prikk-trukne linjer på fig. 1, idet disse elektroder bare brukes for å sette ovnen i gang. Trallene og de av trallene bårne elektroder blir fjernet så snart ovnen bringes i normal drift, som det vil bli beskrevet senere.

Den øvre skive 14 er forsynt med en aksial kanal 25 som står i forbindelse med ovnens innvendige rom ved hjelp av radielle kanaler 26 (fig. 5).

Den nedre skive 15 som danner den annen raffineringselektrode er fast forbundet med en molybdenstav 27 forsynt med en aksial kanal 28 (fig. 5) som utgjør uttakskanalen for det raffinerte glass og denne stav er festet på den på fig. 3 viste måte. Denne befestigelsesinnretning omfatter tre koaksiale deler av sintret aluminiumoxyd med to kjeglestumpformede deler 29, 30, idet delen 29 er lagret i delen 20, og delen 30 er anbragt i et kjeglestump-formet hull 31 anordnet i bunnen av aggregatet. Delen 30 og de deler som den understøtter er båret av en tredje del av aluminiumoxyd 32, holdt av et parti av kobberveggen 33 og festet på løsbar måte til ovnen 5 ved hjelp av skruen 34 og klørne 35.

Den hule molybdenstav 27 er omgitt av en rørformet mantel 36 av platina, som oventil slutter litt over nivået for alumi-niumoxyddelen 29 og nedentil slutter i en konisk del 36a som opptar enden av staven 27 med tilsvarende kjeglestumpf orm. Den nedre ende av mantelen 36 slutter i en åpning dannet av en sirkelformet tråd 36b, idet denne platinatråd omslutter den nedre utløpsåpning av kanalen 28.

Denne platinamantel er forsynt med et skjørt 37 klemt sammen mellom delen 32 og de nedre ender av delene 29 og 30.

Den øvre skive 14 er anbragt i en slik høyde og staven 27 har en slik lengde at spalten 16 befinner seg omtrent i høyde med elektrodenes 11 midtre plan.

Raffineringsinnretningen som er dannet av de to skiver og av de med skivene fast forbundne deler, blir matet med elektrisk strøm fra en (ikke vist) leder forbundet med elektrodeholderen 18a som er fast forbundet med den øvre elektrode og ved hjelp av en molybdenstav 38 forbundet ved 39 med den hule stav 27 på den nedre skive og med en elektrodeholder 40 (fig.

1) som passerer gjennom ovnsveggen.

Det elektriske anlegg (fig. 4) omfatter tre enfase-transformatorer 41 som ved en sekundærspenning på ca. 60 volt kan levere f. eks. en strøm på 3000—4000 A for matning av smelteelektroder 11 og en raf-fineringstransformator 42 som mater skivene 14, 15 idet denne transformator kan f. eks. levere 20 000 A ved 2—6 volt. Sekundærkretser av transformatorene 41 omfatter regulerbare strømuttak som tillater å regulere den på elektrodene 11 påtrykte spenning.

Anlegget er komplettert med forskjel-lige måleapparater og med brytere.

Ovnen settes i drift og holdes derpå i normal drift på følgende måte: Etter at den øvre skive 14 er fjernet, fylles ovnen med glasskorn til en bestemt høyde, f. eks. 30 cm over skiven 15, igangsetningselektrodene blir bragt nærmere hinannen til en innbyrdes avstand på ca. 3 cm og disse elektroder anbringes på glass-kornene.

Disse elektroder settes under spenning (f. eks. 60 volt) og det mellom elektrodene liggende glass opphetes ved hjelp av en gassbrenner.

Etter at det er konstatert at elektrodene er satt i drift, fjernes gassbrenneren.

Ovnen mates med chargen P og fjer-ner progressivt igangsetningselektrodene. Smelteelektrodene settes under spenning og når det er konstatert at disse elektroder er satt i gang, fjernes igangsetningselektrodene.

Når glasset er godt flytende i midten, settes den øvre skive 14 på plass, og de to raffineringsskiver 14, 15 settes under spenning med en moderat strømstyrke.

Når hele massen er tilstrekkelig varm, begynner uttaket fra uttakskanalen 28 ved hjelp av en gassbrenner.

Ovnen mates fortsatt med chargen ved å tømme denne fortrinsvis i ovnens perife-riske sone og man driver ovnen ved å bruke de mulige spenningsreguleringer.

Under driften når ovnen befinner seg i normal drift, passerer den til smelteelektrodene 11 tilførte elektriske strøm i ho-vedsaken fra elektrodene til glasset, og fra glasset til de to raffineringsskiver, der-fra til glasset og endelig til en annen elektrode.

I det smeltede glass dannes den varmeste sone mellom skivene og smelteelektrodene, denne sone bevirker sterke kon-veks] onsstrømmer som begynner mellom elektrodene og forårsaker en oppoverstrøm-ning av glasset som er blitt lettere. Derpå støter disse strømmer mot de midtre chargelag og beveger seg da horisontalt inntil de møter et tykkere chargelag. De blir da tvunget til å synke ned og det er denne operasjon som smelter chargen på den mest effektive måte. Når disse strømmer har nådd ovnsveggene er de allerede sterkt avkjølt og de har revet med seg det glass som begynner å danne seg.

De synker da langsomt i nærheten av veggene og blir deretter utsatt for den sen-trale virkning.

En liten del av glasset blir så fjernet ved hjelp av raffineringsinnretningen som trekker glasset gjennom spalten 16 ved at det smeltede glass suges til utløpsåpnin-gen 36b (fig. 3) av uttaksrøret.

Denne fjernelse av glasset skjer i det varmeste punkt av ovnen, hvor de kjemiske reaksjoner og glassets homogenisering er avsluttet. Glasset som på dette sted ikke lenger er utsatt for de vertikale konveksj onsstrømmer, beveger seg da horisontalt mot midten, mens det blir utsatt for en overopphetning på grunn av r den store strømstyrke som passerer mellom skivene og dets temperatur stiger således til 1800° —2000° C før glasset fjernes fra ovnen. Det fremgår derav at glasset er flytendegjort og at på den annen side blærestørrelsen øker ved at de innesluttede gasser blir utvidet, og disse to årsaker virker i samme retning og øker blærenes oppstigningshas-tighet, slik at blærene stiger opp gjennom den midtre åpning i skiven 14, mens glasset synker ned i kanalen 28 ved sugevirk-ningen utøvet ved åpningen 36b (fig. 3).

Platinadelen dannet av den rørfor-mede mantel 36 og kappen 37 har følgende funksjoner: — den tjener som utstrømningsåp-ning, — den beskytter enden av molybden-røret 27 mot oxydasjon, — den holder røret 27 på plass og tjener som dets anslag, — kappen strekker seg helt til en sone som er tilstrekkelig avkjølt til å hin-dre lekkasje av glass fra ovnen, — endelig rager enden av platinarøret inn i ovnen og blir fuktet av glasset, hvilket hindrer en oxydasjon av molybdenet i det indre av aluminiumoxyd-delene, og hindrer det varme glass i å passere gjennom en annen vei enn kanalen 28.

Denne kanal tjener til å lede det raffinerte glass fra raffineringsinnretningen til uttaksåpningen. Veggmassen av denne kanal tjener til å begynne med til å lette igangsettingen av utstrømningen, og deretter til å la strømmen passere mot raffineringsinnretningen, og endelig til å lede overskuddet av kalorier i det raffinerte glass mot det indre av ovnen.

Den på fig. 3 viste befestigelsesinnretning for molybdenstaven 27 kan ifølge en utførelsesform være utført på den i fig.

6 viste måte.

I denne utførelsesform er de alumini-umoxyddeler 29 og 30, som er anbragt i det kjeglestumpf ormede hull 31 av aggregatet understøttet på samme måte som i den første utførelsesform ved hjelp av en nedre ringformet del bestående likeledes av aluminiumoxyd, men denne del 32a har en annen form enn delen 32, slik at den un-derstøtter den hule molybdenstav. Sist-nevnte stav, som på fig. 6 er betegnet med 27a, har en lignende form som staven 27, men delen 37a av platina har en annen form enn delen 37, fordi den er festet ved endene av mantelen 36a som er analog til mantelen 36 og hviler på en del 43 likeledes av platina og forsynt med en åpning i midten som faller sammen med uttakskanalen 28, idet et platinarør 44 som er koak-sialt med kanalen 28 forlenger denne kanal gjennom den aksiale åpning av den ringformede del 32a.

I denne enhet er platinadelen 43 alltid demonterbar, og kan således erstattes med en annen analog del som omfatter et rør 44 hvis dimensjoner og form er for-skjellige fra tidligere brukte rør.

Delen 36a—37a forblir fast og er forbundet med molybdenstaven som den beskytter mot oxydasjon, som i det første tilfelle.

Raffineringen krever energitilførsel, men denne er begrenset på grunn av at energien blir tilført til midten av ovnen ved det sted hvor glasset allerede er var-mest. På den annen side blir denne energi delvis gjenvunnet i ovnen. Når glasstem-peraturen f. eks. er bragt til 2000° C, for-later nemlig glasset ovnen ved en temperatur på f. eks. bare 1500° C, og utløpska-nalen blir opphetet ved passering av det raffinerte glass og avgir så varmen ved stråling og konveksjon til selve glass-badet.

Da således varmevekslingen mellom molybdenstaven og badet er fordelaktig, kan man fremme denne utveksling ved å forsyne staven med en varmeveksler 45, som vist på fig. 7 og 8. Denne varmeveksler består av vinger 46 eller andre radielle fremspring festet på molybdenstaven 27 under raffineringsinnretningen.

Strømtilførselsstaven 38a er sveiset til varmeveksleren.

Denne varmeveksler kan være utført i ett med staven 27, eller kan bestå av en separat del anbragt på staven 27. For å øke berørings-overflaten mellom på den ene side det raffinerte glass som passerer gjennom den innvendige kanal i staven 27 og på den annen side den innvendige vegg av varmeveksleren, kan varmeveksleren om-fatte istedenfor en eneste kanal, flere kanaler 47 (fig. 8).

Ovnen ifølge oppfinnelsen har den fordel at forholdet mellom den inerte masse og den leverte glassmengde er meget lavere enn ved kjente ovner, at chargen har en forholdsvis lav vekt, at kobberveg-gene og veggene av ildfast materiale er uavhengige av hinannen, hvorved ovnen tillater hyppige og hurtige driftstans uten at man risikerer en ødeleggelse av ovnen, og hvorved det er lett å gå over fra en glasstype til en annen.

Formen for uttaksinnretningen av raffineringsinnretningen er ikke begrenset til den på fig. 1 og 5 viste form, således kan innretningen ha f. eks. den på fig. 9 og 10 viste form.

I den på fig. 9 viste innretning har den øvre skive 14a et sirkelformet spor 48 som holder gassene innesluttet og er forsynt med et uttak i midten som i det på fig. 5 viste tilfelle.

I den på fig. 10 viste innretning er den nedre skive 15a sterkt konisk og utvidet oppover, og den nedre overflate av den øvre skive 14a er likeledes hellende i retning oppover, slik at blærene stiger opp fra midten mot slissen 16 i motstrøm til glasset.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til de viste og beskrevne utførelsesformer som bare skal tjene som eksempler.

Claims (5)

1. Elektrisk glassovn omfattende et ovnskar og smelteelektroder, karakterisert ved at den omfatter en i det indre av ovnskaret og på det varmeste sted i dette anordnet raffineringsinnretning (13) som består av to elektrisk ledende elementer (14, 15) i form av plane eller koniske skiver som ligger nær inntil hverandre for avgrensning av et rom (17) med lite volum som for det første står i forbindelse med den i ovnen smeltede glassmasse som ikke er raffinert, gjennom en kanal (16) med lite tverrsnitt og for det annet med en åpning (28) som leder ut gjennom ovnsbunnen og tjener til uttak for raffinert glass hvilken raffineringsinnretning tjener til at blærer, som dannes i glassmassen, fjernes fra de kraftige konveksj onsstrømmer, som hersker i ovnen, skiller seg ut av glasset i innretningens indre ved forskjellen i tetthet og unnviker ut av ovnen.

2. Elektrisk glassovn ifølge påstand 1, karakterisert ved at kanalen med lite tverrsnitt (16) tjener samtidig som innløp for smeltet, ikke raffinert glass til innretningens indre og for utstrøm-ning av luftblærer fra innretningens indre ut i ovnen, idet glassmassen og blærene beveger seg i motstrøm.

3. Elektrisk glassovn ifølge påstand 1, karakterisert ved at rommet (17) med lite volum står i forbindelse både med en åpning (26) anordnet over raffineringsinnretningen (13) og med ovnskarets indre, hvilken åpning (26) er beregnet på å lette avløpet av de blærer som dannes i rommet (17).

4. Elektrisk glassovn ifølge påstand 1—3, karakterisertvedat den øver-ste skive (14) er festet til en innstillbar bæreanordning (19) som muliggjør for-andring av størrelsen av spalten mellom skivene.

5. Elektrisk glassovn ifølge påstan-dene 1—4, karakterisert ved at en hul tappestang eller et rør (27) er forsynt med en varmeveksler (45) som under-støtter varmevekslingen mellom det raffinerte glass som går gjennom røret (27) og det glass i chargen som befinner seg under normal smelting.