NO147235B - Hydraulisk slaganordning. - Google Patents

Description

Ovn for kontinuerlig smeltning og avgassing av faste råstoffer, f. eks. glass.

Foreliggende oppfinnelse angår en

ovn for smeltning og behandling av produkter, slike som glass. Skjønt oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med dens anvendelse ved glassfremstilling, angår den også smeltning og behandling av andre lignende produkter.

Det er kjent at ovner som er utsatt

for høye temperaturer, trenger ildfaste materialer av høy kvalitet, f. eks. av den type som er smeltet eller fremstilt ved hjelp av elektrisitet. Formålet med de ildfaste vegger er først og fremst å motstå varmen og korrosjonen på grunn av det smeltede glass. De ildfaste vegger kan hol-des i god stand eller vedlike ved å tillate et varmetap gjennom veggene som vanligvis ikke er varmeisolerende, bortsett fra på enkelte steder som er spesielt utvalgt. Det er forøvrig vanlig praksis å øke denne bortføring av varme ved å avkjøle de ildfaste blokker som befinner seg på samme nivå som det smeltede glass. De tallrike åpninger for innføring av brennere, av råmateriale eller blandinger, eller for måleinstrumenter forøker ytterligere varmetapene.

For å unngå de vesentligste varmetap,

har det vært foreslått å innføre energikil-den i selve den glassmasse som smeltes. Disse ovner, f. eks. av den elektriske ovns-type, reduserer tapene, men de temperaturer som må brukes for smeltningen, er de samme som ved ovner hvor energien tilveiebringes av en kilde som er anbrakt

utenfor det smeltede glassbad. Varmetapet pr. overflateenhet for de ildfaste vegger forblir i det vesentlige det samme i de to tilfelle.

Uansett oppvarmningsmåten for glass-ovnene, omfatter disse vanligvis tre distink-te soner. I oen første sone foregår smeltningen av råmaterialene eller utgangsmaterialene som derfra blir ført ved en temperatur som er nødvendig for den annen sone, den såkalte raffineringssone, til hvilken den smeltede masse beveger seg. I denne sone fullbyrdes forglassingsreak-sjonene, og spesielt foregår her den fy-siske utjevning eller homogenisering av massen og fjernelsen av de innestengte gasser, som ikke er i stand til å oppløses i massen. For å kunne unnslippe må disse gasser stige opp til overflaten av det smeltede glass. For å lette disse effekter, bør massen være meget lettflytende, dvs. den må befinne seg på en meget høy temperatur som er høyere enn den som kreves for smeltning av blandingen, og vesentlig høyere enn den temperatur som er passende for utporsjonering og form-ning av glass. Den tredje sone tjener i det vesentlige til regulering og termisk homogenisering av det smeltede glass, i vir-keligheten ved en kontrollert nedkjøling og foretatt på en slik måte at hele den smeltede glassmasse er nøyaktig på den ønskede temperatur på det sted hvor den blir utporsjonert.

Skjønt det glass som blir behandlet i disse ovner, er av god kvalitet, til tross for at det er mulig å forbedre denne, vil det lett innses at varmebalansen i disse ovner er lite tilfredsstillende, idet de store masser omfattende for det første meng-! den av utgangsmaterialer og det smeltede, glass som passerer gjennom de forskjel-1 lige soner, og for det annet massene av de materialer som danner ovnens oppmurte deler, som er av meget store dimensjoner,! blir brakt til meget høye temperaturer somi ikke er nødvendig hverken for smeltningen av utgangsmaterialene eller for form-ningen av det behandlede glass. Disse me-' get høye temperaturer krever anvendelsen av spesielle ildfaste materialer, slik som allerede vist, hvilke materialer også blir påkjent til yttergrensen for deres yteevne,: slik at det fornuftigvis er nødvendig å, godta varmetapene ved utstråling for å kunne forlenge deres varighet til teknisk akseptable levetider.

En ovn for kontinuerlig smeltning og avgassing av faste råstoffer, f. eks. glass, omfattende et gasstett smeltekammer som er forbundet med en innretning som frembringer et undertrykk, og i hvilken ovn det er anordnet en elektrisk oppvarmningsan-ordning, er ifølge denne oppfinnelse i før-ste rekke karakterisert ved kombinasjonen av følgende i og for seg kjente trekk, nemlig at ovnen er forsynt med en trykkbevarende matningsanordning for usmeltet råmateriale og at ovnskammerets nedre del gjennom en kanal kommuniserer med et utporsjoneringskammer som arbeider under vanlig atmosfæretrykk, hvilken kanal munner ut under overflaten av det smeltede materiale i utporsjoneringskammeret.

Det blir således frembragt og opprett-holdt et undertrykk på det sted hvor smeltningen av utgangsmaterialene foregår, slik at gassavgivelsen fra de produkter eller stoffer som er under behandling, skjer i det vesentlige under og umiddelbart etter smeltningen av disse materialer. På denne måte er materialene fra begynnel-sen av frie for luft eller hulrom som re-presenterer en hindring for varmeutveks-lingen, kontakten mellom materialets partikler blir forbedret, og smeltningen finner sted ved en lavere temperatur. Videre blir avgivelsen eller fjernelsen av den gass som utvikles ved reaksjonene mellom bestand-delene i utgangsmaterialene, befordret ved hjelp av undertrykket, selv om massen ikke er så lettflytende som i de nåværende ovner når den passerer fra smeltesonen til raffineringssonen, ved den nedsatte temperatur hvor smeltningen foregår.

De gasser som blir tilbake i det smel-

tede glass når dette er under påvirkning av undertrykket, blir absorbert og oppløst i massen etter hvert som denne kommer til lavere lag eller sjikt hvor undertrykket avtar gradvis til atmosfæretrykk og til tryk-ket av en søyle smeltet glass hvis over-flate befinner seg under atmosfæretrykk, slik som det vil fremgå av det følgende.

Når det forlater smeltesonen, er glas-set praktisk avgasset, og i ovnen ifølge oppfinnelsen har raffineringssonen mistet sin eksistensberettigelse og kapasiteten av den termiske regulerinssone kan uten ulemper reduseres i forhold til kapasiteten av den tilsvarende sone i de vanlige ovner. Dette resulterer i en betraktelig reduksjon av ovnens volum og en betydelig nedset-telse av energibehovet.

Innmatningsanordningen for utgangsmaterialene omfatter en gasstett sluse og kan med fordel være utstyrt med en do-seringsplate. For å redusere den luft-mengde som innføres i ovnskammeret som er under undertrykk ved manøvrering av slusen, blir det indre av denne fortrinnsvis forbundet med en innretning som kan frembringe et undertrykk i slusen av en størrelse som er sammenlignbar med undertrykket i ovnskammeret. Denne innretning blir igangsatt før det opprettes forbindelse mellom slusen og ovnskammeret; dette muliggjør opprettholdelse av et konstant undertrykk i ovnskammeret og har videre den fordel at støv som befinner seg i utgangsmaterialene, blir suget ut.

De gasstette vegger i ovnskammeret omfatter mest hensiktsmessig ett eller flere lag av ildfaste materialer og ett eller flere lag av varmeisolerende materialer samt ett eller flere lag som sikrer tetthet for gassgjennomtrengning. Disse siste lag anbringes fortrinnsvis mellom lagene av ildfast materiale og de varmeisolerende materialer, og kan bestå av en metallisk innkapsling som eventuelt er innrettet til å danne støtte for de varmeisolerende materialer, eller ett eller flere lag gasstett puss eller mørtel som påføres de ildfaste materialer. I visse tilfelle, og særlig når de varmeisolerende materialer ikke slipper gjennom luft eller en annen gass, slik at denne kan trenge inn i det indre av ovnskammeret under påvirkning av det undertrykk som hersker der, kan det eller de lag som bevirker gasstetthet, med fordel anbringes utenfor ovnskammerets vegger. Muligheten for å varmeisolere disse vegger og å gjøre dem gasstette uten å utsette de ildfaste materialer for overdrevne termiske påkjenninger, er et fordelaktig resultat av nedsettelsen av den temperatur som kreves for smeltning av utgangsmaterialene.

Ovnens oppvarmningsinnretninger vel-ges fortrinnsvis blant slike som ikke ut-vikler større mengder gass. Følgelig er en elektrisk oppvarmning den mest nærlig-gende. Denne kan bestå av elektroder som er neddykket i de smeltede materialer, og/ eller av elektriske motstandselementer. Disse siste kan være neddykket i de smeltede materialer, og andre motstandselementer kan være anbrakt over disse for å oppvarme utgangsmaterialene forut for deres ankomst til smeltekammeret. Motstandselementene kan også være delvis neddykket i smeltematerialene og strekker seg i dette tilfelle gjennom ovnskammeret mellom dettes topp og bunn.

Den tverrgående kanal for uttapning eller utføring av de smeltede produkter som er behandlet i ovnskammeret under undertrykk, til underdelen av en utporsjo-neringsseksjon kan være laget av lignende ildfaste materialer som ovnens vegger. Det er hensiktsmessig å utforme denne som et rør av et metall som er motstandsdyktig mot korrosjon p.g.a. disse produkter. Ved innløpsenden kan dette rør være forsynt med en flens som blir innmurt eller for-seglet ved hjelp av et gasstett stoff eller en gasstett blanding på den ytre flate av ovnskammerets vegger av ildfast materiale og kan være omgitt av en innkapsling med en diameter som er vesentlig større enn rørets, idet mellomrommet mellom dette og innkapslingen blir fylt med varmeisolerende materiale som forhindrer en for stor avkjøling av de behandlede produkter under deres passasje gjennom utføringskanalen.

Den innretning som frembringer undertrykket, er en suge- eller vakuumpumpe som er tilstrekkelig kraftig til i smeltekammeret å opprettholde et i det vesentlige konstant undertrykk. Den pumper ut de gasser som avgis under smeltningen av utgangsmaterialene og under behand-lingen av produktet. Før de kommer til pumpen, passerer gassene en kjøler, og eventuelt også en støvutskiller. Denne siste kan sløyfes ved en omhyggelig forbehand-ling av utgangsmaterialene, hvilket ute-lukker tilstedeværelsen av fine partikler som vil kunne bli medført av de utviklede gasser.

Det undertrykk som hersker i ovnskammeret, vil åpenbart heve nivået av de smeltede materialer i dette ovnskammer over nivået av de smeltede produkter som befinner seg i utporsjoneringsmagasinet, hvor det hersker atmosfæretrykk. Det danner seg i ovnskammeret en søyle av smeltet materiale i hvilken undertrykket avtar etter hvert som man nærmer seg det nivå som man har i utporsjoneringsmagasinet.

De vedlagte tegninger viser som eks-empel flere utførelsesformer for oppfinnelsen.

Fig. 1 er et vertikalsnitt etter linjen I—

I ;på fig. 2; Fig. 2 er et snitt etter linjen II—II på fig. 1 av en første utførelsesform for en ovn ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 er et vertikalsnitt gjennom en annen utførelsesform for oppfinnelsen, og fig. 4 er et vertikalsnitt i større målestokk gjennom en innmatnings- eller charger-ingsanordning.

I den utførelsesform for oppfinnelsen som er vist på fig. 1 og 2, består ovnen av et ovnskammer 1 som er begrenset av en sidevegg 2, en bunn 3 og et hvelv 4 av ildfast materiale. Veggene 2, 3 og 4 er omgitt av et lag 5 av varmeisolerende materiale. Tetning av ovnen blir tilsikret ved påfø-ring av en puss eller mørtel som er tettende på den ytre flate 6 av ovnen.

På den øvre del av kuppelen 7 * som dennes av hvelvet 4, er det anbrakt et innmatningsapparat 8 som består av en platekonstruksjon 9 som danner ytterveg-gen av dette apparat, som er forsynt med to skillevegger 10 og 10'. Hver av skilleveggene 10 og 10' har en sentral åpning II og 11' som er innrettet til å bli blok-kert eller stengt ved hjelp av en klokke 12 og 12'. Stillingen av klokkene 12 og 12' be-stemmes av to stenger 13 og 13' som er koaksiale. Skilleveggene 10 og 10' oppdeler innmatningsapparatet 8 i tre deler: Den øvre del 14, den midtre del eller slusen 15 og den nedre del 16 som står i forbindelse med ovnskammeret. Under apparatet 8 er det anbrakt en sprede- eller fordelings-konus 17.

I den nedre del av kuppelen 7 munner det ut en ledning 18 som forbinder ovnskammeret 1 med en suge- eller vakuumpumpe 19. I ledningen 18 er det innsatt en kjøler 20 som samtidig tjener til å ut-skille fuktighet fra gassen.

En tverrgående kanal 21 for utføring av de smeltede produkter forbinder den nedre del av ovnskammeret 1 med et be-handlings- eller blandemagasin 22.

Ovnskammeret 1 er utstyrt med elektriske motstandselementer 23 og 24 som 'består av tråder eller staver av et materiale som er motstandsdyktig overfor korrosjon på grunn av de smeltede materialer, slik som f. eks. platina, wolfram eller molybden. Motstandselementene 23 er full-stendig neddykket i de smeltede materialer, mens motstandselementene 24 er delvis neddykket. Motstandselementene er forbundet med klemmer 25 på en elektrisk strømkilde ved hjelp av fordelingsledere 26 og 26'.

Under ovnens drift blir motstandselementene 23 og 24 brakt til høy temperatur ved tilførsel av strøm og avgir deres varme til de smeltede materialer som befinner seg i ovnskammeret 1. Pumpen 19 suger ut de gasser som finnes i kuppelen 7 og opprettholder på denne måte i kuppelen et trykk som er lavere enn atmo-sfæretrykket, og så lavt som mulig. De forglassbare materialer blir fylt i beholderen 14 på innmatningsapparatet 8. Ved å heve klokken 12 bringes de forglassbare materialer til å falle ned i slusen 15, hvorfra de kan føres til den nedre del 16 og derfra til ovnskammeret 1 ved å heve klokken 12' etter å ha senket klokken 12. Bevegel-sen av klokkene bevirkes ved hjelp av stengene 13 og 13' som er forbundet med styreorganer som ikke er vist på tegningen. De forglassbare materialer blir fordelt over ovnens tverrsnitt ved hjelp av klokken 17 og faller ned og danner et sjikt 27 på overflaten 28 av de smeltede materialer som befinner seg i ovnskammeret 1. På grunn av det nedsatte trykk som hersker i kuppelen 7, befinner nivået 28 for de smeltede materialer i ovnskammeret 1 seg på en betydelig større høyde enn nivået 29 i magasinet 22. De forglassbare materialer smel-ter gradvis under kontakt med de smeltede materialer, og en tilsvarende mengde smeltet materiale uttappes eller utføres gjennom kanalen 21 til magasinet 22 hvor ma-terialet blir utporsjonert for videre be-arbeidning.

Det kan utelukkende anvendes mot-, standselementer 23 i den smeltede materi-almasse, men det er ofte fordelaktig også å anvende motstandselementer 24 som oppvarmer de smeltede materialer og likeledes sjiktet 27 av forglassbare materialer. Det forhindres på denne måte at dette sjikt danner en stiv plate eller skorpe ved at den smeltes i det minste på visse steder.

Fig. '3 viser en annen utførelsesform for oppfinnelsen. Ovnskammeret 1 er dan-net av en vegg 2 og en bunn 3 av ildfast materiale. Den ytre sidevegg i ovnen består av en mantel 30; og mellomrommet mellom denne mantel og veggen 2 er fylt med varmeisolerende materiale 31. Ovnen er ved dens øvre ende og ved dens nedre ende lukket ved hjelp av metallplater 32 og 33 som er festet til mantelen 30.Forbindel-

sene 34 mellom de resp. plater 32 og 33 på den ene side og mantelen 30 på den annen side er forsynt med tetninger med bly eller asbest f. eks.

Ovnen er forsynt med elektroder 35 som er festet på ledere 36 som er ført gjennom sideveggene og er ved hjelp av ka-belsko 37 forbundet med tilførselskabler 38. I den øvre del av ovnen munner det ut en ledning 18 som setter ovnen i forbindelse med en suge- eller vakuumpumpe som ikke er inntegnet, men er analog med den som er vist på fig. 1.

Nær bunnen av ovnskammeret er det anordnet en åpning 39 i den ildfaste vegg 2, mot hvilken flensen 41 på et rør 40 er anbrakt og festet ved hjelp av en blanding eller et stoff 42 som er gasstett. Røret 40 er utført av et metall som er motstandsdyktig mot påvirkning fra de smeltede produkter, f. eks. platina, molybden eller wolfram. Røret, som utenpå er beskyttet ved hjelp av et glasslag 43, trenger inn i magasinet 22 gjennom en åpning 44. Et lag 45 av isolerende materiale, som omgir røret 40 mellom ovnen og magasinet 22, blir holdt på plass ved hjelp av en mantel 46 og en tetning eller sammenføyning 47

kan likeledes være anordnet mellom røret

40 og mantelen 30.

Den øvre del av ovnen og innmatningsapparatet 8 er vist i større målestokk på fig. 4. Platen 32 er forsynt med en sir-kelformet ribbe 48 som stikker ned i et spor 48' som er utformet i veggen 2 og er fylt med et stoff eller materiale som danner tetningen eller sammenføyningen. På platen 32 er innmatningsapparatet 8 festet, og dette består av et metallhus 49 som danner slusen 50. Over denne er det anbragt en beholder 51 med en avstengningsklokke 52. Ved bunnen er slusen forsynt med en por-sjoneringsplate 53 som bæres og dreies av en aksel 54 som drives av en motor 55 over et reduksjonsdrev 56. Porsjoneringsplaten har en avbøyningsskovl 57 hvis stilling blir regulert ved hjelp av sveiven 58 og akselen 59. Endelig er slusen ved hjelp av en ledning 60 forbundet med en sugepumpe som ikke er vist på tegningen.

Virkemåten for denne ovn er i prin-sippet analog med virkemåten for den fore-gående ovn. Den er imidlertid forskjellig med hensyn til visse særegenheter som spesielt skyldes den betydelig større høyde av ovnskammeret 1, slik at bare en del er fylt av smeltet materiale og danner herden 61, og slik at den øvre del, som har en betraktelig høyde, danner en kolonne eller søyle 62. De forglassbare materialer som leveres av innmatningsapparatet 8, møter i denne kolonne de varme gasser som er av-gitt fra de materialer som er under smeltning og oppvarmes av disse gasser, hvorved

det oppnås en betydelig varmebesparelse.

Kolonnen 62 kan imidlertid utnyttes for

forvarmning av utgangsmaterialene ved

hjelp av elektriske motstandselementer 63

som anbringes mellom tilførselsskinner 64

som er ført gjennom ovnskammerets vegg.

De forglassbare materialer blir inn-matet i ovnen på kontinuerlig måte ved

rotasjonen av bunnen 53 sammen med virk-ningen av avbøyningsplaten 57. Innførin-gen av de materialer som leveres til ovnen,

reguleres enten ved å modifisere rotasjons-hastigheten for porsjoneringsplaten 53 eller

ved å innstille stillingen av avbøynings-platen 57 ved hjelp av sveiven 58. Videre

bevirkes en foreløpig gassavgivelse fra utgangsmaterialene ved å frembringe et undertrykk i slusen 50 ved å suge ut den luft

som befinner seg i slusen, ved hjelp av ledningen 60.

Som det selvsagt vil forstås, er oppfinnelsen ikke begrenset til de utførelses-former som er beskrevet og vist i eksemp-lene, og man kommer ikke utenom opp-finnelsens ramme ved å foreta modifika-sjoner.

Claims (3)

1. Ovn for kontinuerlig smelting og

avgassing av faste råstoffer, f. eks. glass, omfattende et gasstett smeltekammer som er forbundet med en innretning som frembringer et undertrykk, og i hvilken ovn det er anordnet en elektrisk oppvarmnings-anordning, karakterisert ved kombinasjonen av følgende i og for seg kjente trekk, nemlig at ovnen er forsynt med en trykkbevarende matningsanordning (8) for usmeltet råmateriale og at ovnskammerets (1) nedre del gjennom en kanal (21) kommuniserer med et utporsjoneringskammer (22) som arbeider under vanlig atmosfæretrykk, hvilken kanal (21) munner ut under overflaten av det smeltede materiale i ut-porsj oneringskammeret (22).

2. Ovn ifølge påstand 1, karakterisert ved at den nevnte kanal består av et rør (40) av et metall som er motstandsdyktig mot korrosjon på grunn av de smeltede råmaterialer, hvilket rør ved sin inn-løpsende er forsynt med en flens (41) som innmures eller avtettes i den ytre flate av ovnskammerets vegg (2) av ildfast materiale ved hjelp av en gasstett blanding (42).

3. Ovn ifølge påstand 2, karakterisert ved at det metallrør (40) som danner kanalen er omgitt av en metallisk innkapsling eller mantel (46) med en diameter som er vesentlig større enn rørets (40), og mellomrommet mellom røret og mantelen er fylt med varmeisolerende materiale (45).