DE1226751B - Verfahren und Ofen zum Schmelzen von Glas oder aehnlichen Produkten - Google Patents

Description

iiUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C03b

Deutsche KL: 32 a-5/16

Nummer: 1226751

Aktenzeichen: G 36914 VI b/32 a

Anmeldetag: 26. Januar 1963

Auslegetag: 13. Oktober 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Ofen zum Schmelzen von Glas oder ähnlichen Produkten.

Bekanntlich erfordern die bei hohen Temperaturen betriebenen öfen besonders verarbeitete feuerfeste Materialien, die beispielsweise auf elektrischem Wege geschmolzen werden. Die Hauptaufgabe der Wände aus feuerfestem Material besteht darin, der Wärme und der Korrosion des geschmolzenen Glases Widerstand zu leisten. Um die Wände aus feuerfestem Material in gutem Zustand zu halten, wird ein Wärmeverlust durch diese Wände geduldet, die im allgemeinen nicht wärmeisoliert sind, außer an einigen zweckmäßig ausgewählten Stellen. Es ist außerdem üblich, diese Wärmeabführung zu verstärken, indem die Blöcke aus feuerfestem Material, die in gleicher Höhe lit der Oberfläche des geschmolzenen Glases liegen, ekühlt werden. Die Wärmeverluste werden noch erstärkt durch die zahlreichen Öffnungen für den Durchgang der Brenner, des Gemische der Ausgangsstoffe und der Meßinstrumente.

Um diese erheblichen Wärmeverluste zu vermeiden, wurde bereits daran gedacht, die Energiequelle in die Masse des im Schmelzen begriffenen Glases selbst einzuführen. Diese öfen, beispielsweise elektrisch betriebene Öfen, verringern zwar die Verluste, aber die für das Schmelzen anzuwendenden Temperaturen sind die gleichen wie bei den Öfen, bei denen die Energie von einer außerhalb des Glasschmelzbades liegenden Quelle geliefert wird. Der Wärmeverlust pro Oberflächeneinheit der Wände aus feuerfestem Material bleibt in beiden Fällen im wesentlichen gleich.

Ohne Rücksicht auf die Art der Beheizung der Glasschmelzöfen weisen diese im allgemeinen drei deutlich voneinander getrennte Zonen auf. In der ersten Zone erfolgt das Schmelzen der Ausgangsstoffe, welche in derselben auf die für die zweite Zone, die sogenannte Läuterzone, erforderliche Temperatur gebracht werden. In der zweiten Zone, in welche das geschmolzene Material gelangt, müssen die Glasflußreaktionen beendet werden, insbesondere sollen die physikalische Homogenisierung der Masse und der Austritt der eingeschlossenen Gase erfolgen, die sich in der Masse nicht auflösen können. Um austreten zu können, müssen diese Gase an die Oberfläche des im Schmelzen begriffenen Glases steigen. Um diese Vorgänge zu erleichtern, muß die Masse sehr dünnflüssig sein, d.h., sie muß sich auf einer sehr hohen Temperatur befinden, die höher ist als die zum Schmelzen des Gemischs erforderliche Temperatur und wesentlich höher als die Temperatur, die Verfahren und Ofen zum Schmelzen von Glas
oder ähnlichen Produkten

Anmelder:

Glaverbel, Brüssel

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer und Dr. J. F. Fues,
Patentanwälte, Köm 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:
Emile Plumat, Gilly (Belgien)

Beanspruchte Priorität:

Luxemburg vom 29. Januar 1962 (41168)

das Glas bei der Entnahme und Formgebung haben soll. Die dritte Zone dient im wesentlichen zur Regulierung und thermischen Homogenisierung des geschmolzenen Glases, d. h. zu einer überwachten Abkühlung, die derart ausgeführt wird, daß sich die ganze Masse des geschmolzenen Glases an der Entnahmestelle genau auf der gewünschten Temperatur befindet.

Obwohl das in diesen Öfen verarbeitete Glas eine hohe Qualität aufweist, die aber noch verbessert werden kann, ergibt sich, daß die Wärmebilanz dieser Öfen wenig zufriedenstellend ist, weil sehr große Massen, die einerseits aus den Ausgangsstoffen und dem durch die verschiedenen Zonen hindurchgehenden, im Schmelzen begriffenen Glas und andererseits aus dem sehr große Abmessungen aufweisenden Mauerwerk der Öfen bestehen, auf sehr hohe Temperaturen gebracht werden müssen, die weder für das Schmelzen der Ausgangsstoffe, noch für die Formgebung des geschmolzenen Glases erforderlich sind. Wie bereits erwähnt, erfordern diese sehr hohen Temperaturen die Verwendung besonderer feuerfester Materialien, die bis zur äußersten Grenze ihrer Leistungsfähigkeit beansprucht werden, so daß mit Vorbedacht Wärmeverluste durch Rückstrahlung in Kauf genommen werden müssen, um ihre Lebensdauer auf technisch annehmbare Zeiträume zu verlängern.

Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Glas bekannt, nach welchem beim Schmelzen der Ausgangsstoffe ein Unterdruck erzeugt wird, so daß

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es bei diesem Verfahren nicht erforderlich ist, die rialieh geringerer Qualität ermöglicht, und· anderen Temperatur der Schmelze zwecks Läuterung zu er- seits, das Volumen der: ©fen.· und die Menge des in höhen. Der zur Durchführung dieses Verfahrens denselben umlaufenden geschmolzenen Glases herabdienende Schmelzofen wird elektrisch beheizt. Der zusetzen.

Schmelzraum und der Entnahmeraum dieses Ofens 5 In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Aussind jedoch nicht nach dem Prinzip kommunizieren- führungsformen des Ofens gemäß der Erfindung darder Gefäße ausgebildet. · gestellt.

Gegenstand der-Erfindung ist daher ein Verfahren Fig. 1 zeigt in einem senkrechten Schnitt nach der

zum Schmelzen von Glas oder ähnlichen Produkten Linie I-I der Fig. 2 und

in einem dicht umschlossenen Raum, in dem in jenem io Fig.2 in einem Schnitt nach, der Linie H-II der

Bereich, in welchem das Schmelzen der Ausgangs- F i g. 1 eine erste Ausführungsfonn des Ofens gemäß

stoffe vor sich geht, ein Unterdruck erzeugt und auf- der Erfindung;

rechterhalten wird, so daß die Entgasung der Pro- F i g. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt einer ande-

dukte im-wesentlichen während des Schmelzens und ren Ausführungsform der Erfindung, und

unmittelbar nach dem Schmelzen der Ausgangsstoffe 15 Fig. 4 zeigt in größerem Maßstab einen senkrech-

erfolgt. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeich- ten Schnitt durch eine Beschickungsvorrichtung,

net, daß das geschmolzene Material an einer unter- Bei der Ausführungsform gemäß den F ig. 1 und 2

halb des Badspiegels im Schmelzraum gelegenen besteht der Ofen aus-einem umschlossenen Raum 1,

Stelle aus dem Schmelzraum abgezogen und unter- der durch eine Seitenwand 2, einen Boden 3 und eine

halb des Badspiegels in das in einem Entnahmeraum 20 Decke4 aus feuerfestem.Material begrenzt ist. Die

enthaltene, im wesentlichen unter normalem atmo- Wände ■% 3.. und 4 sind mit einer Schicht 5 aus

sphärischem Druck stehende Schmelzbad eingeführt wärmeisolierendem Material überzogen. Der Ofen

wird. wird durch eine auf die Außenseite aufgebrachte

Eine genaue Einhaltung des atmosphärischen Mörtelschicht .6 abgedichtet.

Drucks im Entnahmeraum ist nicht erforderlich. Bei 25 . Am oberen Ende der durch die Decke 4 gebilder Herstellung spezieller Glaserzeugnisse, z. B. beim · deten Kuppel .7 ist die Beschickungsvorrichtung 8 Herstellen von Glasfasern, kann im Entnahmeraum angeordnet, die aus einem Blech 9 besteht, welches ein Druck herrschen, der etwas höher als der normale die Außenwand der Vorrichtung bildet. Die Vor-Atmosphärendruck ist. In anderen Fällen kann der richtung ist-mit..zwei-Trennwänden 10 und 10· vsr_r Druck im Entnahmeraum auch etwas niedriger als 30 sehen; von. denen jede eine mittlere Öffnung 11 und der Atmosphärendruck sein. . 11' aufweist,, die durch eine Glocke. 12. und 12' ver?

Der Ofen zur Durchführung-des Verfahrens gemäß schließbar sind. Die Stellung der Glocken 12 und 12' der Erfindung weist einen gasdicht umschlossenen ist durch zwei koaxiale Stangen 13 und 13'regelbar. Schmelzraum auf und ist mit einer Einrichtung Die Trennwände 10 und 10' unterteilen die Vorrichzur Erzeugung-eines!Unterdrucks, einer hermetisch 35 tung in den Trichter 14, die mittlere Kammer 15 und schließenden Beschickungseinrichtung, einer elektri- die untere Kammer16, die mit dem umschlossenen sehen Beheizungseinrichtung und einem Verbindungs- Raum 1 in Verbindung steht. Unterhalb der Vorrichb rohr zwischen Schmelz- und Entnahmeraum aus- tung ist ein Verteilerkegel 17 angeordnet,
gestattet, welches den unter Unterdruck stehenden In das untereEnde der Kuppel 7 mündet eine Let Schmelzraum mit: dem im wesentlichen unter nor- 40 tung 18, die den -umschlossenen Raum 1 mit einer malern Atmosphärendruck stehenden Entnahmeraum Vakuumpumpe 19 verbindet. In der Leitung 18 ist verbindet. Der Ofen ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung 20 angeordnet, die gleichzeitig ein Kanal vorgesehen ist, der den unteren Teil des als Feuchtigkeitsabscheider für die Gase dient,
unter Unterdruck stehenden Schmelzraumes mit dem Ein seitlicher Kanal 21 zur Abführung der geunteren Teil des unter normalem Atmosphärendruck 45 schmolzenen Produkte verbindet das untere Ende des stehenden Entnahmeraumes nach Art kommunizie- umschlossenen Raumes mit einem Entnahmeraum 22. render.Gefäße verbindet. . Der umschlossene Raum 1 ist mit elektrischen

Einweiteres-Merkmal des Ofens besteht darin,daß Widerständen 23 und 24 versehen, die aus Drähten

der Boden des Schmelzraumes in horizontaler Rieh- oder Stangen aus einem Material bestehen, das gegen

tung unmittelbar in den Boden.des Kanals und des 50 Korrosion durch die geschmolzenen Stoffe wider-

Entnahmeraumes übergeht. standsfähig ist, wie z.B. Platin, Wolfram oderMolyb-

Der Kanatwird vorzugsweise durch ein Rohr ge- dän. Die Widerstände 23 sind vollständig in die gebildet, das -aus einem gegen Korrosion durch das ge- schmolzenen Stoffe eingetaucht, während die Widerschmolzene Material widerstandsfähigen Metall be- stände 24 teilweise eingetaucht sind. Die Widerstände steht und am einströmseitigen Ende mit einem Flansch 55 sind durch Stromverteilungskabel 26 und 26' an versehen, ist, der mit der Außenseite der aus feuer- die Klemmen1L5- einer elektrischen Stromquelle anfestem Material bestehenden Wand des Schmelz- geschlossen.

raurnes gasdicht verbunden ist. Das den seitlichen Während des Betriebs des Ofens werden die Wider-Abführungskanal -bildende Metallrohr ist ferner von stände 23 und 24 durch den hindurchgehenden Strom einem: Metallmantel umschlossen, dessen Durchmes- 60 auf hohe Temperaturen gebracht und geben die ser wesentlich größer ist als jener des Rohres. Außer- Wärme an die im umschlossenen Raum! befinddem ist der Raum zwischen dem Rohr und dem Man- liehen geschmolzenen Stoffe ab. Die Pumpe 19 saugt telmit wärmeisolierendem Material gefüllt. die in der Kuppel 7 enthaltenen Gase ab und hält

-Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht dadurch in derselben einen Druck aufrecht, der nied-

einerseits, die sehr hohen Temperaturen auf niedri- 65 riger ist als der atmospärische Druck und der so

gere Temperaturen zu senken, was die Lebensdauer gering als möglich ist. Die zu verglasenden Stoffe

der feuerfesten Materialien beträchtlich verlängert werden in den Trichter 14 der Beschickungsvorrich-

öder sogar die Verwendung von feuerfesten Mate- tung 8 geschüttet. Durch Anheben der Glocke 12 ge-·

Claims (1)

1. 5 6

   langen diese Stoffe in die Kammer 15, aus welcher In Fig.4 sind das obere Ende des Ofens und die sie in die Kammer 16 und von dort in den umschlos- Beschickungsvorrichtung in größerem Maßstab darsenen Raum 1 gelangen, wenn die Glocke 12' an- gestellt. Die Platte 32 ist mit einer ringförmigen gehoben wird, nachdem die Glocke 12 gesenkt wor- Rippe 48 versehen, die in eine Nut 48' eingreift, den ist. Die Glocken werden mittels der Stangen 13 5 welche in der Wand 2 ausgebildet und mit einer eine und 13' bewegt, die mit (nicht dargestellten) Steuer- Dichtung bildenden Verbindung gefüllt ist. Auf der Organen verbunden sind. Die zu verglasenden Stoffe Platte 32 ist die Beschickungsvorrichtung 8 befestigt, werden durch den Verteilerkegel 17 auf den Quer- die aus einer metallischen Umhüllung 49 besteht, schnitt des Schmelzraumes verteilt und fallen nach welche die Kammer 50 bildet. Oberhalb dieser Kamunten, um auf der Oberfläche 28 der im umschlos- ₁₀ mer ist ein Trichter 51 mit einer Verschlußglocke 52 senen Raum 1 enthaltenen geschmolzenen Stoffe eine angeordnet. Am unteren Ende ist die Kammer mit Schicht 27 zu bilden. Infolge des in der Kuppel 7 einer Dosierscheibe 53 versehen, die von einer Welle herrschenden Unterdrucks liegt das Niveau 28 der im 54 getragen und in Drehung versetzt wird, welche umschlossenen Raum 1 enthaltenen geschmolzenen von einem Motor 55 unter Zwischenschaltung eines Stoffe wesentlich höher als das Niveau 29 im Ent- 15 Untersetzungsgetriebes 56 angetrieben wird. Die Donahmeraum 22. Die zu verglasenden Stoffe schmel- sierscheibe 53 wirkt mit einer Ablenkschaufel 57 zuzen fortschreitend in Berührung mit den geschmol- sammen, deren Stellung mittels der Kurbel 58 und zenen Stoffen, und eine entsprechende Menge der der Achse 59 regelbar ist. Schließlich ist die Kamgeschmolzenen Stoffe wird durch den Kanal 21 in mer durch eine Leitung 60 mit einer (nicht dargestellden Entnahmeraum 22 abgeführt, aus welchem das ₈o ten) Vakuumpumpe verbunden.
   Glas entnommen wird, um verarbeitet zu werden. Die Wirkungsweise dieses Ofens ist im Prinzip

   Man kann nur die Widerstände 23 verwenden, die jener des vorstehend beschriebenen Ofens analog. Sie in die Masse der geschmolzenen Stoffe eingetaucht unterscheidet sich jedoch durch bestimmte Besondersind, aber es ist häufig vorteilhaft, auch von den heiten, die sich insbesondere aus der wesentlich grö-Widerständen 24 Gebrauch zu machen, welche die 25 ßeren Höhe des umschlossenen Raumes 1 ergeben, geschmolzenen Stoffe erhitzen und gleichzeitig die so daß nur ein Teil desselben mit den geschmolzenen Schicht 27 der zu verglasenden Stoffe. Dadurch, daß Stoffen gefüllt ist und die Schmelzwanne 61 bildet, diese Schicht wenigstens an einigen Stellen geschmol- während der obere Teil von beträchtlicher Höhe eine zen wird, verhindert man, daß diese Schicht eine Kolonne 62 bildet. Die durch die Beschickungs-Kruste bildet. 30 vorrichtung 8 zugeführten zu verglasenden Stoffe

   F i g. 3 veranschaulicht eine andere Ausführungs- treffen in dieser Kolonne auf die heißen Gase, die form des Ofens gemäß der Erfindung. Der umschlos- von den im Schmelzen begriffenen Stoffen freisene Raum 1 des Ofens wird durch eine Wand 2 und gegeben werden, und erhitzen sich auf Kosten dieser einen Boden 3 aus feuerfestem Material gebildet. Die Gase, woraus sich eine erhebliche Wärmeersparnis äußere Seitenwand des Ofens wird durch eine Blech- 35 ergibt. Die Kolonne 62 kann jedoch auch zum Vorverkleidung 30 gebildet. Der Raum zwischen dieser wärmen der Ausgangsstoffe mittels der elektrischen Blechverkleidung und der Wand 2 ist mit wärme- Widerstände 63 benutzt werden, die zwischen den isolierendem Material 31 gefüllt. Der Ofen ist am Stromzuführungsschienen 64 angeordnet sind, welche oberen und am unteren Ende durch Metallplatten durch die Wand des umschlossenen Raumes hin-32 und 33 geschlossen, die an der Blechverkleidung 40 durchgehen.

   30 befestigt sind. Die Verbindungen 34 zwischen den Die zu verglasenden Stoffe werden dem Ofen in Platten 32, 33 und der Blechverkleidung 30 sind mit kontinuierlicher Weise durch die Drehung der Do-Dichtungen versehen, die beispielsweise aus Blei oder sierscheibe 53 zugeführt, die mit der Wirkung der Asbest bestehen. Ablenkschaufel 57 kombiniert ist. Die Menge der

   Der Ofen ist mit Elektroden 35 versehen, die auf 45 dem Ofen zugeführten Stoffe wird geregelt, indem den Kabeln 36 befestigt sind, welche durch die Sei- entweder die Drehzahl der Dosierscheibe 53 vertenwände hindurchgehen und welche durch Kabel- ändert oder die Stellung der Ablenkschaufel 57 mitschuhe 37 mit den Stromzuführungskabeln 38 ver- tels der Kurbel 58 eingestellt wird. Überdies wird bunden sind. In das obere Ende des Ofens mündet eine einleitende Entgasung der Ausgangsstoffe beeine Leitung 18, welche den umschlossenen Raum 1 50 wirkt, indem in der Kammer 50 dadurch ein Untermit einer (nicht dargestellten) Vakuumpumpe ver- druck erzeugt wird, daß die in der Kammer enthalbindet, die aber jener gemäß F i g. 1 analog ist. tene Luft durch die Leitung 60 abgesaugt wird.

   In der Nähe des unteren Endes des umschlossenen

   Raumes 1 ist in der Wand 2 aus feuerfestem Ma- Patentansprüche:

   terial eine Öffnung 39 ausgespart, gegen welche der 55

   Flansch 41 eines Rohres 40 anliegt, der mittels einer 1. Verfahren zum Schmelzen von Glas oder

   gasdichten Verbindung 42 befestigt ist. Das Rohr 40 ähnlichen Produkten in einem dicht umschlos-

   besteht aus einem Metall, das der Korrosion durch senen Raum, in dem in jenem Bereich, in wel-

   die geschmolzenen Produkte Widerstand leistet, z. B. chem das Schmelzen der Ausgangsstoffe vor sich

   aus Platin, Wolfram oder Molybdän. Das Rohr, 'das 60 geht, ein Unterdruck erzeugt und aufrechterhal-

   außen durch eine Glasschicht 43 geschützt ist, tritt ten wird, so daß die Entgasung der Produkte im

   durch eine öffnung 44 in den Entnahmeraum 22 ein. wesentlichen während des Schmelzens und un-

   Eine Schicht 45 aus wärmeisolierendem Material, die mittelbar nach dem Schmelzen der Ausgangs-

   das Rohr 40 zwischen dem Ofen und dem Entnahme- stoffe erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

   raum 22 umgibt, wird durch eine Blechverkleidung 65 daß das geschmolzene Material an einer unter-

   46 an ihrem Platz gehalten. Außerdem kann zwischen halb des Badspiegels im Schmelzraum gelegenen

   dem Rohr 40 und der Blechverkleidung 30 eine Dich- Stelle aus dem Schmelzraum abgezogen und

   tungsverbindung 47 vorgesehen sein. unterhalb des Badspiegels in das in einem

   Entnahmeraum enthaltene, im wesentlichen unter normalem atmosphärischem Druck stehende Schmelzbad eingeführt wird.

   2. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem gasdicht umschlossenen Schmelzraum, der mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks, einer hermetisch schließenden Beschickungseinrichtung, einer elektrischen Beheizungseinrichtung und einem Verbindungsrohr zwischen Schmelz- und Entnahmeraum ausgestattet ist, welches den unter Unterdruck stehenden Schmelzraum mit einem im wesentlichen unter normalem Atmosphärendruck stehenden Entnahmeraum verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kanal (21; 40) vorgesehen 15-ist, der den unteren Teil des unter Unterdruck stehenden Schmelzraumes (1) mit dem unteren Teil des unter normalem Atmosphärendruck stehenden Entnahmeraumes (22) nach Art kommunizierender Gefäße verbindet. 20-

   3. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (3) des Schmelzraumes

   in horizontaler Richtung unmittelbar in den Boden des Kanals (21) und des Entnahmeraumes (22) übergeht (Fig. 1).

   4. Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch ein Rohr (40) gebildet ist, das aus einem gegen Korrosion durch das geschmolzene Material widerstandsfähigen Metall besteht, und am einströmseitigen Ende mit einem Flansch (42) versehen ist, der mit der Außenseite der aus feuerfestem Material bestehenden Wand des Schmelzraumes (1) gasdicht verbunden ist (F i g. 3).

   5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den seitlichen Abführungskanal bildende Metallrohr (40) von einem Metallmantel (46) umschlossen ist, dessen Durchmesser wesentlich größer ist als jener des Rohres (40), und daß der Raum zwischen dem Rohr und' dem Mantel mit wärmeisolierendem Material (45) gefüllt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Französische Patentschrift Nr. 902 377.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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