WO2010046176A1 - Vorrichtung und verfahren zum elektrischen heizen einer glasschmelze - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum elektrischen heizen einer glasschmelze Download PDF

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WO2010046176A1
WO2010046176A1 PCT/EP2009/061569 EP2009061569W WO2010046176A1 WO 2010046176 A1 WO2010046176 A1 WO 2010046176A1 EP 2009061569 W EP2009061569 W EP 2009061569W WO 2010046176 A1 WO2010046176 A1 WO 2010046176A1
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electrode
channel
glass
electrodes
chromium oxide
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PCT/EP2009/061569
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English (en)
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Inventor
Diether Böttger
Sonja NOWAK-BÖTTGER
Original Assignee
Boettger Diether
Nowak-Boettger Sonja
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B7/00—Distributors for the molten glass; Means for taking-off charges of molten glass; Producing the gob, e.g. controlling the gob shape, weight or delivery tact
    • C03B7/02—Forehearths, i.e. feeder channels
    • C03B7/06—Means for thermal conditioning or controlling the temperature of the glass
    • C03B7/07—Electric means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/167—Means for preventing damage to equipment, e.g. by molten glass, hot gases, batches
    • C03B5/1672—Use of materials therefor

Definitions

  • the present invention relates to a device for heating a glass melt for the production of glass fibers, comprising a channel having at least one bottom and side walls for receiving the glass melt, and with electrodes immersed in the glass melt for electrical resistance heating of the glass melt
  • a channel is also understood to be an arbitrarily shaped container, withdrawn from the liquid glass and optionally fed with new molten glass, so that the container has a throughflow with glass.
  • the invention relates to electrodes for heating molten glass by Joule heat and electrode arrangements of the electrodes in a corresponding device. Moreover, the invention relates to a method for the electrical heating of a molten glass in a channel.
  • Devices of the above type having one or more channels carrying molten glass are used to make glass articles for directing the liquid glass to a forming device.
  • glass fibers are produced by means of such devices by allowing the liquid glass to emerge from nozzles in the bottom of such a channel and winding up the resulting glass fibers.
  • the melting of the glass is usually done in a melting tank, which is followed by a main channel, via which several glass distribution channels are fed. These channels are open to the atmosphere in the prior art and often constructed from dense chromium oxide refractory since the 1980's. This material is advantageous because it only very slightly corrodes without unpleasant side effects for the production of glass fiber.
  • the glass is colored green by the chromium oxide lining used in the melting tank and in the channels. Above the glass mirror, fossil fuel burners are usually provided.
  • the glass fiber nozzle draw process typically E-glass or boron-free E-glass, it flows out of the channel into the bottom of the channel Platinum nozzles, which are arranged in the longitudinal direction, but also in the transverse direction to the chromium oxide channel.
  • the glass threads emerging from the nozzle are wound up by a winding head at high speed.
  • Glass in the liquid state is a conductor of electricity, so it is possible to supply energy to glasses by means of electric current, which is required for heating the glass in the channel.
  • the conductivity of a glass is ion-dependent and depends on the concentration and mobility of the metal ions present in the glass. Furthermore, the mobility of the ions depends on the viscosity of the glass. Any increase in the viscosity of the glass leads to a deterioration of the conductivity.
  • the heat is converted due to the green color of the glass and because of the high electrical resistivity, as well as the strong temperature dependence of the viscosity in a certain concentrated area in the glass bath, so that the convection of the glass mass is limited.
  • the molten glass tends to self-limit. This means that the added current concentrates in the hotter glass layers and preferential current paths form in the hotter zones. As a result, they are heated more and more, so that more and more current flows through them, because the resistance is getting smaller. This final control effect is further enhanced by a typical glass flow rate in the channel of less than 13 cm / min.
  • the heating with current heat by the passage of electric current through molten E glass by means of electrodes is known and used in channels for glass melt, especially in a refractory lining of the channels with dense zirconia, with success because the electrical resistivity of the Zirconium material is higher than that of the E-glass.
  • DE 31 11 484 mentions rod electrodes for use in channels carrying a molten glass, the electrodes preferably being made of molybdenum fitted in a holder of heat-resistant material, preferably of stainless steel. Depending on the place of use, the holders of the electrodes may have a water cooling system or rib heat sink. Molybdenum, tungsten but also PGM materials (Platinum Group Metals) or their alloys in channels carrying molten glass can also be used as the electrode material. Due to its material properties, molybdenum has proven to be a material for electrodes in e-glass.
  • an electrode holder with a molybdenum electrode for feeding is shown, which is inserted through a bore in the tub or channel side brick.
  • the holder of the electrode must be cooled to avoid glass leakage through the hole.
  • an inert atmosphere must be provided to protect the molybdenum from oxidation.
  • the above-mentioned stick electrodes have the disadvantage that they can be used only to a very limited extent in E-glass leading channels, which have a corrosion-resistant and heat-resistant dense chromium oxide lining of the side walls and the bottom.
  • the chromium oxide material has significantly better specific conductivity than the alkali-free fiberglass therein, causing short circuit currents through the refractory chromium oxide liner when the rod electrodes in the sidewalls or bottom of such refractory lining are used, resulting in destruction of the chromium oxide wall can lead.
  • the two documents DD 216707 and DD 232909 each describe a method and a device for heating molten E glass in which a heat-resistant chromium oxide lining is used.
  • a heat-resistant chromium oxide lining is used.
  • the side wall stick electrodes are inserted into the molten glass.
  • the refractory chromium oxide lining of the channels on the outer walls is cooled so as to achieve a higher resistivity of the chromium oxide material at the respective walls.
  • the temperature of the chromium oxide sidewall and / or bottom wall must be lowered considerably.
  • the cooling of the walls of glass leading channels, in particular the E-glass has particular disadvantages in terms of temperature control and the quality of the E-glass with respect to crystals and thermal streaks, which are the cause of the Outlines of the individual elementary fibers are responsible. It goes without saying that the cooling of the side walls of glass leading channels, which can be up to 200 or 300 meters long, is not economical.
  • a disadvantage of this solution is that the heating power generated by the individual electrodes can not be adjusted independently of each other and the temperature distribution in the molten glass is inhomogeneous.
  • the components must be made of chromium oxide electrically isolated in order to hold them at a certain electrical potential can.
  • the present invention seeks to provide a device of the type mentioned above and corresponding electrodes, electrode assemblies and a working method, which allow to achieve a more homogeneous temperature distribution of the molten glass, whereby the quality of the glass fibers improved and unintentional Tear off the fibers can be avoided.
  • components of the container or channel containing a molten glass consist of electrically conductive chromium oxide. If possible, the evaporation of constituents of the molten glass should also be reduced.
  • This object is achieved in that at least two electrodes, which can be connected to different poles of a current source, dip from above into the molten glass.
  • poles of a current source are also the phases and / or neutral conductors of an alternating current source
  • an electrical voltage can be applied between an electrode immersed in the molten glass from above and another electrode immersed from above into the molten glass, whereby the molten glass is heated by means of electrical current flowing between the electrodes.
  • the electrodes can be immersed deep in the molten glass in such an arrangement.
  • the heating power introduced at the electrode surface and between the electrodes enables convection of the liquid glass over the entire height of the channel.
  • the convection is mainly caused by the high heat output directly at the electrodes.
  • a so-called end control is prevented.
  • end regulation the skilled person understands in this connection the formation of preferred current paths in regions of the molten glass which locally have a somewhat higher temperature and thus a lower electrical resistance, whereby the heating power in these areas is increased and the temperature imbalance is further increased.
  • a particular problem consists in the fact that especially the glass melts for the production of glass fibers at the required temperatures in the order of 1300 to 1400 ° C still have a relatively high electrical resistivity (about 100 OHMcm), while a preferred wall material of the channel, such as z.
  • chromium dioxide at corresponding temperatures has a specific electrical resistance which is less than one-tenth of the value for the molten glass.
  • the temperatures at the level of the liquid glass can be significantly reduced and are only slightly above a required temperature at the bottom of the channel. This reduces evaporation losses and results in significant energy savings. In addition, streaking is significantly reduced by the more uniform temperature in the molten glass. In fiberglass production, therefore, fewer thread breaks occur. It is also possible, due to the better homogeneity of the temperatures, to build up and use channels with greater depths of up to 750 mm.
  • the electrically conductive wall of the channel comprises a ceiling of the channel through which the electrodes are passed.
  • wall is used in this context as a generic term for all boundaries of a channel, ie floor, side walls and ceiling.
  • the ceiling of the channel reduces the energy losses considerably and thus contributes in addition to a more homogeneous temperature distribution in the melt offers at the same time the possibility of holding the electrodes introduced from above into the melt.
  • the ceiling of the channel which is preferably made of chromium oxide.
  • one or more passage openings can be provided in the ceiling, whose inner cross section corresponds to the outer cross section of each guided electrode section with a certain Ü Berwill.
  • the oversize ensures the provision of a narrow insulating gap (preferably in a width of between 0.5 and 5 mm) between the electrode sections passed through the ceiling and the edge of the passage openings, which is required even if the ceiling having the passage opening is made of one (at the high temperatures occurring) consist of electrically conductive material.
  • a recess in the ceiling of the canoe is significantly larger than the cross section of the electrode rod passed through, it is advantageous to close the one or more recesses by additional closure elements, which in turn form a narrower passage opening which only has a narrow insulating gap to the electrode rod leaves free.
  • a recess in a ceiling of the channel is closed by one or more closure elements, wherein a closure element has a passage opening for an electrode or one or more closure elements when closing a recess by their shape with each other or with the recess a passage opening for a Form an electrode.
  • the passage opening of a closure element is dimensioned so that between the electrode and the edge of the passage opening a sufficient insulating gap in the range of z. B. 0.5 to 5 mm width.wenn even if the closure element consists of a highly conductive at high temperatures material.
  • the ceiling of the channel is in contact with the molten glass.
  • Such a raising of the level of glass melt shields at least a part, preferably a large part of the free surface of the glass melt from contact with the surrounding air and thus also prevents discharge of more volatile constituents of the glass melt by evaporation and convection with the surrounding atmosphere, because only nor the surface of the molten glass, which is surrounded by the lower edge of the openings of the Elekt- roden, over the overlying insulating gap in contact with the ambient air.
  • the passage opening is designed so that it has on the side facing the molten glass, a much larger cross-section than in the region which faces the outside of the channel.
  • the insulating gap which is narrow in the upper region of the passage opening is then conically widened downwards. This in particular if the level of the molten glass can reach into the passage opening.
  • the current flowing between the electrodes can preferably be regulated.
  • the heating power introduced can be adapted to the different conditions in the channel by specifying different setpoints.
  • a constant temperature can be set by means of the control, in the simplest case by setting a constant current. This results from the fact that with higher temperature the resistance of the liquid glass sinks, which (with constant tension) would have an increased flow of current.
  • the quotient of the distance between two adjacent electrodes divided by the distance of an electrode to a wall is less than 2.75, preferably less than 1.5, but greater than 0.1 and / or the quotient of the distance between two adjacent electrodes divided by the distance of an electrode to the bottom is less than 3.5, preferably less than 1.5, but greater than 0.1.
  • Such an arrangement or design of the electrodes ensures that the vast majority of the electrical energy within the molten glass is converted into heat, while only a small fraction is converted into heat within the chromium oxide lining, this fraction passing through the duct walls Depending on the design, it is possible to completely or partly compensate for outgoing heat energy.
  • An estimate for a specific embodiment with a channel width of 250 mm, a clear electrode pitch of 60 mm, an electrode center distance of 150 mm and a current distributor at the lower end of the electrode with a clear wall distance of 40 mm results in a proportion of the chromium oxide walls of the channel converted electrical energy of less than 1%, based on the total in the molten glass in heat converted electrical energy.
  • At least two electrodes in the channel are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the channel.
  • the longitudinal direction of a channel is thereby defined by the respectively greater dimension of the channel in the horizontal direction, ie by the respectively longer side walls. As a rule, this direction also coincides with a flow direction of the glass stream fed into the channel and flowing out through bottom openings.
  • an electrode is positioned midway between two longitudinally extending, substantially parallel walls of the channel.
  • the clear distance of an electrode, for example, to two side walls of a channel is therefore each about the same size and thus a total of maximum.
  • Corresponding walls need not necessarily be parallel to each other in the sense of this invention, but may also be angled or twisted by up to 30 ° or even more.
  • an upper furnace is disposed above the channel. This serves to compensate for the heat loss from the molten glass and to prevent the solidification of the glass melt in the event of failure of the electric heater.
  • an electrode passes through the top furnace, whereby the connection of the electrodes to other power supply elements can be moved to a cooler area.
  • a rectangular passage opening is provided in the ceiling of a heat-resistant chromium oxide lining of the channel, through which the electrodes, which are connected to an electric current source, dip from above into the glass and a glass melt of E or C glass is homogeneous heat.
  • a channel for use in the production of E and C glass fibers is proposed by melting starting material into a glass melt of desired viscosity, the glass melt being fed via a main chromium channel into one or more side channels made of dense Chromium oxide material are constructed, and which an agitator, in particular a directly electrically heated PGM stirring, in which a stirrer is provided, is connected upstream and the molten glass is continued to at least one heated Glasmaschineziehdüse, characterized in that in a heat-resistant ceiling the main channel of chromium oxide and the ceiling of the side channel made of chromium oxide, which are immersed in the molten glass, provided a rectangular passage opening is, through which the electrodes, which are connected to an electrical power source, dip from above into the molten glass.
  • an electrode for heating molten glass by Joule heat which has a high-temperature electrode rod with an elongate shape, and having a terminal end and a dipping end, the electrode rod of an oxidation and heat-resistant sleeve over is surrounded by a part of its length which ends at or near the terminal end of the electrode rod.
  • the electrode rod does not have to consist of solid material, but may also be a tube or have a bore in the longitudinal direction. Since the electrode extends from the molten glass into an oxidation-endangered area during operation, it is only protected from oxidation in the area outside the molten glass. In this area, the electrode is surrounded by an oxidation-resistant chromium oxide sleeve.
  • a fastening flange with fastening means is arranged at the connection end, with which the electrode can be connected both mechanically and electrically with connection parts.
  • a preferably rod-shaped or plate-shaped electrically conductive current distributor is arranged on the immersion end of the electrode rod.
  • the power distributor serves to connect current introduction elements, which introduce the electric current into the molten glass at the specific location, to the electrode rod.
  • the power distributor at least one, preferably a straight majority, such. B. two, four or six, rod-shaped, electrically conductive Stromein einsstäbe extending horizontally, d. H. essentially perpendicular to the electrode rod, extend and are arranged parallel and at a distance from one another, electrically conductively connected (duplex electrode).
  • the power initiation bars can penetrate the power distributor so that power input bars protrude on either side of the power distributor.
  • the current introduction rods are mechanically and electrically connected to the power distributor. Due to the parallel arrangement of the Stromein einsstäbe these can all be aligned simultaneously flow optimized in a channel.
  • the current introduction rods are also at a right angle to the longitudinal axis of the electrode.
  • the ends of the current introduction rods of the same distance to the power distributor From two electrodes with the same current introduction rods then several heating sections can be constructed in the molten glass, in which each face a Stromein effetsstab of each electrode a corresponding to the other electrode with their faces.
  • the current introduction rods are made of electrically conductive material.
  • the particular advantage of electric heating of E-glass or boron-free E-glass in a chromium oxide-lined channel with duplex electrodes and the associated current injection rods is that the heat is converted in a definable volume in the channel, with heat dissipation of the duplex electrodes with horizontal main extent. This is particularly advantageous in the case of the E-glass or boron-free E-glass, which tilts for final regulation, compared to a vertical main extent of the heat output, since improved convection is achieved with this arrangement.
  • a current introduction plate or a Stromein endeavorszylin- or another shaped Stromein suddenlyselement with a power distributor and / or one or more Stromein suddenlysstäben mechanically and electrically conductively connected.
  • the flow of current into the molten glass can be introduced so that certain areas of the molten glass are reached particularly well.
  • the current density on the surface of the current introduction elements can be reduced by increasing the effective surface area, so that the removal by the current injection is reduced. It is often convenient to arrange the current introduction elements parallel to an axis through the largest dimension of the power distributor.
  • an electrode arrangement is proposed in which at least two electrodes according to one of the aforementioned embodiments are arranged in a device according to one of the aforementioned embodiments, wherein two adjacent electrodes each have the same distance from the bottom of the channel.
  • the clear ground clearance may eventually be greater than the clear sidewall distance of the electrodes, especially if the electrodes only provide a small face to the sidewalls, while extending with their greatest longitudinal extent parallel to the ground.
  • a further electrode arrangement in which at least two electrodes according to one of the aforementioned embodiments are arranged in a device according to one of the aforementioned embodiments, wherein the power distribution of two adjacent electrodes are aligned parallel to each other.
  • Such an arrangement of the electrodes achieves a homogeneous introduction of current into the glass melt, in particular when large outer surfaces of the current distributors face each other at a distance parallel to one another.
  • a further electrode arrangement in which at least two electrodes according to one of the aforementioned embodiments are arranged in a device according to one of the aforementioned embodiments, wherein a current introduction rod of an electrode is arranged in alignment with a current introduction rod of an adjacent electrode ,
  • a heating distance between the ends of the two Stromein effets- rods is defined, which can be arranged at certain locations, for example via fiber drawing nozzles, to heat them particularly.
  • the clear ratios of distance and inlet diameter make the resistance and heat output relatively easy to calculate.
  • a method for the electrical heating of a molten glass in which an electrical voltage is applied between two electrodes immersed from above a glass melt, which causes a current flow through the molten glass, whereby it is heated.
  • an electric current flow is generated between two electrodes or between an electrode and a part of the channel through the molten glass, wherein the current intensity is regulated to a constant value.
  • the process for producing E or C glass fibers by melting starting material to a glass melt of desired viscosity, supplying this melt via a main channel in one or more electrically heated side channels, which are constructed of dense chromium oxide material, and continuation this melt to at least one heated Glasmaschineziehdüse, the molten E or C glass via one or more main chromium channels in one or more dense chromium oxide supplied side channels, which at least one directly electrically heated PGM stirring unit, in which a stirrer is provided optionally upstream, and which are closed to the atmosphere, passed and electrically heated by passage of current through the ceiling of chromium oxide, which is immersed in the glass mass, from above introduced electrodes.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main channel, a stirring unit and two side channels and the inserted from above into the ceiling electrodes,
  • 3 is a vertical section through the channel with the side walls and the heated superstructure
  • FIG. 5 shows an electrode with an electrode rod made of molybdenum
  • FIG. 6 shows a perspective view of a duplex electrode with a power distributor and the current introduction bars according to the invention
  • FIG. 7 shows a perspective view of a duplex electrode with a plurality of current introduction bars arranged on both sides of the current distributor
  • FIG. 8 is a perspective view of a duplex electrode with vertically offset power initiation bars
  • 9 is a perspective view of a duplex electrode with two vertically stacked Stromvermaschinem and Stromein effetsstäben
  • FIG. 10 is a perspective view of the lower portions of a channel with vertical, arranged from above duplex electrodes,
  • Fig. 11 is a vertical section through a glass-conducting channel, which is designed with an upper furnace and the duplex electrode according to the invention.
  • the flowable glass melt 1 is passed from a melting furnace, not shown, in a main channel 2 of chromium oxide. This is electrically heated according to the invention of Being. Via a directly electrically heated optional stirring system 3 made of PGM material, the glass melt 1 is passed from the main channel 2 into a plurality of rectangular, lined with dense chromium side channels 6, of which two side channels 6 are shown.
  • the main channel 2 and the side channels 6 consist of side walls 7, 8, a bottom 9 and a ceiling 10, and a closure element 11 as a conclusion.
  • the bottom 9 of each side channel 6 has in the longitudinal direction at a distance from each other slot openings 12 with the flanged below Glasmaschineziehdüsen 13.
  • Each Glasmaschineziehdüse 13 is provided with openings through which the glass mass 1 passes and forms the glass fibers 14.
  • the channels 2 and 6 are surrounded by a Isolierverieri.
  • the glass melt 1 completely fills the interior 16 of the channels 2 and 6, and the glass stand 17 in the interior 16 extends into the ceiling 10.
  • the electrodes 18 extend from above through the region of the rectangular recess 19 of the ceiling 10 into the interior 16 in which the molten glass mass 1 with high electrical resistivity is located.
  • a chromium oxide material for example, a material of 96% Cr 2 O 3 and 4% TiO 2 , for example of the type ANTEXON 95 WA, can be used.
  • a three-phase alternating current source (not shown) feeds the individual heating sections.
  • Each heating section can be regulated with a current control.
  • Adjacent electrodes are each connected to a different phase of the alternating current.
  • the specific electrical resistivity 20 of the glass is significantly greater than the resistivity of the channel wall material (chromium oxide), due to the particular geometry and arrangement of the electrodes with respect to each other and to the Kanalwandung the entire electrical resistance of the molten glass, which is flowed directly (ie without interposition of any part of the wall) of current between two adjacent electrodes, significantly smaller than the electrical resistance of a current path through the molten glass from an electrode to a Wall (or ceiling or floor) of the channel, along this wall and from there in turn through the molten glass to one of the first-mentioned electrode adjacent electrode runs. For this reason, the supplied electrical energy is predominantly converted into heat in the melt and not in the wall or wall lining of the channel.
  • the ceiling 10 is closed after use of the electrodes 18 with closure elements 11 to a narrow insulating gap. If the closure elements in a relatively thick channel ceiling have a sufficient distance from the level of glass melt and may also be cooled separately, it would also be possible to dispense with the insulating gap and to use isloating (optionally cooled) closure elements.
  • the closure elements 11 have at one or two corners a quarter-circle-shaped recess or the center of a side surface on a semi-circular recess. If the closure elements are joined together over the recess 19, circular recesses 35 for the electrodes are formed from the recesses. The closure elements 11 can be removed over the recess 19, without the electrodes must be dismantled.
  • FIG. 2 shows a cross section of a channel according to FIG.
  • the channel consists of side walls 7 and 8, a bottom 9 and a ceiling 10 made of chrome oxide.
  • the ceiling 10 has a recess 19 which is closed by a closure element 11.
  • An electrode 18 passes through the closure element and extends below the glass level 17 in the interior 16 with the molten glass 1.
  • the components made of chromium oxide are surrounded by an insulating material 15.
  • the bottom of the channel has a slot opening 12, under which a Glasmaschineziehdüsenplatte 13 is arranged. From this occur glass fibers 14.
  • FIG. 3 shows a channel 6 lined with chromium oxide, comprising a base 9 and side walls 7 and 8 with a heatable superstructure 26, wherein the electrode 18 is guided through the superstructure 26 and enters the glass mass 1 in the interior 16 of the channel.
  • Figure 4 is an electrode 18a having a core of P G M material with a mounting flange
  • the core 24 may consist of solid material.
  • Molybdenum 24 be provided with a bore or a pipe. Molybdenum can also be used as core material 24, but only with a diffusion barrier (not shown) made of Al 2 O 3 , ZrO 2 or ZrSiO 4 to the Inconel holder.
  • FIG. 5 shows an electrode 18b with a core 24 made of molybdenum.
  • the molybdenum is provided at the endangered areas of the electrode 18b with a protective sleeve 25 made of nickel or a nickel alloy.
  • a barrier layer of Al 2 O 3 , ZrÜ 2 or ZrSiO 4 is applied between the sleeve and the core.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a duplex electrode 18c in the mounted state. It has a mounting flange 23 made of heat-resistant steel, in which the
  • Electrode rod 24, 24a is fitted or screwed.
  • the vertical electrode rod 24, 24a is made of the proven materials molybdenum, tungsten or a PGM material and is tapered in the upper construction section 24, this part having a diameter of 5 - 50 mm.
  • the electrode rod is more solid and has a thickness of 10 to 60 mm.
  • a threaded pin (not shown) is provided, which receives the power distributor 27 with the current injection rods 28.
  • the power distributor 27 has a cross section of 0.1 - 25 cm 2 or more.
  • the power distribution 27 may be cylindrical, plate-shaped cuboid, or be designed in a different geometric design.
  • the lengths of the current injection rods 28 and the manifold depend on the width of the channel and are typically in the range of 2 to 500 mm
  • the metal molybdenum is destroyed by oxidation, when it is half exposed to 600 0 C oxygen at temperatures above.
  • all components of the electrode at least if they are made of molybdenum, that is, the electrode rod 24, 24a, the power distributor 27, current injection rods 28, current introduction elements 29a, 29b, 29c and 29d of the electrode 18c are provided with a diffusion barrier 30th coated, for example with a silicon-boron layer (eg a SIBOR ® layer) or with a layer of Al 2 O 3 , ZrÜ 2 or ZrSiO 4 .
  • the protection period of these oxidation layers is sufficient in time until molten glass takes over a sealing of the molybdenum.
  • the upper end of the tubular sleeve 25 of chromium oxide is protected with a few tenths of a millimeter thick platinum coating 32 to a length of 10 to 50 mm or more.
  • the platinum layer 32 is applied by plasma spraying.
  • the coated region 32 of the sleeve 25 made of chromium oxide is airtight welded to the high heat-resistant mounting flange 23 via a sleeve of PGM material 33 of small wall thickness, so that the sleeve 25 is made of chrome oxide at the upper end airtight.
  • the sleeve 25 made of chromium oxide can be coated depending on the requirements of the outside and inside.
  • the sleeve 25 is surrounded by chromium oxide outside and inside of a sleeve of PGM material 33.
  • Stromein effetsstäbe 28 are arranged in a horizontal plane on both sides of the power distributor. They have good electrical contact at the connection point by means of a weld or a screw connection, thus ensuring an optimum flow of current.
  • the current injection rods 28 have a thickness of 3 to 30 mm and more, and may have a length of 2 to 200 mm, in some embodiments, 500 mm or more.
  • FIG. 8 shows a perspective view of a duplex electrode 18c, in which the current introduction rods 28 are arranged vertically offset from each other on one side of a current distributor 27.
  • a current introduction element 29 c On the opposite side of the power distributor 27 is provided with a current introduction element 29 c, which is designed as a horizontal plate.
  • a further embodiment consists in that 27 on both sides of the power distributor 27 Stromein effetsetti are arranged.
  • the current introduction element 29c can also be connected directly to the more solid portion 24a of the electrode rod.
  • FIG. 9 shows a perspective view of a duplex electrode 18c, in which two current distributors 27 with current introduction bars 28 are arranged vertically one above the other.
  • Figure 10 shows the area of an open channel 6 for molten glass constructed of dense isostatically pressed chromium oxide material.
  • the air-cooled duplex electrodes are arranged in a channel 6 of chromium oxide at a distance between 50 and 800 mm so that they dip into the molten glass mass.
  • the duplex electrodes 18c have a mounting flange 23 and a thinner portion of the electrode rod 24 which is protected by a sleeve 25.
  • the lower end of the sleeve 25 made of chromium oxide dips into the molten E glass together with the more solid electrode portion 24a.
  • At the electrode portion 24a extends transversely to the glass-carrying channel 6 of the power distributor 27, which is designed cuboid.
  • the current injection rods 28 are arranged in the longitudinal direction of the channel and on both rare of the distributor 27.
  • two Stromein effetsstäbe 28 by a Stromein effetselement 29b, which is designed as a short connecting plate, and by a current introduction element 29a, which is designed as a long connecting plate 29a, not to exceed the allowable current density at the current introduction bars 28.
  • two Stromein effetsstäbe 28 are connected by another type of current introduction element 29d, which is designed as a rod so as to counteract the electrode erosion.
  • the duplex electrodes 18c are powered by a power source, not shown, preferably a three-phase AC power source, which supplies the power to a control circuit through a transformer.
  • a power source not shown, preferably a three-phase AC power source, which supplies the power to a control circuit through a transformer.
  • the heating sections can be supplied with different power.
  • a heating path is the distance between two electrodes 18c.
  • the electrodes 18c are connected in series.
  • all three mains phases are used for heating.
  • the three-phase transformer is heated via phases L1 - L2, L2 - L3 and L3 - L1.
  • the heating paths between the ends of two current injection rods 28 of opposing current distributors are connected in parallel by the current distributors 27, whereby a uniform temperature distribution in a desired volume of glass within the chromium oxide-lined channel 6 is formed.
  • the duplex electrodes are arranged with respect to the platinum glass fiber die so that the temperature of molten glass contained in the nozzles 13 can be influenced by changing the heat output of a heating line. With the aid of a thermocouple, the temperature at the nozzles can be controlled via the electrical heat output of a corresponding heating section.
  • duplex electrodes Although certain types of duplex electrodes are shown in a channel in FIG. 10, any combinations of types of duplex electrodes as well as an embodiment of the present invention are well known
  • FIG. 11 shows a closed channel comprising side walls 7 and 8, a floor 9 and a ceiling 10.
  • the bottom 9 is spaced from one another in the longitudinal direction of the channel
  • the glass mass completely fills the interior 16 of the channel.
  • the glass stand 17 is in the ceiling 10, through which the duplex electrode 18c is immersed in the glass melt.
  • a power distributor 27 In the transverse direction to the channel 6 extends a power distributor 27, which is designed rod-shaped and on which seven current introduction rods 28 are arranged.
  • Channels the clear distance of an electrode to the channel wall at least 1 mm, preferably at least 5 mm and up to 300 mm
  • the width of the channel (A) is preferably selected such that the value (A / B) can be obtained by dividing the width of the chromium oxide Channel (A) through the length of the distributor (B) is in the range of 1, 003 to 40.
  • the height of the chromium oxide channel is 70 mm to 500 mm.
  • the ratio of the height (C) of the chromium oxide channel to the vertical thickness (D) of the electrode rode (excluding the vertically extending electrode rod) is between 2 and 50
  • the blanket 10 of chromium oxide is provided with holes 35 through which duplex electrodes 18c are passed.
  • the lower portion of the bore 35 in the ceiling 10 is flared to obtain the required distance to the sleeve 25 here.
  • the glass stand 17 is within the conical part of the bore 35th
  • a weakly heated top oven 26 is installed above the closed chromium oxide channel 6, which is available in case of malfunction and to cover the heat losses.
  • the duplex electrode 18c is protected by a sleeve 25 of ceramic, in this embodiment of chromium oxide.
  • the above the ceiling 10 made of chromium oxide required burner 34, have no influence on the glass surface by this construction.

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Abstract

Es wird einen Kanal (2, 6) für eine Glasschmelze vorgeschlagen, bei dem wenigstens zwei Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) von oben in die Glasschmelze (1) eingetaucht sind, in dem zur Verbesserung der Homogenität der Temperaturen der Glasschmelze zwischen einer von oben in die Glasschmelze eintauchenden Elektrode und einer weiteren von oben in die Glasschmelze eintauchenden Elektrode eine elektrische Spannung anliegt, wodurch die Glasschmelze mittels zwischen den Elektroden fließendem elektrischem Strom beheizt wird. Es wird auch eine Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) vorgeschlagen, deren Elektrodenstab (24, 24a) von einer Chromoxidhülse über einen Teil seiner Länge umgeben ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum elektrischen Heizen einer Glasschmelze
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Heizen einer Glasschmelze zur Herstellung von Glasfasern, mit einem Kanal, der mindestens einen Boden und Seitenwände für die Aufnahme der Glasschmelze aufweist, und mit Elektroden, die in die Glasschmelze eingetaucht sind für eine elektrische Widerstandsheizung der Glasschmelze
Als Kanal wird im Sinne der Erfindung auch ein beliebig geformter Behälter verstanden, aus dem flüssiges Glas abgezogen und gegebenenfalls neue Glasschmelze nachgeführt wird, so dass der Behälter eine Durchströmung mit Glas aufweist.
Weiter betrifft die Erfindung Elektroden zum Heizen von geschmolzenem Glas mittels Joulescher Wärme sowie Elektrodenanordnungen der Elektroden in einer entsprechenden Vorrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur elektrischen Beheizung einer Glasschmelze in einem Kanal.
Vorrichtungen der oben genannten Art mit einem oder mehreren Kanälen, die eine Glasschmelze führen, werden zur Herstellung von Gegenständen aus Glas verwendet, um das flüssige Glas zu einer formgebenden Vorrichtung zu leiten. Insbesondere werden Glasfasern mit Hilfe derartiger Vorrichtungen hergestellt indem man das flüssige Glas aus Düsen im Boden eines solchen Ka- nals austreten lässt und die dabei entstehenden Glasfasern aufwickelt.
Das Aufschmelzen des Glases geschieht dabei üblicherweise in einer Schmelzwanne, an die sich ein Hauptkanal anschließt, über den mehrere Glasverteilerkanäle gespeist werden. Diese Kanäle sind nach dem Stand der Technik offen zur Atmosphäre und seit den 1980er Jahren häufig aus dichtem Chromoxid-Feuerfestmaterial aufgebaut. Dieses Material ist vorteilhaft, da es ohne unangenehme Begleiterscheinungen für die Glasfaserherstellung nur sehr gering korrodiert. Allerdings wird das Glas durch die in der Schmelzwanne und in den Kanälen verwendete Chromoxidausmauerung grün gefärbt Oberhalb des Glasspiegels sind üblicherweise Brenner für fossile Brennstoffe vorgesehen. Beim Düsenziehverfahren für Glasfasern, typischerweise aus E-Glas oder borfreiem E-Glas, fließt dieses aus dem Kanal in unter dem Boden des Kanals installierte Platin-Düsen, die in Längsrichtung, aber auch in Querrichtung zu dem Chromoxid-Kanal angeordnet sind. Die aus der Düse austretenden Glasfäden werden von einem Spulkopf mit hoher Geschwindigkeit aufgewickelt.
Zur Atmosphäre hin offene Kanäle, die eine Glasschmelze führen, haben den Nachteil, dass o- berhalb des Glasspiegels eine Verdampfung einiger Bestandteile der Glasmasse stattfindet, insbesondere bei konventionellem E-Glas. Die erforderlichen Brenner oberhalb des Glasspiegels haben ebenfalls einen Einfluss auf die Kanalatmosphäre, und bei Druckschwankungen kommt es zu Glasstandschwankungen und damit zur Ablösung von Rückständen (Kristallen). Kristalle, Chemische sowie thermische Schlieren sind Ursache für die Abrisse einzelner Elementarfasern, deren Durchmesser nur wenige tausendstel Millimeter betragen. Auch die Brennerdüsen der Brenner für fossile Brennstoffe verursachen durch Verbrennungsprodukte Probleme dadurch, dass Verunreinigungen ins Glas gelangen und zu den erwähnten Fadenabrissen führen.
Mit der bei der Glasfaserherstellung üblichen Beheizung mit Brennern über der Oberfläche des Glasspiegels werden keine homogenen Temperaturen erzielt. Bei dem durch die Chromoxid- Auskleidung der Schmelzwanne und den Kanälen grün gefärbtem E-Glas ist die Eindringtiefe der Wärme-Strahlung wesentlich geringer als bei einer farblosen Glasmasse, was zur Folge hat, dass die Temperaturen am Boden eines Kanals wesentlich niedriger sind als an der durch fossile Brennstoffe beheizten Glasoberfläche. Beim Vermischen unterschiedlich temperierter Glasschmelzen gleicher chemischer Zusammensetzungen entstehen thermische Schlieren, die in hohem Maße für Fadenabrisse mitverantwortlich sind.
Glas stellt im flüssigen Zustand einen Stromleiter dar, sodass es möglich ist, Gläser mit Hilfe von elektrischem Strom Energie zuzuführen, die zum Beheizen des Glases im Kanal erforderlich ist. Die Leitfähigkeit eines Glases ist ionenbedingt und hängt von der Konzentration und der Beweglichkeit der im Glas vorhandenen Metallionen ab. Ferner ist die Beweglichkeit der Ionen von der Viskosität des Glases abhängig. Jede Viskositätserhöhung des Glases führt zu einer Verschlechterung der Leitfähigkeit. Beim Erhitzen von alkalifreiem Fiberglas durch Stab-Elektroden wird die Wärme wegen der Grünfärbung des Glases und wegen des hohen spezifischen elektrischen Widerstandes, sowie der starken Temperaturabhängigkeit von der Viskosität in einem bestimmten konzentrierten Bereich im Glasbad umgesetzt, sodass die Konvektion der Glasmasse eingeschränkt ist. Durch diese Merkmale neigt die Glasschmelze zur Selbstendregelung. Dies bedeutet, dass sich der zugeführte Strom in den heißeren Glasschichten konzentriert und sich bevor- zugte Strombahnen in den heißeren Zonen ausbilden. Diese werden dadurch mehr und mehr erwärmt, wodurch immer mehr Stroms durch sie fließt, da hier der Widerstand immer geringer wird. Dieser Endregelungseffekt wird durch eine typische Glasfließgeschwindigkeit im Kanal von weniger als 13 cm/min, noch verstärkt . Das Erhitzen mit Stromwärme durch das Leiten von elektrischem Strom durch schmelzflüssiges E-Glas mittels Elektroden ist bekannt und wird in Kanälen für Glasschmelze, vor allem bei einer feuerfesten Auskleidung der Kanäle mit dichtem Zirkonmaterial, mit Erfolg benutzt, da der spezifi- sehe elektrische Widerstand des Zirkonmaterials höher ist als der des E-Glases.
In der DE 31 11 484 sind Stab-Elektroden für den Einsatz in Kanälen, die eine Glasschmelze führen, erwähnt, wobei die Elektroden vorzugsweise aus Molybdän in einen Halter aus hitzebeständigem Material, vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl, eingepasst sind. Die Halter der E- lektroden können je nach Einsatzort eine Wasserkühlung oder Rippenkühlkörper besitzen. Als Elektrodenmaterial können auch Molybdän, Wolfram aber auch PGM-Werkstoffe (Platinum Group Metals) oder auch deren Legierungen in Glasschmelze führenden Kanälen eingesetzt werden. Molybdän hat sich aufgrund seiner Werkstoffeigenschaften als Material für Elektroden in E-Glas bewährt.
Bei einer weiteren zum Stand der Technik gehörenden Konstruktion (DE 10 15 989) wird ein E- lektrodenhalter mit einer Molybdänelektrode zum Nachschieben gezeigt, die durch eine Bohrung im Wannen- oder Kanalseitenstein eingeführt wird. Der Halter der Elektrode muss gekühlt werden, um Glasaustritt durch die Bohrung zu vermeiden. Außerdem muss für eine inerte Atmosphä- re gesorgt werden, um das Molybdän vor Oxidation zu schützen. Die vorgenannten Stabelektroden haben den Nachteil, dass diese nur sehr bedingt in E-Glas führenden Kanälen verwendet werden können, die eine korrosions- und hitzebeständige dichte Chromoxid-Auskleidung der Seitenwände und des Bodens aufweisen. Das Chromoxid-Material besitzt eine erheblich bessere spezifische Leitfähigkeit als das darin befindliche alkalifreie Fiberglas, wodurch es beim Einsatz der Stabelektroden in den Seitenwänden oder im Boden derartiger hitzebeständiger Auskleidung zu Kurzschlussströmen durch die hitzebeständige Chromoxid-Auskleidung kommt, was zu einer Zerstörung der Chromoxid-Wandung führen kann.
In den beiden Schriften DD 216707 und DD 232909 ist je ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhitzen von geschmolzenem E-Glas beschrieben, bei denen eine hitzbeständige Chromoxid-Auskleidung Verwendung findet. Durch die Seitenwand sind Stabelektroden in die Glasschmelze eingeführt. Um Kurzschlussströme zu verhindern, wird die hitzebeständige Chromoxid- Auskleidung der Kanäle an den Außenwänden gekühlt, um so an den betreffenden Wänden einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand des Chromoxid-Materials zu erreichen. Um Kurzschlussströme zu vermeiden, muss die Temperatur der Chromoxid-Seitenwand und/oder Bodenwand beträchtlich abgesenkt werden. Das Kühlen der Wände von glasführenden Kanälen, hier insbesondere das E-Glas, birgt besondere Nachteile hinsichtlich der Temperaturführung und der Qualität des E-Glases in Bezug auf Kristalle und thermische Schlieren, die ursächlich für die Abrisse der einzelnen Elementarfasern verantwortlich sind. Dass das Kühlen der Seitenwände von glasführenden Kanälen, die bis zu 200 bzw. 300 m lang sein können, nicht ökonomisch ist, versteht sich von selbst.
In der Druckschrift US 4,737,966 ist eine elektrische Schmelzwanne beschrieben, bei der das aufzuschmelzende Glas von oben chargiert wird. Durch das aufzuschmelzende Rohmaterial hindurch sind vertikal stabförmige Elektroden geführt, die in das darunter liegende flüssige Glas im Vergleich zur Tiefe der Glasschmelze nur geringfügig eintauchen. Diese Stabelektroden liegen elektrisch alle auf demselben Potenzial. Auf dem Boden der Schmelzwanne sind Gegenelektro- den angeordnet, zu denen elektrischer Strom von den von oben eingeführten Elektroden fließt. Die Glasschmelze wird durch den Stromfluss beheizt. Die Seitenwände können aus Chromoxid bestehen, um einen geringeren Verschleiß zu erreichen. Ein Stromfluss durch das Chromoxid und damit seine Überhitzung werden dadurch verhindert, dass das Chromoxid auf dasselbe e- lektrische Potenzial wie die von oben eingetauchten Elektroden gebracht wird. Nachteilig an die- ser Lösung ist es, dass die von den einzelnen Elektroden erzeugte Heizleistung nicht unabhängig voneinander eingestellt werden kann und die Temperaturenverteilung in der Glasschmelze inhomogen ist. Zudem müssen die Bauteile aus Chromoxid elektrisch isoliert aufgebaut werden, um sie auf einem bestimmten elektrischen Potenzial halten zu können.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sowie entsprechende Elektroden, Elektrodenanordnungen und ein Arbeitsverfahren bereitzustellen, die es erlauben, eine homogenere Temperaturverteilung der Glasschmelze zu erreichen, wodurch die Qualität der Glasfasern verbessert und unbeabsichtigte Abrisse der Fasern vermieden werden können. Dies soll auch mög- lieh sein, wenn Bauteile des Behälters oder Kanals, in dem sich eine Glasschmelze befindet, aus elektrisch leitfähigem Chromoxid bestehen. Nach Möglichkeit sollte auch das Verdunsten von Bestandteilen der Glasschmelze verringert werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens zwei Elektroden, die mit verschiedenen Polen einer Stromquelle verbindbar sind, von oben in die Glasschmelze eintauchen.
Als Pole einer Stromquelle werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch die Phasen und/oder Nullleiter einer Wechselstromquelle angesehen
Auf diese Weise kann zwischen einer von oben in die Glasschmelze eintauchenden Elektrode und einer weiteren von oben in die Glasschmelze eintauchenden Elektrode eine elektrische Spannung angelegt werden, wodurch die Glasschmelze mittels zwischen den Elektroden fließendem elektrischen Strom beheizt wird. Die Elektroden können bei einer solchen Anordnung tief in die Glasschmelze eintauchen. Durch die an der Elektrodenoberfläche und zwischen den Elektroden eingebrachte Heizleistung wird eine Konvektion des flüssigen Glases über die gesamte Höhe des Kanals ermöglicht. Die Kon- vektion wird vor allem durch die hohe Heizleistung unmittelbar an den Elektroden bewirkt. Da- durch findet eine wesentlich verbesserte Durchmischung des flüssigen Glases und insbesondere eine damit einhergehende Homogenisierung der Temperaturen statt. Dadurch wird auch eine sogenannte Endregelung verhindert. Unter Endregelung versteht der Fachmann in diesem Zusammenhang die Ausbildung bevorzugter Strompfade in Bereichen der Glasschmelze, die lokal eine etwas höhere Temperatur und damit einen geringeren elektrischen Widerstand aufweisen, wodurch die Heizleistung in diesen Bereichen verstärkt und das Temperaturungleichgewicht weiter vergrößert wird.
Eine besondere Problematik besteht dabei darin, das speziell die Glasschmelzen zur Herstellung von Glasfasern bei den erforderlichen Temperaturen in der Größenordnung von 1300 bis 1400° C noch einen relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand haben (ca 100 OHMcm), während ein bevorzugtes Wandmaterial des Kanals, wie z. B. Chromdioxid, bei entsprechenden Temperaturen einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der weniger als ein Zehntel des Wertes für die Glasschmelze beträgt. Gleichzeitig gilt es zu vermeiden, dass ein zu großer Anteil des Stromes über das Wandmaterial fließt, denn die Umsetzung der elektrischen Energie soll gezielt in der Glasschmelze selbst erfolgen, um deren Temperatur schnell und gezielt zu kontrollieren.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können die Temperaturen am Spiegel des flüssigen Glases deutlich erniedrigt werden und liegen nur unwesentlich über einer erforderlichen Tempe- ratur am Boden des Kanals. Dies reduziert Verdampfungsverluste und hat eine erhebliche Energieeinsparung zur Folge. Zudem wird durch die gleichmäßigere Temperatur in der Glasschmelze eine Schlierenbildung erheblich verringert. Bei der Glasfaserherstellung kommt es daher zu weniger Fadenabrissen. Zudem ist es möglich, aufgrund der besseren Homogenität der Temperaturen, Kanäle mit größerer Tiefe bis zu 750 mm aufzubauen und zu verwenden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrisch leitfähige Wandung des Kanals eine Decke des Kanals umfasst, durch welche die Elektroden hindurchgeführt sind.
Der Begriff „Wandung" wird in diesem Zusammenhang als Oberbegriff für alle Begrenzungen des eines Kanals, d. h. Boden, Seitenwände und Decke, verwendet. Die Decke des Kanals reduziert die Energieverluste beträchtlich und trägt somit zusätzlich zu einer homogeneren Temperaturverteilung in der Schmelze bei. Die Decke bietet gleichzeitig die Möglichkeit der Halterung der von oben in die Schmelze eingeführten Elektroden. Um Elektroden von oben in die Glasschmelze einzutauchen, ist es erforderlich, dass sie die Decke des Kanals, die vorzugsweise aus Chromoxid besteht, durchdringen. Dazu können ein oder mehrere Durchtrittsöffnungen in der Decke vorgesehen werden, deren Innenquerschnitt dem Aussenquerschnitt des jeweils hindurchgeführten Elektrodenabschnittes mit einem gewissen Ü- bermaß entspricht. Das Übermaß gewährleistet das Bereitstellen eines schmalen Isolierspaltes (vorzugsweise in einer Breite zwischen 0,5 und 5 mm) zwischen den durch die Decke hindurchgeführten Elektrodenabschnitten und dem Rand der Durchtrittsöffnungen, was erforderlich ist, wenn auch die Decke, die die Durchführungsöffnung aufweist, aus einem (bei den auftretenden hohen Temperaturen) elektrisch leitfähigen Material bestehen.
Wenn eine Aussparung in der Decke des Kananls deutlich größer ist als der Querschnitt des hindurchgeführten Elektrodenstabes, so ist es vorteilhaft, die eine oder mehreren Aussparungen durch zusätzliche Verschlusselemente zu verschließen, die ihrerseits eine engere Durchtrittsöff- nung bilden, die nur einen schmalen Isolierspalt zum Elektrodenstab frei lässt. In einer weiteren Ausführungsform ist daher eine Aussparung in einer Decke des Kanals durch ein oder mehrere Verschlusselemente verschlossen, wobei ein Verschlusselement eine Durchtrittsöffnung für eine Elektrode aufweist oder ein oder mehrere Verschlusselemente beim Verschließen einer Aussparung durch ihre Form miteinander oder mit der Aussparung eine Durchtrittsöffnung für eine Elekt- rode bilden. Um den Durchtritt für die Elektroden durch die Verschlusselemente zu ermöglichen, werden diese selbst mit einer Durchlassöffnung versehen oder bilden eine solche, wenn sie aneinander gefügt werden, oder bilden die Durchtrittsöffnung mit der Aussparung in der Decke des Kanals. Es versteht sich, dass auch die Durchtrittsöffnung eines Verschlusselementes so bemessen ist, dass zwischen Elektrode und Rand der Durchlassöffnung ein ausreichender Isolierspalt im Bereich von z. B. 0,5 bis 5 mm Breite verbleibt.wenn auch das Verschlusselement aus einem bei hohen Temperaturen elektrisch leitfähigen Material besteht.
In einer weiteren Ausführungsform steht die Decke des Kanals mit der Glasschmelze in Kontakt.
Durch ein solches Anheben des Pegels der Glasschmelze wird wenigstens ein Teil, vorzugsweise ein Großteil der freien Oberfläche der Glasschmelze vom Kontakt mit der umgebenden Luft abgeschirmt und so auch ein Austrag von leichtflüchtigeren Bestandteilen der Glasschmelze durch Verdunstung und Konvektion mit der umgebenden Atmosphäre verhindert, weil nur noch die Oberfläche der Glasschmelze, die von dem unteren Rand der Durchtrittsöffnungen der Elekt- roden umgeben ist, über den darüber liegenden Isolierspalt mit der Umgebungsluft in Kontakt steht. Insbesondere in Verbindung mit der vorgenannten Ausführungsform ist die Durchtrittsöffnung so ausgeführt, dass sie auf der Seite, die der Glasschmelze zugewandt ist, einen deutlich größeren Querschnitt aufweist, als in dem Bereich, der der Außenseite des Kanals zugewandt ist. Der im oberen Bereich der Durchtrittsöffnung schmale Isolierspalt ist dann nach unten hin konisch auf- geweitet. Dies insbesondere dann, wenn der Pegel der Glasschmelze bis in die Durchtrittsöffnung hineinreichen kann. Durch den so vergrößerten Weg von der Elektrode bis zur Wand der Durchtrittsöffnung durch die bis dahin reichende Glasschmelze wird der elektrische Widerstand entlang dieses Pfades erhöht, um einen effektiven Kurzschluss zu vermeiden..
Es kann aber zur Vermeidung einer Stromleitung über die Decke des Kanals auch sinnvoll sein, wenn man den Pegel der Schmelze unterhalb der inneren Deckenoberfläche hält.
Der zwischen den Elektroden fließende Strom kann vorzugsweise geregelt werden. Auf diese Weise kann die eingebrachte Heizleistung durch die Vorgabe verschiedener Sollwerte den unter- schiedlichen Gegebenheiten im Kanal angepasst werden. Zudem kann mit Hilfe der Regelung eine konstante Temperatur eingestellt werden, im einfachsten Fall durch Einstellung eines konstanten Stroms. Dies ergibt sich daraus, dass mit höherer Temperatur der Widerstand des flüssigen Glases sinkt, was (bei konstanter Spannung) einen erhöhten Stromfluss zur Folge hätte. Durch eine Begrenzung bzw. die Konstantregelung des Stroms und somit Reduzierung der Spannung wird daher auch zugeführte Heizleistung reduziert und die Temperatur im Bereich zwischen zwei Elektroden geregelt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Quotient aus dem Abstand zwischen zwei benachbarten Elektroden geteilt durch Abstand einer Elektrode zu einer Wand kleiner als 2,75, bevorzugt kleiner als 1 ,5 aber größer als 0,1 und/oder der Quotient aus dem Abstand zwischen zwei benachbarten Elektroden geteilt durch den Abstand einer Elektrode zu dem Boden ist kleiner als 3,5, bevorzugt kleiner als 1 ,5 jedoch größer als 0,1.
Durch eine solche Anordnung beziehungsweise Ausgestaltung der Elektroden wird sichergestellt, dass der weitaus größte Teil der elektrischen Energie innerhalb der Glasschmelze in Wärme umgesetzt wird, während nur ein kleiner Bruchteil innerhalb der Chromoxid-Auskleidung in Wärme umgesetzt wird, wobei dieser Anteil die durch die Kanalwände nach außen abfließende Wärmeenergie je nach Auslegung ganz oder teilweise kompensieren kann. Eine Abschätzung für ein konkretes Ausführungsbeispiel mit einer Kanalbreite von 250 mm, einem lichten Elektrodenab- stand von 60 mm, einem Elektrodenmittenabstand von 150 mm und einem Stromverteiler am unteren Ende der Elektrode mit einem lichten Wandabstand von 40 mm, ergibt einen Anteil der in den Chromoxidwänden des Kanals umgesetzten elektrischen Energie von weniger als 1 %, bezogen auf die insgesamt in der Glasschmelze in Wärme umgesetzte elektrische Energie. In einer weiteren Ausführungsform sind in dem Kanal wenigstens zwei Elektroden in Längsrichtung des Kanals, hintereinander angeordnet. Die Längsrichtung eines Kanals wird dabei definiert durch das jeweils größere Maß des Kanals in horizontaler Richtung, d. h. durch die jeweils länge- re Seitenwände. Diese Richtung fällt in der Regel auch zusammen mit einer Strömungsrichtung des in den Kanal zugeführten und durch Bodenöffnungen abfließenden Glasstromes.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine Elektrode in der Mitte zwischen zwei in Längsrichtung verlaufenden, im Wesentlichen parallelen Wänden des Kanals positioniert.
Der lichte Abstand einer Elektrode beispielsweise zu zwei Seitenwänden eines Kanals ist daher jeweils etwa gleich groß und damit insgesamt maximal. Entsprechende Wände müssen im Sinne dieser Erfindung nicht unbedingt parallel zueinander sein, sondern können auch um bis zu 30° oder sogar darüber hinaus zueinander abgewinkelt oder verdreht sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist über dem Kanal ein Oberofen angeordnet. Dieser dient dazu, den Wärmeverlust aus der Glasschmelze auszugleichen und im Falle eines Ausfalls der elektrischen Heizung das Erstarren der Glasschmelze zu verhindern.
In einer weiteren Ausführungsform durchtritt eine Elektrode den Oberofen, wodurch der An- schluss der Elektroden an weitere Stromzuführungselemente in einen kühleren Bereich verlegt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist in der Decke einer hitzebeständigen Chromoxid- Auskleidung des Kanals eine rechteckige Durchtrittsöffnung vorgesehen, durch die die Elektroden, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, von oben in das Glas eintauchen und eine Glasschmelze aus E- oder C-Glas homogen beheizen.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Kanal zur Verwendung bei der Herstellung von E- und C- Glasfasern durch Schmelzen von Vormaterial zu einer Glasschmelze gewünschter Viskosität vorgeschlagen, wobei die Glasschmelze über einen Chromoxid-Hauptkanal in einen oder mehrere Seitenkanäle zugeführt wird, die aus dichtem Chromoxid-Material aufgebaut sind, und denen eine Rühranlage, insbesondere eine direkt elektrisch beheizte PGM-Rühranlage, in der ein Rührer vorgesehen ist, vorgeschaltet ist und die Glasschmelze zu mindestens einer be- heizten Glasfaserziehdüse weitergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer hitzebeständigen Decke des Hauptkanals aus Chromoxid und der Decke des Seitenkanals aus Chromoxid, die in die Glasschmelze eingetaucht sind, eine rechteckige Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, durch die die Elektroden, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, von oben in die Glasschmelze eintauchen.
Hinsichtlich der Ausgestaltung entsprechender Elektroden wird eine Elektrode zum Heizen von geschmolzenem Glas mittels Joulescher Wärme vorgeschlagen, die einen hochwarmfesten E- lektrodenstab mit einer langgestreckten Form aufweist, und der ein Anschlussende und ein Eintauchende aufweist, wobei der Elektrodenstab von einer oxidations- und hitzebeständigen Hülse über einen Teil seiner Länge umgeben ist, die an oder nahe dem Anschlussende des Elektrodenstabs endet.
Der Elektrodenstab muss im Sinne dieser Erfindung nicht aus Vollmaterial bestehen, sondern kann auch ein Rohr sein oder eine Bohrung in Längsrichtung aufweisen. Da sich die Elektrode im Betrieb aus der Glasschmelze in einen oxidationsgefährdeten Bereich erstreckt, wird sie nur im Bereich außerhalb der Glasschmelze vor Oxidation geschützt. In diesem Bereich ist die Elektrode von einer oxidationsbeständigen Chromoxid-Hülse umgeben.
In einer weiteren Ausführungsform ist an dem Anschlussende ein Befestigungsflansch mit Befestigungsmitteln angeordnet, mit denen die Elektrode sowohl mechanisch, als auch elektrisch mit Anschlussteilen verbunden werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist an dem Eintauchende des Elektrodenstabs, ein vorzugsweise stab- oder plattenförmiger elektrisch leitfähiger Stromverteiler angeordnet.
Der Stromverteiler dient dazu, Stromeinleitungselemente, die den elektrischen Strom in die Glas- schmelze am bestimmten Orten einleiten, mit dem Elektrodenstab zu verbinden.
In einer weiteren Ausführungsform sind mit dem Stromverteiler wenigstens ein, bevorzugt eine gerade Mehrzahl, wie z. B. zwei, vier oder sechs, stabförmige, elektrisch leitfähige Stromeinleitungsstäbe, die sich horizontal, d. h. im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Elektrodenstab, erstre- cken und parallel und im Abstand zueinander angeordnet sind, elektrisch leitend verbunden (Duplex-Elektrode).
Die Stromeinleitungsstäbe können den Stromverteiler durchdringen, so dass auf beiden Seiten des Stromverteilers Stromeinleitungsstäbe hervorstehen. Die Stromeinleitungsstäbe sind mit dem Stromverteiler mechanisch und elektrisch leitend verbunden. Durch die parallele Anordnung der Stromeinleitungsstäbe können diese alle gleichzeitig strömungsoptimiert in einem Kanal ausgerichtet werden. Zweckmäßig stehen die Stromeinleitungsstäbe außerdem in einem rechten Winkel zur Längsachse der Elektrode. Zweckmäßig haben die Enden der Stromeinleitungsstäbe von dem Stromverteiler denselben Abstand. Aus zwei Elektroden mit gleichen Stromeinleitungsstäben können dann mehrere Heizstrecken in der Glasschmelze aufgebaut werden, bei denen sich jeweils ein Stromeinleitungsstab von jeder Elektrode einen entsprechenden der anderen Elektrode mit ihren Stirnflächen gegenüberstehen. Die Stromeinleitungsstäbe bestehen selbstverständ- lieh ebenso wie der Verteiler und der Elektrodenstab aus elektrisch leitfähigem Material. Der besondere Vorteil der elektrischen Heizung von E-Glas bzw. dem borfreien E-Glas in einem Chromoxid ausgekleideten Kanal mit Duplex Elektroden und den zugehörigen Stromeinleitungsstäben ist, dass die Wärme in einem definierbaren Volumen in dem Kanal umgesetzt wird, wobei eine Wärmeabgabe der Duplex Elektroden mit waagerechter Hauptausdehnung erfolgt. Dies ist bei dem zur Endregelung neigenden E-Glas oder borfreien E-Glas im Vergleich zu einer senkrechten Hauptausdehnung der Wärmeabgabe besonders vorteilhaft, da mit dieser Anordnung eine verbesserte Konvektion erreicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Stromeinleitungsblech oder ein Stromeinleitungszylin- der oder ein anders geformtes Stromeinleitungselement mit einem Stromverteiler und/oder einem oder mehreren Stromeinleitungsstäben mechanisch und elektrisch leitend verbunden.
Mit solchen Stromeinleitungselementen kann der Stromfluss in die Glasschmelze so eingeleitet werden, dass bestimmte Bereiche der Glasschmelze besonders gut erreicht werden. Außerdem kann die Stromdichte auf der Oberfläche der Stromeinleitungselemente durch Vergrößerung der wirksamen Oberfläche verringert werden, so dass der Abtrag durch die Stromeinleitung verringert wird. Es ist häufig zweckmäßig, die Stromeinleitungselemente parallel zu einer Achse durch die größte Abmessung des Stromverteilers anzuordnen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Elektrodenanordnung vorgeschlagen, bei der wenigstens zwei Elektroden nach einer der vorgenannten Ausführungsformen in einer Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen angeordnet sind, wobei zwei benachbarte Elektroden jeweils den gleichen Abstand von dem Boden des Kanals haben. Der lichte Bodenabstand kann eventuell größer sein als der lichte Seitenwandabstand der Elektroden, insbesondere wenn die Elektroden den Seitenwänden nur eine kleine Stirnflläche zuwenden, während sie sich mit Ihrer größten Längsausdehnung parallel zum Boden erstrecken.
Auf diese Weise kann eine sehr gleichmäßige Stromeinleitung in die Glasschmelze erfolgen, so dass die Temperaturverteilung homogener wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine weitere Elektrodenanordnung vorgeschlagen, bei der wenigstens zwei Elektroden nach einer der vorgenannten Ausführungsformen in einer Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen angeordnet sind, wobei die Stromverteiler von zwei benachbarten Elektroden parallel zueinander ausgerichtet sind.
Durch eine solche Anordnung der Elektroden wird eine homogene Einleitung von Strom in die Glasschmelze erreicht, insbesondere wenn große Außenflächen der Stromverteiler einander in einem Abstand parallel gegenüberstehen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird noch eine weitere Elektrodenanordnung vorgeschlagen, bei der wenigstens zwei Elektroden nach einer der vorgenannten Ausführungs- formen in einer Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen angeordnet sind, wobei ein Stromeinleitungsstab einer Elektrode zu einem Stromeinleitungsstab einer benachbarten Elektrode fluchtend angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme wird eine Heizstrecke zwischen den Enden der beiden Stromeinleitungs- Stäben definiert, die an bestimmten Stellen, beispielsweise über Faserziehdüsen, angeordnet werden kann, um diese besonders zu beheizen. Außerdem lässt sich durch die klaren Verhältnisse von Abstand und Einleitungsdurchmesser der Widerstand und die Heizleistung relativ leicht berechnen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur elektrischen Beheizung einer Glasschmelze vorgeschlagen, bei dem zwischen zwei von oben eine Glasschmelze eintauchenden Elektroden eine elektrische Spannung angelegt wird, die einen Stromfluss durch die Glasschmelze bewirkt, wodurch diese beheizt wird.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird zwischen zwei Elektroden oder zwischen einer Elektrode und einem Teil des Kanals durch die Glasschmelze ein e- lektrischer Stromfluss erzeugt, wobei die Stromstärke auf einen konstanten Wert geregelt wird.
In einer weiteren Ausführungsform das Verfahrens zur Herstellung von E- oder C- Glasfasern durch Schmelzen von Vormaterial zu einer Glasschmelze gewünschter Viskosität, Zuführung dieser Schmelze über einen Hauptkanal in einen oder mehrere elektrisch beheizte Seitenkanäle, die aus dichtem Chromoxid-Material aufgebaut sind, und Weiterführung dieser Schmelze zu mindestens einer beheizten Glasfaserziehdüse, wird das geschmolzene E- oder C-Glas über einen oder mehrere Chromoxid-Hauptkanäle in einen oder mehrere aus dichtem Chromoxid zugestellte Seitenkanäle, denen mindestens eine direkt elektrisch beheizte PGM Rühranlage, in der ein Rührer vorgesehen ist, optional vorgeschaltet ist, und die geschlossen zur Atmosphäre sind, geleitet und durch Stromdurchgang mittels durch die Decke aus Chromoxid, die in die Glasmasse eingetaucht ist, von oben eingeführte Elektroden elektrisch beheizt. Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellung mit anderen, der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich sowohl aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, als auch aus den dazu gehörigen Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 in Perspektive einen Hauptkanal, eine Rühreinheit sowie zwei Seitenkanäle und die von oben in die Decke eingelassenen Elektroden,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen Kanal und die Decke mit einer rechteckigen Durchtrittsöffnung sowie eine Elektrode und ein Verschlusselement,
Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Kanal mit den Seitenwänden und dem beheizbaren Oberbau,
Fig. 4 eine Elektrode mit einem Elektrodenstab aus Platin,
Fig. 5 eine Elektrode mit einem Elektrodenstab aus Molybdän,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Duplex-Elektrode mit einem Stromverteiler und den erfindungsgemäßen Stromeinleitungsstäben,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Duplex-Elektrode mit mehreren beidseitig am Stromverteiler angeordneten Stromeinleitungsstäben,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Duplex-Elektrode mit vertikal versetzten Stromeinleitungsstäben, Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Duplex-Elektrode mit zwei vertikal übereinander angeordneten Stromverteilem und Stromeinleitungsstäben,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der unteren Bereiche eines Kanals mit vertikalen, von oben angeordneten Duplex-Elektroden,
Fig. 11 einen senkrechten Schnitt durch einen glasführenden Kanal, der mit einem Oberofen sowie der erfindungsgemäßen Duplex-Elektrode ausgeführt ist.
Gemäß Figur 1 wird die fließfähige Glasschmelze 1 von einem nicht dargestellten Schmelzofen in einen Hauptkanal 2 aus Chromoxid geleitet. Dieser wird gemäß der Erfindung elektrisch von o- ben beheizt. Über eine direkt elektrisch beheizte optionale Rühranlage 3 aus PGM-Werkstoff wird die Glasschmelze 1 aus dem Hauptkanal 2 in mehrere rechteckige, mit dichtem Chromoxid ausgekleidete Seitenkanäle 6 geleitet, wovon zwei Seitenkanäle 6 dargestellt sind. Der Hauptkanal 2 und die Seitenkanäle 6 bestehen aus Seitenwänden 7, 8, einem Boden 9 und einer Decke 10, sowie einem Verschlusselement 11 als Abschluss. Der Boden 9 jedes Seitenkanals 6 weist in Längsrichtung im Abstand voneinander Schlitzöffnungen 12 mit der darunter angeflanschten Glasfaserziehdüsen 13 auf. Jede Glasfaserziehdüse 13 ist mit Öffnungen versehen, durch welche die Glasmasse 1 hindurchtritt und die Glasfasern 14 bildet. Die Kanäle 2 und 6 sind von einer Isolierverkleidung umgeben. Die Glasschmelze 1 füllt den Innenraum 16 der Kanäle 2 und 6 vollkommen aus, und der Glasstand 17 im Innenraum 16 reicht bis in die Decke 10 hinein. Gemäß der Erfindung erstrecken sich die Elektroden 18 von oben durch den Bereich der rechteckigen Aussparung 19 der Decke 10 bis in den Innenraum 16, in dem sich die geschmolzene Glasmasse 1 mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand befindet. Als Chromoxid-Material kann bei- spielsweise ein Material aus 96 % Cr2O3 und 4 % TiO2, z.B. der Typ ANTEXON 95 WA, verwendet werden.
Zwei Elektroden 18, die einen lichten Abstand von z. B. 10 bis 100 mm voneinander haben, bilden eine Heizstrecke. Eine Drei-Phasen-Wechselstromquelle (nicht dargestellt) speist die einzel- nen Heizstrecken. Jede Heizstrecke ist mit einer Stromregelung regelbar. Benachbart Elektroden sind mit jeweils einer anderen Phase des Wechselstroms verbunden. Während bei den konkret für die Glasfaserherstellung benötigten Temperaturen der spezifische elektrische Widerstand 20 des Glases deutlich größer ist als der spezifische elektrische Widerstand des Materials der Kanalwandung (Chromoxid),, ist aufgrund der speziellen Geometrie und Anordnung der Elektroden in Bezug aufeinander und in Bezug auf die Kanalwandung der gesamte elektrische Widerstand der Glasschmelze, die direkt (d. h. ohne Zwischenschaltung irgendeines Teils der Wandung) von Strom zwischen zwei benachbarten Elektroden durchflössen wird, deutlich kleiner als der elektrische Widerstand eines Strompfades, der durch die Glasschmelze von einer Elektrode zu einer Wand (bzw. Decke oder Boden) des Kanals, entlang dieser Wand und von dort wiederum durch die Glasschmelze zu einer der erstgenannten Elektrode benachbarten Elektrode verläuft. Aus diesem Grund wird die zugeführte elektrische Energie ganz überwiegend in der Schmelze und nicht in der Wand bzw. Wandauskleidung des Kanals in Wärme umgesetzt.
Um eine Verdampfung der Glasbestandteile zu vermeiden, ist die Decke 10 nach Einsatz der Elektroden 18 mit Verschlusselementen 11 bis auf einen schmalen Isolierspalt verschlossen. Wenn die Verschlusselemente in einer relativ dicken Kanaldecke einen ausreichenden Abstand vom Pegel der Glasschmelze haben und eventuell auch separat gekühlt werden können, wäre es auch denkbar, auf den Isolierspalt zu verzichten und isloierende (gegebenenfalls gekühlte) Verschlusselemente zu verwenden. Die Verschlusselemente 11 weisen an einer oder zwei Ecken eine viertelkreisförmige Ausnehmung oder der Mitte einer Seitenfläche eine halbkreisförmige Ausnehmung auf. Werden die Verschlusselemente über der Aussparung 19 zusammengefügt, so entstehen aus den Ausnehmungen kreisförmige Durchtrittsöffnungen 35 für die Elektroden. Die Verschlusselemente 11 können so über der Aussparung 19 entfernt werden, ohne dass die Elektroden demontiert werden müssen .
Zweckmäßig kann über den geschlossen Kanälen 2 und 6 ein nicht dargestellter beheizbarer Oberbau vorgesehen sein, um die Wärmeverluste der Chromoxidabdeckung zu decken.
In Figur 2 ist ein Querschnitt eines Kanals nach Figur 1 gezeigt. Der Kanal besteht aus Seitenwänden 7 und 8, einem Boden 9 und einer Decke 10 aus Chromoxid. Die Decke 10 weist eine Aussparung 19 auf, die durch ein Verschlusselement 11 verschlossen ist. Durch das Verschlusselement tritt eine Elektrode 18 hindurch und erstreckt sich bis unterhalb des Glasstands 17 im Innenraum 16 mit der Glasschmelze 1. Die Bauteile aus Chromoxid sind von einem Isoliermaterial 15 umgeben. Der Boden des Kanals weist eine Schlitzöffnung 12 auf, unter der eine Glasfaserziehdüsenplatte 13 angeordnet ist. Aus dieser treten Glasfasern 14 aus.
In Figur 3 ist ein mit Chromoxid ausgekleideter Kanal 6 aus einem Boden 9 und Seitenwänden 7 und 8 mit einem beheizbaren Oberbau 26 dargestellt, wobei die Elektrode 18 durch den Oberbau 26 geführt wird und im Innenraum 16 des Kanals in die Glasmasse 1 eintritt.
Figur 4 ist eine Elektrode 18a mit einem Kern aus P G M -Werkstoff mit einem Befestigungsflansch
23 aus Inconel oder einem anderen Material mit hohem Nickelgehalt dargestellt. An dem Befesti- gungsflansch 23 sind Befestigungsmittel, z. B. Durchgangsbohrungen durch den Flansch, angeordnet. Zur Stabilisierung kann der Kern 24 aus Vollmaterial bestehen. Alternativ kann der Kern
24 mit einer Bohrung versehen oder auch ein Rohr sein. Auch Molybdän ist als Kernmaterial 24 einsetzbar, allerdings nur mit einer Diffusionssperre (nicht dargestellt) aus AI2O3, Zrθ2 oder ZrSiO4 zu dem Halter aus Inconel.
In Figur 5 ist eine Elektrode 18b mit einem Kern 24 aus Molybdän dargestellt. Zum Schutz vor Oxidation wird das Molybdän an den gefährdeten Bereichen der Elektrode 18b mit einer Schutz- hülse 25 aus Nickel oder einer Nickellegierung ausgestattet. Um unkontrollierbare Diffusion von Molybdän in die Nickel bzw. Nickellegierung der Hülse zu vermeiden, wird eine Barriereschicht aus AI2O3, ZrÜ2 oder ZrSiO4, nicht dargestellt, zwischen der Hülse und dem Kern aufgebracht.
In Figur 6 erkennt man in einer perspektivischen Ansicht eine Duplex-Elektrode 18c im montier- ten Zustand. Sie weist einen Befestigungsflansch 23 aus hochwarmfesten Stahl auf, in den der
Elektrodenstab 24, 24a eingepasst oder eingeschraubt ist. Der vertikale Elektrodenstab 24, 24a ist aus dem bewährten Materialien Molybdän, Wolfram oder einem PGM-Werkstoff hergestellt und ist im oberen Bauabschnitt 24 verjüngt, wobei dieser Teil einen Durchmesser von 5 - 50 mm aufweist. Im unteren Bauabschnitt 24a ist der Elektrodenstab massiver und hat eine Stärke von 10 bis 60 mm.
Am unteren Ende des massiveren Teils des Elektrodenstabs 24a ist ein Gewindezapfen vorgesehen (nicht dargestellt), der den Stromverteiler 27 mit den Stromeinleitungsstäben 28 aufnimmt. Der Stromverteiler 27 weist einen Querschnitt von 0,1 - 25 cm2 oder darüber auf. Der Stromver- teuer 27 kann zylinderförmig, plattenförmig quaderförmig, oder in einer anderen geometrischen Gestaltung ausgeführt sein. Die Längen der Stromeinleitungsstäbe 28 und des Verteilers richten sich nach der Breite des Kanals und liegen typisch im Bereich von 2 bis 500 mm
Das Metall Molybdän wird durch Oxidation zerstört, wenn es Sauerstoff bei Temperaturen ober- halb von 6000C ausgesetzt wird. Zum Schutz vor Oxidation sind alle Bauteile der Elektrode, zumindest wenn sie aus Molybdän hergestellt sind, das heißt, der Elektrodenstab 24, 24a, der Stromverteiler 27, Stromeinleitungsstäbe 28, Stromeinleitungselemente 29a, 29b, 29c und 29d der Elektrode 18c sind mit einer Diffusionssperre 30 beschichtet, beispielsweise mit einer Silizium-Bor-Schicht (z.B. eine SIBOR ® Schicht) oder mit einer Schicht aus AI2O3, ZrÜ2 oder ZrSiO4. Die Schutzdauer dieser Oxidationsschichten reicht zeitlich aus, bis geschmolzenes Glas eine Versiegelung des Molybdäns übernimmt.
Im Bereich der Dreiphasengrenze ist der Einsatz einer isostatisch gepressten Hülse 25 aus Chromoxid vorgesehen. Dieses Material zeigt bei den auftretenden Betriebstemperaturen prak- tisch keine Korrosion. Dementsprechend ist eine aus dichtem Chromoxidmaterial bestehende rohrförmige Hülse 25 mit geringem radialem Spiel zum massereduzierten Abschnitt des Elektrodenstab 24 angeordnet. Das untere Ende der Hülse 25 stützt sich auf eine Stirnfläche 31 zwischen den Abschnitten des Elektrodenstabs 24 und 24a ab und ist dadurch gegen Abrutschen gesichert. In den Ringspalt zwischen der Hülse 25 und dem Elektrodenstab 24, 24a und über die Stirnfläche 31 eindringende Glasschmelz erreicht die Höhe des Glasstandes im Kanal. Die Viskosität der konventionellen Glasfaser-Glasschmelze unter Betriebsbedingungen im Chromoxid Kanal liegt bei ca. 40 - 80 Pa s, so dass in diesem Bereich eine einwandfreie Verglasung stattfin- det.
Das obere Ende der rohrförmigen Hülse 25 aus Chromoxid ist mit einer wenige Zehntelmillimeter dicken Platinbeschichtung 32 auf einer Länge von 10 bis 50 mm oder mehr geschützt. Die Platinschicht 32 wird im Plasmaspritzverfahren aufgetragen. Der beschichtete Bereich 32 der Hülse 25 aus Chromoxid ist mit dem hochwarmfesten Befestigungsflansch 23 über eine Hülse aus PGM- Werkstoff 33 von geringer Wandstärke luftdicht verschweißt, so dass die Hülse 25 aus Chromoxid am oberen Ende luftdicht verschlossen ist. Die Hülse 25 aus Chromoxid kann je nach Erfordernissen von außen und innen beschichtet sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse 25 aus Chromoxid außen und innen von einer Hülse aus PGM-Werkstoff 33 umgeben. Durch diese Konstruktion ist ein wirksamer luftdichter Verschluss zwischen der Chromoxidhülse 25 und dem Elektrodenstab 24 an deren oberen Enden gewährleistet. Etwaige Luft, die zwischen der Hülse 25 aus Chromoxid und dem mit einer Diffusionssperre 30 versehenen Elektrodenstab 24 aus Molybdän einge- schlössen ist, ist schnell verbraucht und verliert damit ihre Wirkung.
In Figur 7 sind an beiden Seiten des Stromverteilers 27 Stromeinleitungsstäbe 28 in einer horizontalen Ebene angeordnet. Sie haben an der Verbindungsstelle mittels Schweißnaht oder durch eine Verschraubung guten elektrischen Kontakt und sorgen so für einen optimalen Stromfluss. Die Stromeinleitungsstäbe 28 weisen eine Stärke von 3 bis 30 mm und mehr auf, wobei sie eine Länge von 2 bis 200 mm, in manchen Ausführungsformen bis 500 mm oder darüber aufweisen können.
Figur 8 zeigt perspektivisch eine Duplex-Elektrode 18c, bei der die Stromeinleitungsstäbe 28 auf einer Seite eines Stromverteilers 27 vertikal zueinander versetzt angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Stromverteiler 27 mit einem Stromeinleitungselement 29c, das als horizontales Blech ausgeführt ist, versehen. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass an beiden Seiten des Stromverteilers 27 Stromeinleitungselemente 29c angeordnet sind. Das Stromeinleitungselemente 29c kann auch direkt mit dem massiveren Abschnitt 24a des Elektro- denstabs verbunden sein.
Figur 9 zeigt perspektivisch eine Duplex-Elektrode 18c, bei der zwei Stromverteiler 27 mit Stromeinleitungsstäben 28 vertikal übereinander angeordnet sind. Figur 10 zeigt den Bereich eines offenen Kanals 6 für schmelzflüssiges Glas, der aus dichtem isostatisch gepresstem Chromoxid Material aufgebaut ist. Beim Düsenziehverfahren von Glasfasern 14 fließt das Glas aus dem Kanal in die unter dem Boden des Kanals installierten - Glasfaserdüsen 13. Am Boden der Düsen 13 befinden sich Lochnippel, aus deren Bohrungen das Glas in Form von Glasfäden 14 austritt. Bei der dargestellten Ausführung sind die luftgekühlten Duplex-Elektroden in einem Kanal 6 aus Chromoxid in einem Abstand zwischen 50 und 800 mm so angeordnet, so dass sie in die geschmolzene Glasmasse eintauchen.
Außerhalb des glasführenden Kanals weisen die Duplex-Elektroden 18c einen Befestigungsflansch 23 und einen dünneren Abschnitt des Elektrodenstabs 24 auf, der durch eine Hülse 25 geschützt ist. Im Aufheizzustand des Kanals betragen die Temperaturen für E-Glas bzw. für borfreies E-Glases ca. 1.300 - 1.4000C, was einer Viskosität von ca. 20 Pa s entspricht. Das untere Ende der Hülse 25 aus Chromoxid taucht zusammen mit dem massiveren Elektrodenab- schnitt 24a in das geschmolzene E- Glas ein. An dem Elektrodenabschnitt 24a erstreckt sich in Querrichtung zu dem glasführenden Kanal 6 der Stromverteiler 27, der quaderförmig ausgeführt ist. Die Stromeinleitungsstäbe 28 sind in Längsrichtung des Kanals und an beiden Selten des Verteilers 27 angeordnet.
An zwei Duplex-Elektroden sind zwei Stromeinleitungsstäbe 28 durch ein Stromeinleitungselement 29b, das als kurzes Verbindungsblech ausgeführt ist, bzw. durch ein Stromeinleitungselement 29a, das als langes Verbindungsblech 29a ausgeführt ist, um die zulässige Stromdichte an den Stromeinleitungsstäben 28 nicht zu überschreiten. In einer anderen Variante sind zwei Stromeinleitungsstäbe 28 durch einen weiteren Typ Stromeinleitungselement 29d verbunden, das als Stab ausgeführt ist, um so dem Elektrodenabbrand entgegenzuwirken.
Die Duplex-Elektroden 18c werden von einer nicht dargestellten Stromquelle, vorzugsweise einer Drei-Phasen-Wechselstromquelle, gespeist, die die Leistung über einen Transformator auf eine Steuerschaltung gibt. Durch die Steuerschaltung können die Heizstrecken unterschiedlich mit Strom versorgt werden. Eine Heizstrecke ist der Abstand zwischen zwei Elektroden 18c. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Elektroden 18c in Reihe geschaltet. Zwecks gleichmäßiger Belastung des Betriebsstromnetzes werden alle drei Netzphasen zur Beheizung herangezogen. Die Beheizung des Drehstromtransformators erfolgt über die Phasen L1 - L2, L2 - L3 und L3 - L1. Die Heizstrecken zwischen den Enden zweier Stromeinleitungsstäbe 28 von sich gegenü- berstehenden Stromverteilern sind durch die Stromverteiler 27 parallel geschaltet, wodurch eine einheitliche Temperaturverteilung in einem gewünschtem Glasvolumen innerhalb des mit Chromoxid ausgekleideten Kanals 6 entsteht. Die Duplex-Elektroden sind in Bezug auf die Platin-Glasfaserziehdüse so angeordnet, dass die Temperatur von in den Düsen 13 befindlicher Glasschmelze durch Veränderung der Heizleistung einer Heizstrecke beeinflusst werden kann. Mit Hilfe eines Thermoelements kann die Temperatur an den Düsen über die elektrische Heizleistung einer entsprechenden Heizstrecke geregelt wer- den.
Obwohl in Figur 10 bestimmte Typen von Duplex-Elektroden in einem Kanal gezeigt sind, sind beliebige Kombinationen von Typen von Duplex-Elektroden wie auch eine Ausführung des
Kanals mit nur einem Typ Duplex-Elektroden in dem Kanal je nach den Gegebenheiten des Kanals sinnvoll. Auch der Abstand der Duplex-Elektroden voneinander muss nicht immer gleichmäßig sein.
Fig. 11 zeigt einen geschlossenen Kanal, der Seitenwände 7 und 8, einen Boden 9 und einer Decke 10 umfasst. Der Boden 9 weist in Längsrichtung des Kanals zueinander beabstandete
Schlitzöffnungen 12 mit darunter angeflanschten Glasfaserziehdüse 13 auf. Jede Düse 13 ist mit
Lochnippeln versehen, durch welche die Glasmasse hindurchströmt und die Glasfasern 14 bildet.
Die Glasmasse füllt den Innenraum 16 des Kanals vollkommen aus. Der Glasstand 17 steht in der Decke 10, durch die die Duplex-Elektrode 18c in die Glasschmelze eintaucht. In Querrichtung zum Kanal 6 erstreckt sich ein Stromverteiler 27, der stabförmig ausgeführt ist und an dem sieben Stromeinleitungsstäbe 28 angeordnet sind.
In der dargestellten Variante betragen der Abstand der rohrförmigen Hülse 25 aus Chromoxid und der Abstand des Stromverteilers 27 zu den Begrenzungen der Chromoxid-Auskleidung 7, 8,
9 und 10 des Kanals 1 mm oder mehr. In einer anderen Variante betragen der Abstand der Hülse
25 und der Abstand des Verteilers 27 zu der Chromoxid-Auskleidung 7, 8, 9 und 10 des Kanals
200 mm oder weniger. .Insbesondere kann in dem mit Glasschmelze beaufschlagten Bereich des
Kanals der lichte Abstand einer Elektrode zu der Kanalwandung mindesten 1 mm, bevorzugt mindestens 5 mm und bis zu 300 mm betragen
Im Hinblick auf die Widerstandsverhältnisse des E-Glases bzw. des borfreien E-Glases und der Chromoxid-Auskleidung ist die Breite des Kanals (A) vorzugsweise so gewählt, dass der Wert (A/B), den man durch dividieren der Breite des Chromoxid-Kanals (A) durch die Länge des Ver- teilers (B) erhält, im Bereich von 1 ,003 bis 40 liegt.
In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Höhe des Chromoxid Kanals 70 mm bis 500 mm. Das Verhältnis der Höhe (C) des Chromoxid Kanals zu der vertikalen Stärke (D) der Elekt- rode (ohne Berücksichtigung des sich vertikal erstreckenden Elektrodenstabes) liegt zwischen 2 und 50
Die Decke 10 aus Chromoxid ist mit Bohrungen 35 versehen, durch die Duplex-Elektroden 18c geführt werden. Der untere Bereich der Bohrung 35 in der Decke 10 ist konisch erweitert, um hier den benötigten Abstand zur Hülse 25 zu erhalten. Der Glasstand 17 steht innerhalb des konischen Teils der Bohrung 35.
Zweckmäßig ist über dem geschlossen Chromoxid-Kanal 6 ein schwach beheizter Oberofen 26 installiert, der bei Betriebstörungen und zur Deckung der Wärmeverluste bereitsteht. In diesem Fall ist die Duplex-Elektrode 18c durch eine Hülse 25 aus Keramik, in dieser Ausführung aus Chromoxid, geschützt. Die oberhalb der Decke 10 aus Chromoxid erforderlichen Brenner 34, haben durch diese Konstruktion keinen Einfluss auf die Glasoberfläche.
Bezugszeichen:
1 Glasschmelze
2 Hauptkanal/-kanäle mit Chromoxidauskleidung
3 PGM Rühranlage
4 Bodenglasablauf
5 PGM Rührer
6 Seitenkanal/-kanäle mit Chromoxidauskleidung
7 Seitenwand
8 Seitenwand
9 Boden
10 Decke
1 1 Verschlusselemente
12 Schlitzöffnung
13 Glasfaserziehdüsenplatte
14 Glasfaser
15 Isolierverkleidung
16 Innenraum
17 Glasstand im Kanal
18 Elektrode
18a Elektrode aus PGM-Werkstoff
18b Elektrode aus Molybdän
18c Duplex-Elektrode
19 Rechteckige Aussparung
20 Elektrischer Widerstand zwischen zwei Elektroden
21 Elektrischer Widerstand Decke/Seite/Boden und von einer Elektroden zur Seiten begrenzung
22 Lichter Elektrodenabstand
23 Befestigungsflansch
24 Elektrodenstab
24a Stärkerer Teil des Elektrodenstabs
25 Chromoxid Hülse
26 Oberofen
27 Stromverteiler
28 Stromeinleitungsstab
29a Stromeinleitungselement (langes vertikales Blech)
29b Stromeinleitungselement (kurzes vertikales Blech)
29c Stromeinleitungselement (horizontales Blech)
29d Stromeinleitungselement (Stab)
30 Diffusionssperre
31 Stirnfläche
32 Platinbeschichtung
33 Hülse aus PGM-Werkstoff
34 Brenner
35 Bohrung, Durchtrittsöffnung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Heizen einer Glasschmelze zur Herstellung von Glasfasern, mit einem Kanal (2, 6), der mindestens einen Boden und Seitenwände für die Aufnahme der Glasschmel- ze(1 ), aufweist und mit Elektroden (18, 18a, 18b, 18c), die durch die elektrisch leitfähige
Wandung des Kanals hindurchgeführt und in die Glasschmelze (1 ) eingetaucht sind für eine elektrische Widerstandsheizung der Glasschmelze , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Elektroden (18, 18a, 18b, 18c), die mit verschiedenen Polen einer Stromquelle verbindbar sind von oben in die Glasschmelze eintauchen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Wandung des Kanals eine Decke des Kanals umfasst, durch welche die Elektroden hindurchgeführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material der Kanalwandung bei einer zur Glasfaserherstellung erforderlichen Temperatur einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der höchstens ein Fünftel des spezifischen elektrischen Widerstandes einer Glasfaserglasschmelze hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material der Kanalwandung Chromoxid ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem lichten Abstand (20) zwischen zwei benachbarten Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) unterschiedlichen Potentials, geteilt durch lichten Abstand (21 ) einer der Elektroden (18, 18a,
18b, 18c) zu einer Wand (7, 8) unterhalb des maximal von Glasschmelze beaufschlagten Niveaus in dem Kanal kleiner als 2,75, bevorzugt kleiner als 1 ,5 und größer als 0,1 ist und/oder der Quotient aus dem Abstand (20) zwischen zwei benachbarten Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) geteilt durch den Abstand einer Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) zu dem Boden (9) kleiner als 3,5, bevorzugt kleiner als 1 ,5 und größer als 0,1 ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aussparung in einer Decke (10) des Kanals (2, 6) eine Durchtrittsöffnung (35) für einen Elektrodenstab bildet oder durch ein oder mehrere Verschlusselemente (11 ) verschlossen ist, wobei ein Verschlusselement (11 ) eine Durchtrittsöffnung (35) für eine Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) aufweist oder ein oder mehrere Verschlusselemente (11 ) beim Verschließen einer Aussparung durch ihre Form miteinander oder mit der Aussparung eine Durchtrittsöffnung (35) für eine Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) bilden, wobei der Querschnitt einer Durchtrittsöffnung dem Außenquerschnitt des hindurchgeführten Elektrodenabschnittes mit Übermaß entspricht, um einen Isolierspalt zu bilden.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Decke (10) des Kanals (6) mit der Glasschmelze (1 ) in Kontakt steht.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) in der Mitte zwischen zwei sich in Längsrichtung des Kanals (2, 6), erstreckenden Seitenwänden (7, 8) positioniert ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanal (6) wenigstens zwei Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) in Längsrichtung des Kanals hintereinander angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mit Glasschmelze beaufschlagten Bereich des Kanals der lichte Abstand einer Elektrode zu der Kanalwandung mindesten 1 mm, bevorzugt mindestens 5 mm und bis zu 300 mm beträgt.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis A/B der Breite (A) des Kanals zu der maximalen Ausdehnung (B) einer Elektrode bzw. eines Stromverteilers (27) einer Elektrode in Breitenrichtung des Kanals (6) zwischen 1 ,003 und 40, insbesondere zwischen 1 ,1 und 4, bevorzugt zwischen 1 ,2 und 2,5 liegt
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis C/D der Höhe (C) des Kanals zu der in vertikaler Richtung gemessenen Stärke (D) einer Elektrode bzw. des Stromverteilers einer Elektrode zwischen 2 und 50, insbesondere zwischen 4 und 30 liegt
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass o- berhalb der Decke des Kanals (2, 6) ein Oberofen (26) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) durch den Oberofen hindurchgeführt ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Decke (10) einer hitzebeständigen Chromoxid-Auskleidung des Kanals (2, 6) eine Durchtrittsöffnung (35) vorgesehen ist, durch die die Elektroden (18, 18a, 18b, 18c), die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, von oben in die Glasschmelze (1 ) eintauchen und die Glasschmelze (1 ) aus E- oder C-Glas homogen beheizen.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Verwendung bei der Herstellung von E- und C- Glasfasern durch Schmelzen von Vormaterial zu einer Glasschmelze (1) gewünschter Viskosität, wobei die Glasschmelze (1 ) über einen Chromoxid-Hauptkanal (2) in einen oder mehrere Seitenkanäle (6) zugeführt wird, die aus dichtem Chromoxid-Material aufgebaut sind, und denen eine Rühranlage (3), in der ein Rührer (5) vorgesehen ist, vorgeschaltet ist, und die Glasschmelze (1 ) zu mindestens einer beheizten Glasfaserziehdüse (13) weitergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer hitzebeständigen Decke (10) des
Hauptkanals (2) aus Chromoxid und der Decke (10) des Seitenkanals (6) aus Chromoxid, die in die Glasschmelze (1 ) eingetaucht sind, eine rechteckige Aussparung (19) vorgesehen ist, durch die die Elektroden (18, 18a, 18b, 18c), die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, von oben in die Glasschmelze (1 ) eintauchen.
17. Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) zum Heizen von geschmolzenem Glas mittels Joulescher Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) einen hochwarm- festen Elektrodenstab (24, 24a) mit einer langgestreckten Form aufweist, der ein Anschlussende und ein Eintauchende aufweist, wobei der Elektrodenstab (24, 24a) von einer oxidati- ons- und hitzebeständigen Chromoxidhülse (25) über einen Teil seiner Länge umgeben ist, die an oder nahe bei dem Anschlussende des Elektrodenstabs (24, 24a) endet.
18. Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) nach Anspruch 17, , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlussende ein Befestigungsflansch (23) angeordnet ist, der Befestigungsmittel für die Befestigung an einem Bauteil aufweist, an dem ein Stromversorgungsanschluss vorgesehen ist.
19. Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Eintauchende des Elektrodenstabs (24, 24a), ein vorzugsweise stab- oder Plattenförmiger elektrisch leitfähiger Stromverteiler (27) angeordnet ist, .
20. Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stromverteiler (27) wenigstens zwei, bevorzugt eine gerade Mehrzahl, wie z. B. zwei, vier oder sechs, stabförmige, elektrisch leitfähige Stromeinleitungsstäbe (28), die sich horizontal, d. h. rechtwinklig zu dem Elektrodenstab erstrecken und parallel und im Abstand zueinander angeordnet sind, und über den Stromverteiler elektrisch leitend verbunden sind.
21. Elektrode nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen stabförmigen Stromverteiler (27) und sich rechtwinklig von diesem erstreckende, ebenfalls stabförmige Stromeinleitstäbe (28) aufweist.
22. Elektrodenanordnung, bestehend aus mindestens zwei Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , die in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) den gleichen Abstand von dem Boden des Kanals haben.
23. Elektrodenanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteiler (27) von zwei benachbarten Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) parallel zueinander ausgerichtet sind.
24. Elektrodenanordnung nach Anspruch 22 oder 23, bei der wenigstens zwei Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) nach einem der Ansprüche 12 bis 16 in einem Kanal nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Stromeinleitungsstab (28) einer Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) zu einem Stromeinleitungsstab (28) einer benachbarten Elektrode (18, 18a, 18b, 18c) fluchtend angeordnet ist.
25. Verfahren zur elektrischen Beheizung einer Glasschmelze (1 ) in einem Kanal, dessen Wandmaterial elektrisch leitfähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei von oben in eine in dem Kanal aufgenommenen Glasschmelze (1 ) eintauchenden Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) eine elektrische Spannung angelegt wird, die einen Stromfluss durch die Glasschmelze (1 ) bewirkt, wodurch diese beheizt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 unter Verwendung von Elektroden bzw. einer Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 bzw. 22-24 durchgeführt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26 zur Herstellung von E- oder C- Glasfasern durch Schmelzen von Vormaterial zu einer Glasschmelze (1 ) gewünschter Viskosität, Zuführung dieser Glasschmelze (1 ) über einen Hauptkanal (2) in einen oder mehrere elektrisch beheizte Seitenkanäle (6), die aus dichtem Chromoxid-Material aufgebaut sind, und Weiterführung dieser Schmelze zu mindestens einer beheizten Glasfaserziehdüse (13), dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene E- oder C-Glas über einen oder mehrere Hauptkanäle (2) aus Chromoxid in einen oder mehrere aus dichtem Chromoxid zugestellte Seitenkanäle (6), denen mindestens eine direkt elektrisch beheizte Rühranlage (3), in der ein Rührer (5) vor- gesehen ist, optional vorgeschaltet ist, und die geschlossen zur Atmosphäre sind, geleitet wird und durch Stromdurchgang mittels durch die Decke (10) aus Chromoxid, die in die Glasmasse (1 ) eingetaucht ist, von oben eingeführte Elektroden (18, 18a, 18b, 18c) elektrisch beheizt wird.
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