NO121844B - - Google Patents

Description

Elektrisk ovn for smelting av glass.

Foreliggende oppfinnelse angår glass-smelteovner av den art hvor glasset holdes i smeltet tilstand ved at det gjennom det føres en elektrisk oppvarmningsstrøm som tilføres chargen ved hjelp av neddyppende elektroder.

Det er nødvendig å kjøle elektroden for

å unngå eller nedsette faren for mekanisk svikt som lett kan forekomme i området for størst mekanisk påkjenning. I en plateformet elektrode som bæres i en åpning i ovnsveggen ved hjelp av et skaft eller en lignende fremstikkende bærer vil det fore-ligge et område med konsentrert påkjenning i selve skaftet og i den del av elektro-deplaten som ligger like ved forbindelsen mellom denne og skaftet eller bæreren.

Ved denne ovnstype kan det dessuten lett forekomme at det danner seg bobler eller blærer i den smeltede glasscharge i nærheten av elektrodene, idet slike bobler eller blærer frembringes på eller like ved elektrodeoverflatene, sannsynligvis på grunn av elektrolyse av det smeltede glass. Det har vist seg at den temperatur som kan oppnås på elektrodeflaten har en merkbar innflytelse på i hvilken grad det forekom-mer dannelse av bobler eller blærer, idet slik dannelse er mere utpreget jo høyere temperaturen stiger og nedsettes ved kjøl-ing av elektroden. Slike bobler eller blærer er skadelige i visse typer glass, f. eks. optisk glass og glass som brukes for fremstilling av laboratorieutstyr eller varmefast ovns-utstyr.

Praktiske hensyn gjør det i alminnelig-het nødvendig at for kunstig kjøling av en elektrode må kjølevæsken innføres på ett eller flere bestemte steder i stedet for jevnt på alle steder av overflaten, og for å unngå eller nedsette faren for mekanisk svikt er denne fremgangsmåte ikke uheldig da væsken kan føres inn på det sted hvor svikten har lettest for å forekomme. I en plateformet elektrode blir for eksempel væsken vanligvis ført inn i skaftet eller lignende fremstikkende bærer. Følgen herav er imidlertid at hvis graden av varmebortføring ved hjelp av væsken er stor nok til å unngå eller vesentlig nedsette faren for mekanisk svikt vil, i elektrisk henseende, de områder av elektrodeflaten hvorfra strømmen skal overføres til den smeltede charge bli overkjølet, dvs. kjølet så sterkt at den spe-cifikke ledningsevne for det nærliggende lag av glass blir nedsatt så sterkt at det blir en merkbar forskjell i lokal strømtett-het i forhold til områder av elektrodeover-flaten som ligger langt fra den sterkt kjø-lete del.

I en plateformet elektrode som bæres ved eller nær midten og der er utsatt for forholdsvis kraftig kjøling, vil for eksempel strømtettheten i glass-lagene ved omkrets-kanten av platen være merkbart høyere enn strømtettheten ved eller nær midten.

Da den samlete strøm eller midlere strømtetthet for hver elektrode må holdes på en viss verdi som bestemmes av de samlete varmetap fra ovnen og den temperatur som trenges i hele smeltemassen kan det ofte hende, og hender det ofte, at dannelsen av bobler eller blærer, selv om den holdes på et tillatelig lavt nivå ved eller nær de overkjølte områder, er utilla-telig høy i fjernere områder av elektrodeflaten på grunn av den høye temperatur som utvikles av de forholdsvis høye strøm-tettheter på disse steder.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å overvinne eller nedsette disse uheldige virkninger.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er en elektrode for en glass-smelteovn av den angitte art karakterisert ved at det er sørget for styring av varmebortføringen fra strømoverføringsflaten for en elektrode mot en forholdsvis kraftig kjølet del av elektroden ved hjelp av anordninger som omfatter et varmemotstandslag med en varmeledningsevne som er mindre enn for det material hvorav hoveddelen av elektroden er utført og effektivt innlagt mellom en slik del og det område av strømoverfør-ingsflaten som ellers ville bli over-kjølet.

Varmemotstandslaget kan frembringes ved å forme eller utføre elektroden slik at det mellom den forholdsvis kraftig kjølete del og det område av strømoverføringsfla-ten som ellers ville bli overkjølet er dannet en spalte, lomme eller et tomrom som enten holder seg som sådan eller, under bruk, blir fylt med glass, eller er fylt helt eller delvis på forhånd med ett eller annet annet stoff med mindre varmeledningsevne enn det material hvorav hoveddelen av elektroden er utført.

I en spesiell hensiktsmessig anordning er elektroden, i nærheten av den del eller hver del som er forholdsvis kraftig kjølet, forsynt med en plate eller del som er festet til hoveddelen av elektroden og som utgjør en særskilt del i forhold til denne, men er utført av samme eller like godt termisk og elektrisk ledende material, idet denne plate eller del er skilt fra hoveddelen av elektroden ved et mellomrom som i seg selv eller på grunn av en fylling med et material med lavere varmeledningsevne enn hoveddelen av elektroden danner et varmemotstandslag mellom platen eller delen og vedkom-mende forholdsvis kraftig kjølete del.

Dimensjonene og varmeledningsevnen for laget er fortrinnsvis valgt slik at det under drift ikke er noen eller noen vesentlig temperaturforskjell mellom forskjellige områder av hoved-strømoverføringsflaten på elektroden.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til vedføyete tegninger. Fig. 1 viser et oppriss av en elektrode utført i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom samme elektrode etter linjen 2—2 i fig. 1. Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom samme elektrode etter linjen 3—3 i fig. 1.

I den utførelsesform som er vist på teg-

ningen omfatter elektroden et elektrodelegeme med platelignende form som omfatter flere f. eks. tre plateelementer 10 av han-delsrent molybden.

Disse plateelementer 10 er festet til hverandre ved hjelp av en forbindelsesplate 11 og skruer 12 som også er utført av molybden og som strekker seg med klaring gjennom hull i forbindelsesplaten 11 og er gjenget inn i gjengete hull i plateelementene.

Elektrodelegemet som omfatter plateelementene 10 er båret ved hjelp av et hult skaft 13 som er utført slik og forbundet slik med elektrodelegemet som angitt i patent nr. 95 273 som viser ytterligere enkelt-heter i denne forbindelse.

For ordens skyld skal det imidlertid an-gis her at skaftet 13 er utført av stål og festet i en bøssing eller et beger 14 av molybden som ligger mellom skaftet og forbindelsesplaten 11, med termisk kontakt mellom bøssingen eller begeret 14 og platen 11.

Gjennom det hule indre av skaftet er det ført en lederstav 15 for føring av elektrisk strøm til elektrodelegemet uavhengig av strøm som måtte føres ned gjennom, selve skaftet, og denne stav er gjengetapp-forbundet med en molybden-tapp 16 som passer tett inn i en åpning i forbindelsesplaten 11 og som, der hvor den stikker inn i skaftet er dekket av et hylseformet parti 17 av en endehette 18 som er sveiset til hoveddelen av skaftet. Skaftet 13 innehol-der dessuten et metallrør 19 som sammen med skaftet danner to hulsylindriske kana-ler 20 og 21 hvorigjennom kjølevæske, f. eks. vann under trykk kan strømme i motsatte retninger.

I elektrodelegemet som omfatter pla-telementene 10 er det midtre område, som er plateformet, forsynt med en hjelpe-plate 23 av molybden hvis fri eller foroverrettede flate 24 da danner en del av hoved-strøm-overføringsflaten for elektroden i stedet for det overflateparti av plateelementene som den dekker.

Hjelpeplaten 23 er forbundet elektrisk med plateelementene 10 men holdes i avstand fra dem ved hjelp av skruer 25 og avstandsstykker 28 av molybden.

Glasset kan således komme inn i rommet 27 mellom hjelpeplaten 23 og plateelementene 10 og danne en varmemot-stands-sperring mellom hjelpeplaten og enden av tappen 16 og de direkte omgiven-de partier av plateelementene 10. Rommet 27 kan, eventuelt, være fylt med et annet material enn glass med en varmeledningsevne som er lavere enn for det metall hvorav plateelementene, forbindelsesplaten og hjelpeplaten er utført for derved å nedsette graden av varmebortføring fra hjelpeplaten sammenlignet med den som ville oppnås hvis hjelpeplaten var i metallisk berør-ing med tappen 16, hvorved temperaturen for strømoverføringsflaten 24 holdes på en verdi som er merkbart høyere enn temperaturen for de flatepartier av plateelementene 10 som er dekket av hjelpeplaten. Et passende fyll-material i stedet for glass kan være ildfast cement, smeltet silisium-oksyd eller asbest (for meget lave tempe-raturer).

Den utførelse som er beskrevet oven-for gjør det mulig å holde skaftet 13 så-velsom bøssingen eller hylsen 14, tappen 16, forbindelsesplaten 11 og partier ay plateelementene nærmest skaftet på en temperatur som er tilstrekkelig lav når det gjelder skaftet til å unngå eller nedsette oksydering langs de deler av skaftet som er utsatt for atmosfæren, og som er tilstrekkelig lav når det gjelder de andre deler som er nevnt til å unngå eller vesentlig nedsette faren for mekanisk svikt, idet det skal legges merke til at de mekaniske påkjenninger som oppstår ved bæring av plateelementene 10 på skaftet, selv om de ikke er store, er størst i umiddelbar nær-het av skaftet.

De fjernere deler av plateelementene 10 vil søke å anta en merkbart høyere temperatur da de ligger lenger fra kilden for varmebortf øring, nemlig den kjølevæske som flyter gjennom skaftet, og følgen vil være at glasslag som ligger nær ved hoved-strømoverføringsflaten 26 av plateelementene 10 utenfor hjelpeplaten 23 også vil søke å holde seg på en høyere temperatur og dermed ha en høyere elektrisk ledningsevne enn glasslag som ligger nærmere midten av plateelementene 10 (tatt sammen) ville ha hvis hjelpeplaten 23 ikke fantes.

Dette ville være i høy grad ikke ønske-lig da det ville føre til en større strømtett-het i glass i disse ytre områder sammenlignet med strømtettheten i glass nær det midtre område, og dette ville videre øke temperaturforskjellene i glasset i disse områder.

Følgelig kan dannelsen av bobler eller blærer særlig forekomme i de ytre eller fjerne områder, mens den ikke vil forekomme eller nesten ikke vil forekomme i midt-området, men samtidig kan glasset i dette midtre område være kjølet under det punkt hvor det er merkbart elektrisk ledende.

Anordningen av hjelpeplaten 24 med varme-sperringen som skyldes tilstedevær-elsen av rommet 27 overvinner eller vesentlig nedsetter denne ikke ønskelige virkning da varmemotstanden mot varmebortføring fra hjelpeplaten gjør det mulig for temperaturen på dens strømoverføringsflate å være lik eller nesten lik temperaturen på strømoverføringsflatene 26 på plateelementene 10 utenfor hjelpeplaten 23.

Selv om elektrodelegemet med platelignende form er vist på tegningen som om-trent kvadratisk, har det vist seg at den kjølevirkning som frembringes av den kjø-levæske som strømmer gjennom skaftet lett vil strekke seg lenger ut i lengderetningen for forbindelsesplaten 11 enn i retning loddrett på denne, og av denne grunn har det vist seg å være fordelaktig å utføre hjelpeplaten 23 rektangulær eller tilnær-met rektangulær med den største dimen-sjon i lengderetningen for forbindelsesplaten 11.

Avstanden mellom hjelpeplaten 23 og plateelementene 10 er fortrinnsvis av samme størrelsesorden som tykkelsen av plateelementene 10 og hjelpeplaten. En verdi som er å foretrekke ved en ca. 6 mm tykk plate er opptil ca. 9 mm. En verdi på ca. 3 mm har vist seg å gi tilfredsstillende resul-tater.

Det er klart at oppfinnelsen ikke er be-grenset til elektroder hvis plateelementer, hjelpeplate og forbindelsesplate er utført av molybden. Andre passende materialer kan brukes alt etter den temperatur hvor det ønskes å gjennomføre glass-smeltingen eller rensingen og alt etter sammensetnin-gen av glasset. Eksempelvis kan disse deler utføres av wolfram.

Claims (6)

1. Elektrode for glassmelteovner, med et elektrodelegeme som har en strømover-føringsflate og et kjølet skaft forbundet med legemet, karakterisert ved at det mellom skaftet (13) og den del (24) av strøm-overføringsflaten (26) som ligger nær skaftet er anordnet en varmeoverførings-sper-ring (27) som hindrer at denne del (24) av strømoverføringsflaten skal bli for sterkt overkjølet.

2. Elektrode som angitt i påstand 1, karakterisert ved at elektrodelegemet (10) har en hjelpeplate (23) elektrisk forbundet med den side av elektrodelegemet som ven-der fra skaftet (13), idet denne hjelpeplate (23) ligger i avstand fra resten av strøm-overføringsflaten (26) på elektrodelegemet slik at det dannes en spalte (27) som blir fylt med glass eller annet stoff med lavere varmeledningsevne enn elektrodelegemet.

3. Elektrode som angitt i påstand 2, hvor elektrodelegemet er plateformet, karakterisert ved at hjelpeplaten (23) er anordnet parallelt med platen.

4. Elektrode som angitt i påstand 3, karakterisert ved at hjelpeplaten (23), ligger i en avstand fra elektrodelegemet (10) av samme størrelsesorden som tykkelsen av elektrodelegemet (10).

5. Elektrode som angitt i påstand 1—4, hvor skaftet har en kanal for kjølefluidum, karakterisert ved at kanalene (20, 21) strekker seg langs skaftet til et sted like ved elektrodelegemet (10).

6. Elektrode som angitt i påstand 1—5, karakterisert ved at den flate som opptas av varmeoverføringssperringen (27) utgjør fra 1/10 til 1/5 av den samlete flate av hovedstrømoverføringsflaten (24, 26) av elektroder.