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Ofen mit einer Schmelzwanne zum Schmelzen eines verglasbaren Gemisches
Die Erfindung betrifft einen Ofen mit einer Schmelzwanne zum Schmelzen eines verglasbaren
Gemisches und mit einer vertikal angeordneten Wärmeaustauschkolonne zum Vorwärmen der verglasbaren
Ausgangsstoffe durch Entzug der Wärme aus den aus der tiefer als die Wärmeaustauschkolonne gelegenen
Schmelzzone austretenden und im Gegenstrom zu den herabfallenden Ausgangsstoffen durch die Wärmei austauschkolonne nach oben abziehenden heissen Rauchgasen.
In Öfen dieser Art kann den Rauchgasen während des Abströmens durch den Ofenschacht durch die
Ausgangsstoffe umsomehr Wärme entzogen und dem Ofenbetrieb unmittelbar, also praktisch verlustfrei, wieder zugeführt werden, je grösser der Temperaturunterschied zwischen den Rauchgasen und den durch diese fallenden Ausgangsstoffen ist.
In den bekannten Öfen der beschriebenen Art werden die durch den Ofenschacht nach unten fallenden
Ausgangsmaterialien nicht nur durch Wärmeaustausch mit den nach oben abziehenden heissen Rauchgasen, sondern bis zu einer beträchtlichen Höhe oberhalb des Schmelzbadspiegels auch durch die von den ge- schmolzenen Materialien in der Schmelzwanne nach oben abgestrahlte Wärme direkt stark erhitzt, wo- durch der Temperaturunterschied zwischen den Ausgangsstoffen und den Rauchgasen beträchtlich ver- mindert wird.
Die Ausgangsstoffe können daher den Rauchgasen nur einen relativ kleinen Teil ihres
Wärmeinhaltes entziehen, so dass die Rauchgase bei ihrem Austritt aus dem Ofen noch eine beträcht- liche Wärmemenge enthalten, die entweder zur Gänze verlorengeht oder nur auf dem Umweg über ausser- halb des Ofens liegende Wärmerückgewinnungseinrichtungen zurückgewonnen werden kann, wobei natürlich
Verluste nicht vermieden werden können.
Durch die von den geschmolzenen Materialien in der Schmelzwanne nach oben abgestrahlte Wärme werden aber ausserdem die Wände des Rauchgasabzugsschachtes bis zu grosser Höhe stark erhitzt. Ein Teil dieser Wärme geht durch Abstrahlung von diesen Wänden nach aussen verloren, und der Rest dieser Wärme wird von den Wänden nach innen auf die durch den Schacht fallenden Ausgangsstoffe gestrahlt, wodurch diese noch stärker vorerhitzt werden und der Wärmeaustausch mit den Rauchgasen noch weiter ver- schlechtert wird.
Die Erfindung zielt darauf ab, einen Ofen der einleitend beschriebenen Art so auszubilden, dass die dem Ofen zugeführte Wärmeenergie ohne komplizierte und mitverlust arbeitendewärmeiückgewinnungs- einrichtungen praktisch vollständig direkt im Ofenbetrieb ausgenützt werden kann.
Gemäss der Erfindung wird dieses Ziel im wesentlichen dadurch erreicht, dass bei einem Ofen der einleitend angegebenen Art oberhalb der Schmelzwanne zum Abfangen der von den geschmolzenen
Materialien in Richtung zur Wärmeaustauschkolonne abgestrahlten Wärme ein im wesentlichen waag- rechter, aus feuerfestem Material bestehender Schirm angeordnet ist, dessen Unterseite als Reflexions- fläche zum Rückstrahlen dieser Wärme gegen das geschmolzene Material in der Schmelzwanne ausge- bildet ist.
Durch den oberhalb der Schmelzwanne angeordneten Schirm wird die von den geschmolzenen
Materialien in die Vorwärmzone abgestrahlte Hitze abgefangen und in die Schmelzwanne reflektiert, welche die geschmolzenen Materialien enthält. Auf diese Weise werden mehrere Vorteile erzielt. Einer- seits wird die Temperatur der Wände der Vorwärmzone verringert, und infolgedessen werden auch die
Wärmeverluste über diese Wände herabgesetzt. Anderseits wird gewährleistet, dass das Anwärmen des
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Gemisches nahezu ausschliesslich durch die in den Rauchgasen enthaltene Wärme erfolgt, und es wird auf diese Weise die bestmögliche Wiedergewinnung dieser Wärme erzielt.
Schliesslich wird die den ge- schmolzenen Materialien durch Abstrahlung entzogene Wärmemenge durch Reflexion der Strahlung an der Unterseite des Schirmes der Schmelze wieder zugeführt, so dass diesen Materialien weniger Wärme als bisher zugeführt zu werden braucht, um die für die Verarbeitung derselben erforderliche Temperatur aufrechtzuerhalten.
Der Schirm kann aus einem einzigen Teil bestehen, der mit einer Öffnung für den Durchgang der
Rauchgase und des Gemisches versehen ist. Vorteilhaft besteht jedoch der Schirm aus mehreren getrennten
Teilen, die in verschiedenen Höhen angeordnet sind und einander mit ihren freien Randteilen teilweise ) überdecken. Zwischen den verschiedenen Teilen ist ein zickzackförmiger Durchlass vorgesehen, der den
Rauchgasen und dem Gemisch ermöglicht, den Schirm zu passieren, während die von den geschmolzenen
Materialien in der Schmelzwanne ausgehende Strahlung aufgefangen wird.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung ist die Schmelzwanne, welche die geschmolzenen
Materialien enthält, in seitlicher Richtung relativ zur Wärmeaustauschkolonne versetzt und von einem i Schirm überdeckt, der an der Aussenseite der Vorwärmkolonne angeordnet ist, wobei die Vorwärmkolonne und die Schmelzwanne durch einen seitlichen Durchlass miteinander verbunden sind, der am oberen Ende der vom Schirm überdeckten Schmelzwanne und am unteren Ende der Vorwärmkolonne liegt. In der Vor- wärmkolonne kann hiebei ausserdem in der vorstehend beschriebenen Weise ein Schirm angeordnet werden, der auch noch die von der Schmelzwanne herkommende indirekte Strahlung auffängt.
Auch bei dieser Anordnung ermöglicht ebenso wie bei der vorhergehenden die Verbindungsöffnung zwischen den beiden
Teilen des Ofens den Durchgang der Rauchgase und des Gemisches. Diese Verbindungsöffnung ist jedoch derart angeordnet, dass die Strahlung der. Masse der geschmolzenen Materialien nicht hindurchgehen kann, um das in der Austauschkolonne fallende Gemisch zu erhitzen.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist die der geschmolzenen Masse in der Schmelz- wanne zugekehrte Seite des aus feuerfestem Material bestehenden Schirmes mit einer Schicht aus einem
Material mit hohem Reflexionsvermögen überzogen, beispielsweise mit einem Edelmetall, wie Platin.
Durch diese Ausbildung wird die auf die geschmolzenen Materialien reflektierte Wärmemenge noch er- höht, und es wird eine übermässige Erhitzung des reflektierenden Schirmes vermieden.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1 und 2 zwei beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsge- mässen Ofens im Längsschnitt dargestellt.
Der Ofen gemäss Fig. 1 besteht aus einem Mantel 1 aus feuerfestem Material, der im unteren Teil die Schmelzwanne 2 und oberhalb derselben die Wärmeaustauschkolonne 3 bildet. Am oberen Ende der
Kolonne 3 befindet sich die Einfüllöffnung 4 des Ofens, die durch eine Klappe 5 verschlossen ist. Etwas unterhalb der Öffnung 4 ist eine Öffnung 6 vorgesehen, durch welche die aus dem Ofen austretenden
Rauchgase in den Schornstein abgeführt werden. Die Ausgangsmaterialien, welche das verglasbare Gemisch bilden, werden durch die Öffnung 4 in den Ofen eingeführt und fallen durch die Kolonne 3 in dieSchmelz- wanne 2, in welcher sie eine Masse 8 des geschmolzenen Glases bilden, das durch den Kanal 9 abgeführt wird. Die Schmelzwanne 2 ist mit Brennern 10 versehen, durch welche brennbare Gase in das ge- schmolzene Glas 8 eingeblasen werden.
Die Gase steigen dann in der Kolonne 3 nach oben, wobei sie die fallenden Körner des Gemisches erhitzen und schliesslich durch die Öffnung 6 in den Schornstein ab- geführt werden.
Gemäss der Erfindung ist im oberen Teil des Schmelzwanne oberhalb der Masse 8 des geschmolzenen
Glases ein Schirm 11 aus feuerfestem Material angeordnet, der auf einen Teil des Querschnitts des Ofens beschränkt ist, so dass ein Durchlass 12 für den Durchgang der Rauchgase und des Gemisches frei bleibt.
Vorzugsweise ist in geringem Abstand oberhalb des Schirmes 11 ein ähnlicher Schirm 13 angeordnet, der aber entgegengesetzt gerichtet ist, so dass der Schirm 13 den Durchlass 12 überdeckt und der Durchlass 14 neben dem Schirm 13 sich in senkrechter Richtung oberhalb des Schirmes 11 befindet. Durch diese An- ordnung wird für die Rauchgase und die Kolonne des Gemisches eine Verbindung zwischen der Schmelz- wanne 2 und der Kolonne 3 hergestellt, die aus den Durchlässen 12 und 14 und aus dem zwischen den
Schirmen 11 und. 13 liegenden Kanal 15 besteht.
Die von der Glasmasse 8 herkommende Strahlung wird durch die beiden Schirme 11 und 13 vollständig aufgefangen und auf die Glasmasse reflektiert. Die
Schirme sind auf. der Oberseite mit einer geböschten Ansammlung 16 des Gemisches bedeckt.
Eine abgeänderte Ausführungsform des Ofens ist in Fig. 2 dargestellt, in welcher gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen sind. Gemäss Fig. 2 sind die Schmelzwanne 2 und die Kolonne 3 nicht in der gegenseitigen Verlängerung angeordnet, vielmehr ist die Schmelzwanne 2 relativ zum unteren Ende der Kolonne 3. in seitlicher Richtung versetzt. Die Schmelzwanne 2 wird von einem
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Gewölbe 17 überdeckt, welches den reflektierenden Schirm bildet, während die Kolonne 3 am unteren
Ende durch eineBodenwand 18 abgeschlossen ist, wobei das Gewölbe 17 und die Bodenwand 18 einen Teil des Ofenmantels 1 bilden. Das obere Ende der Schmelzwanne 2 ist mit dem unteren Ende der Kolonne 3 durch einen Durchlass 19 verbunden, der den Körnern des Gemisches und den Rauchgasen als Durchgang dient.
Auch bei dieser Anordnung wird die Strahlung der Masse 8 des geschmolzenen Glases durch das
Gewölbe 17 aufgefangen und auf die Masse 8 reflektiert. Diese Anordnung wird noch verbessert, wenn in der Nähe des unteren Endes der Austauschkolonne 3 ein Schirm 11 angeordnet ist. Dieser Schirm fängt dann auch noch eine allenfalls aus der Schmelzwanne 2 in die Kolonne 3 gerichtete indirekte Strahlung auf und verhindert ausserdem die Verstopfung des Durchlasses 19 durch das Gemisch, das sich auf der Bodenwand 18 ansammelt.
Gemäss einer sehr vorteilhaften Anordnung werden die Unterseiten 20 der Schirme 11,13 oder des
Gewölbes 17 mit einer Schicht aus einem Material mit hohem Reflexionsvermögen überzogen. Als solches wird beispielsweise ein Edelmetall verwendet, wie Platin. Dadurch wird die auf die Masse 8 reflektierte
Wärmemenge vermehrt und anderseits die Erhitzung der Schirme oder des Gewölbes verringert sowie auch die Wärmemenge herabgesetzt, die durch das Gewölbe 17 verloren geht.
Die Erfindung ist nicht auf diedargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen be- schränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ofen mit einer Schmelzwanne zum Schmelzen eines verglasbaren Gemisches und mit einer vertikal angeordneten Wärmeaustauschkolonne zum Vorwärmen der verglasbaren Ausgangsstoffe durch
Entzug der Wärme aus den aus der tiefer als die Wärmeaustauschkolonne gelegenen Schmelzzone aus- tretenden und im Gegenstrom zu den herabfallenden Ausgangsstoffen durch die Wärmeaustauschkolonne nach oben abziehenden heissen Rauchgasen, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Schmelzwanne (2) zum Abfangen der von den geschmolzenen Materialien (8) in Richtung zur Wärmeaustauschkolonne (3) abgestrahlten Wärme ein im wesentlichen waagrechter, aus feuerfestem Material bestehender Schirm (11,13, 17) angeordnet ist, dessen Unterseite (20) als Reflexionsfläche zum Rückstrahlen dieser Wärme gegen das geschmolzene Material (8) in der Schmelzwanne (2)
ausgebildet ist.