-
Elektrischer Ofen zur Herstellung von Glas und ähnlichen Stoffen Die
vorliegende Erfindung bezieht sich 'auf die Herstellung von Glas und ähnlichen Stoffen
in Ofen, in welchen die Masse mittels hindurchgeleiteten elektrischen Stroms erhitzt
wird. Sie bezieht sich insbesondere auf fortlaufend arbeitende Wannenöfen, in welchen
sich die Masse von einer an einem Ende befindlichen Beschickungsöffnung zu einer
am anderen Ende vorgesehenen Entnahmeöffnung bewegt.
-
In derartigen Ofen benutzt man zur Einführung des Stroms in das Massebad
Elektroden in Form von geraden Stäben, die auf der Bewegungsbahn des Glases angeordnet
sind, die Seitenwände des Ofens durchsetzen und von den Wänden aus mit dem Glasbad
in Berührung stehen. Da diese Elektroden quer zum Ofen angeordnet sind, gestatten
sie es. den Strom in dem Glasbad nach in der Längsrichtung des Ofens verlaufenden
Linien zu führen und in dein Glasbad genau begrenzte Heizzonen zu schaffen, die
sich zwischen den Seitenwänden des Ofens und den Querlinien bildenden Elektroden
befinden.
-
In vielen Fällen ist es erwünscht, in der Heizzone, während sie sich
von einer zur anderen Seitenwand des Ofens erstreckt, in einem bestimmten Bereich
dieser Zone eine stärkere Erhitzung zu erzeugen, beispielsweise in dem von den Seitenwänden
entfernten mittleren Bereich oder auch umgekehrt in dem Bereich nahe den Wänden.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Elektrodenanordnung, die es gestattet,
dieses Ziel ztt erreichen. d. h. unter anderem eine Regelung der Verteilung
der
elektrischen Energie in der Querrichtung des Ofens vorzunehmen.
-
Die Erfindung besteht darin, daß wenigstens zwei der Elektroden, zwischen
denen der elektrische Strom fließt, so angeordnet sind, daß ihre Achsen sich nicht
treffen und daß sie zueinander solche Lagen einehmen und solche Längenabmessungen
haben, daß man zu ihnen gemeinsame Senkrechten nur auf einem begrenzten Teil ihrer
Länge ziehen kann.
-
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Elektroden
parallel zueinander je durch entgegengesetzte Wände unterhalb der Badoberfläche
in das Bad hinein, wobei die Länge jeder Elektrode in Projektion auf eine Senkrechte
zu den genannten Wänden kleiner und die Summe der beiden Projektionen größer als
die Breite des Ofens zwischen diesen Wänden ist.
-
Bei dieser Anordnung reicht keine der Elektroden von der sie tragenden
Wand bis zu der gegenüberliegenden Wand, jedoch liegen beide Elektroden, abgesehen
von dem Bereich in der Nähe der beiden Ofenwände, einander gegenüber. Infolgedessen
fließt der Strom vor allem in der mittleren Zone, wo die Elektroden sich gegenüberliegen.
In diesem Bereich ergibt sich demnach eine Konzentrierung von Hitze, während die
entwickelte Hitze in der Nähe der beiden Wände weniger stark ist. Da die Summe der
Längen der Elektroden in der Breitenrichtung des Ofens betrachtet größer als diese
Breite ist, überdecken sich die beiden Elektroden in Richtung der parallel zu den
Wänden stattfindenden Bewegung des Glases derart, daß die Elektroden als Ganzes
für diese Glasbewegung eine körperliche Sperre bilden, deren Wirkung sich Tiber
die ganze Breite des Ofens erstreckt. Man erhält auf diese Weise eine ähnliche Wirkung,
wie sie bei Elektroden eintritt, die sich über die ganze Breite des Ofens von einer
Wand zur anderen erstrecken.
-
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung sind wenigstens zwei
Elektroden in nicht parallelen, sich nicht treffenden Richtungen angeordnet, wobei
diese Elektroden in das Glasbad durch Öffnungen eingeführt sind, die sich unterhalb
der Badoberfläche in der gleichen Seitenwand oder in verschiedenen Seitenwänden
des Ofens befinden.
-
Auf diese Weise erhält man eine Elektrodenanordnung, bei der sich
der Abstand der Elektroden von einer zur anderen Ofenwand ändert und am kleinsten
an der Stelle der gemeinsamen Senkrechten der beiden Elektroden ist. Infolgedessen
fließt der elektrische Strom am leichtesten in dem Bereich des Bades, wo sich diese
gemeinsame Senkrechte befindet, d. h. er fließt dort leichter als in den anderen
zwischen diesen Elektroden liegenden Bereichen, wodurch es möglich ist, die gewünschte
Verstärkung der Heizwirkung zu erzielen. Soll die Wärmeentwicklung im mittleren
Teil des Ofens am stärksten sein, so ordnet man die Elektroden so an, daß ihre gemeinsame
Senkrechte sich in diesem mittleren Teil befindet.
-
Im nachstehenden sind einige beispielsweise Ausführungsformen von
Elektrodenanordnungen gemäß der Erfindung an Ofen zur Herstellung von Glas unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
-
In den Zeichnungen zeigt Abb. i eine Teildraufsicht und Abb. 2 einen
senkrechten Schnitt durch eine erste Anordnung mit parallelen Elektroden nach Linie
II-II der Abb. i, Abb.3 eine Draufsicht eines ganzen Ofens mit erfindungsgemäß angeordneten
parallelen Elektroden, Abb.4 eine Teildraufsicht einer anderen Ausführung, Abb.5
eine Teildraufsicht und Abb.6 einen senkrechten Schnitt durch eine weitere Ausführung
nach Linie VI-VI der Abb. 5, Abb. 7 eine Teildraufsicht einer Anordnung, bei der
die Elektroden waagerecht und parallel zueinander, aber geneigt zu den Seitenwänden
des Ofens liegen, Abb. 8 einen senkrechten Schnitt einer Anordnung, bei der die
Elektroden zueinander geneigt sind, aber in senkrechten, rechtwinklig zu den Ofenwänden
stehenden Ebenen liegen, Abb. 9 eine Teildraufsicht und Abb. io einen Schnitt der
Vorrichtung nach Linie I1-I1 der Abb.9, gemäß welcher die Elektroden die gleiche
Ofenwand durchsetzen, Abb. i i eine Teildraufsicht und Abb. 12 einen senkrechten
Schnitt einer Vorrichtung nach Linie NI-1I der Abb. i i, bei welcher die Elektroden
waagerecht, aber auf verschiedenen Höhen und in verschiedenen Richtungen zur Ofenwand
liegen.
-
In den Abb. i und 2 bezeichnet i das Glasbad, 2 und 3 die einander
gegenüberliegenden beiden Seitenwände und 4 und 5 zwei Elektroden, die sich in das
Bad hinein erstrecken und von denen die eine durch die Wand 2 und die andere durch
die Wand 3 geht, wobei beide Elektroden in einer waagerechten Ebene nahe der Oberfläche
des Bades liegen. Die Elektroden, die bei der dargestellten Ausführung senkrecht
zu den Wänden 2 und 3 stehen, haben eine Länge, die kleiner ist als die Breite L
oder der Abstand zwischen den Wänden. Hieraus ergibt sich, daß jede Elektrode von
der sie tragenden Wand des Ofens nicht bis zur gegenüberliegenden `'Fand reicht
und das Bad in der Nähe der beiden Wände wenn nicht ohne Stromdurchgang, so doch
nur ein Bereich geringen Stromdurchganges ist, während andererseits der mittlere
Bereich unter der Einwirkung beider Elektroden steht und dort deshalb fast der gesamte
Strom durchgeht. Man erhält also in der mittleren Zone eine Konzentration des von
den Elektroden durch das Glasbad geführten Stromes.
-
Betrachtet man die Projektion a-b der Elektrode :4 und die entsprechende
Projektion c-d der Elektrode 5 auf eine zu den Wänden 2 und 3 senkrechte Richtung,
so ergibt sich, daß erfindungsgemäß ab + cd > List, d. h. daß die Länge einer
jeden Elektrode in der Breitenrichtung des Ofens
größer als der
Teil des Ofens ist, den die andere Elektrode nicht durchquert. Es ist also ab >
cc' und cd > bb'. Ein in Richtung des Pfeiles f parallel zu den `'Fänden
sich bewegender Glasstrom trifft demnach wenigstens auf die Elektrode 4, wenn der
betreffende Glasstrom sich zwischen a und b befindet, und auf die
Elektrode 5, wenn er zwischen b und b' liegt. Die Elektroden überdecken
sich also in der Richtung des Pfeiles f und bilden für das auf ihrer Höhe befindliche
Glas eine körperliche Sperre.
-
In dem in der Zeichnung dargestellten Fall, in welchem sich die Elektroden
in der Nähe der freien Oberfläche des Bades befinden, entsteht also für die oberen
Schichten des Glasbades ein körperliches Hindernis, d. h. also für die Schichten,
in denen sich bekanntlich je nach den Umständen zufolge des geringeren spezifischen
Gewichtes entweder verglasbare noch nicht völlig geschmolzene Stoffe oder geschmolzenes,
aber noch nicht geläutertes Glas ansammeln. Die Elektroden halten also das Glas
in der von ihnen eingenommenen Zone fest, bis seine Schmelzung oder Läuterung vor
sich gegangen ist.
-
In der einen Wannenofen darstellenden Abb.3 bezeichnen i das Glasbad,
2 und 3 die Seitenwände und 6 und 7 die Endwände. Die zu verglasenden Stoffe 9 werden
durch die Öffnung 8 der Wand 6 eingebracht, und das fertige Glas wird durch die
Öffnungen t o der Wand 7 entnommen. Es ist ein fortlaufend arbeitender Ofen, in
dem das Glas auf seiner Bahn vom Eintritt 8 zum Austritt io behandelt wird, wobei
es auf dieser Bahn einer hohen Temperatur insbesondere durch den zwischen den Elektroden
4-5 und 4°-5° von der in Abb. i und 2 dargestellten Art unterworfen wird. Der elektrische
Strom erzeugt aufeinanderfolgende heiße Zonen ähnlich der mit Bezug auf All>. i
und 2 beschriebenen Zone.
-
Bei der Ausführung der Abb.4 erstrecken sich die Elektroden 4 und
5, die beide in der gleichen waagerechten Ebene und rechtwinklig zu den «'änden
liegen, nicht um die gleiche Länge in das Bad hinein, so daß der Bereich des Bades,
in welchem sich beide Elektroden zugleich befinden, näher an der einen Seitenwand
liegt als an der anderen. Hierdurch erhält man ein einfaches Mittel, um die Ofentemperatur
insbesondere in dem in der Praxis häufig; vorkommenden Fall zu regeln, wo ein Ofen
zufolge der örtlichen Verhältnisse (vorherrschenden Winde usw.) an einer Wand weniger
warm wird als an der anderen. In diesem Fall verlegt man entsprechend der Anordnung
gemäß Abb.4 die wärmere Zone zu der Wand hin, die sich schlechter wärmt.
-
In den Abb. 5 und 6 liegen die Elektroden i i und 12 in der gleichen
senkrechten Ebene und bilden eine heiße Zone c0, durch die die beiden Elektroden
gleichzeitig hindurchgehen und in der deshalb die stärkste Konzentrierung der Beheizung
stattfindet. Auf diese Weise erhält man eine heiße Zone, die auf den mittleren Teil
örtlich beschränkt ist und von einem System von Elektroden gebildet wird, deren
Platzbedarf in der Bewegungsrichtung f des Glases besonders klein ist.
-
Gemäß Abb. 7 liegen die Elektroden 13 und 14 parallel zueinander und
in der gleichen waagerechten Ebene, jedoch schräg zu den Wänden des Ofens. Für diese
beiden Elektroden sind die vorangegebenen Bedingungen eingehalten worden, d. h.
jede der Projektionen ab und cd auf eine zu den Wänden senkrechte Linie ist
kleiner, und die Summe von ab + cd ist größer als die Breite
L.
-
In Abh. 8, in der die Elektroden 15 und 16 je in senkrechten, rechtwinklig
zu den Wänden stehenden Ebenen, aber geneigt zur Waagerechten liegen, sind ihre
Neigungen mit Bezug auf die senkrechte Längsmittelebene xy symmetrisch. Der Konzentrierung
der Hitze in der mittleren Zone addiert sich die Konzentrierung hinzu, die dadurch
hervorgerufen wird, daß die beiden Elektroden nicht parallel zueinander sind und
ihre gemeinsame Senkrechte sich in der Nähe der Ebene xy befindet.
-
Bei der Anordnung nach Abb. 9 und io sind die Elektroden durch dieselbe
Wand 3 in den Ofen eingeführt und liegen in je einer zu dieser Wand 3 senkrechten
Querebene, jedoch nehmen sie innerhalb ihrer Ebene verschiedene Richtungen zueinander
ein. Die leiden Elektroden gemeinsame Senkrechte inn ist eine waagerechte Linie,
die sich bei dem in Frage stehenden Beispiel genau in der Ebene der mittleren Längsachse
des Ofens befindet. Die von dem zwischen den beiden Elektroden 17 und 18 fließenden
Strom geschaffene Heizzone, welche sich praktisch von einer zur anderen Seitenwand
erstreckt und von den durch die Elektroden 17 und 18 gehenden parallelen Querebenen
begrenzt ist, hat ihre größte Stärke in der Längsachse des Ofens, wodurch sich bekanntlich
der Vorteil ergibt, daß sich bei Gleichheit der insgesamt aufgewandten Energie an
einer bestimmten Stelle eine höhere Temperatur ergibt, während die Ofenwände geschont
werden.
-
Bei der Ausführung der Abb, i i und 12 sind die Elektroden in gesonderten
waagerechten Ebenen übereinander angeordnet, wie dies Abb. 12 zeigt, und bilden
einen bestimmten Winkel miteinander, wie aus Alb. t i ersichtlich ist. Hierbei ist
die beiden Elektroden gemeinsame Senkrechte m'fi eine senkrechte Linie, die in der
senkrechten Längsmittelebene desOfens liegt, so daß die beiden dargestellten Elektroden
eine Hitzezone erzeugen, welche sich von unten nach oben und von einer SeitenNvand
zur anderen erstreckt, wobei die stärkste Wärmeentwicklung im mittleren Teil des
Ofens erfolgt.
-
Diese Elektrodenatiordnung besitzt die Eigenschaft, daß der von ihnen
eingenommene Bereich des Ofens in der Längsrichtung wenig Raum einnimmt. "vas besonders
dann einen Vorteil bietet, wenn eine heiße Zone in einem Abteil geringer Länge geschaffen
werden soll.
-
Die Erfindung ist auch bei absatzweise betriebenen Öfen, wie z. B.
Tagesöfen= anwendbar, in welchen die Masse auf der Stelle den aufeinanderfolgenden
thermischen Vorgängen 1>zw. den mit der
Erzeugung von Glas verbundenen
Behandlungen unterworfen wird. Sie gilt auch für verschiedene andere Elektrodenanordnungen,
so für Elektroden, die sich nicht über die ganze Breite des Ofens erstrecken, für
Elektroden, die aus zwei geraden Elementen bestehen, von denen das eine in der Verlängerung
des anderen liegt und die durch entgegengesetzte Seitenwandungen eingeführt sind
usw.