NO162338B - Fremgangsmaate ved smelting av stoerknet glass i en neddykket kanal i en smelteovn, samt en elektrodeanordning for utfoerelse av fremgangsmaaten. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte som

angitt i krav l's ingress, samt en elektrodeanordning som angitt i krav 5's ingress for elektrisk oppvarmning av størknet glass i områder såsom i en neddykket strupeut-løpskanal mellom ovnens smelteseksjon og stigerøret gjen-

nom hvilket glass tilføres den etterfølgende produksjons-

linje .

Under avbruddsperioder for ovnsdriften ved glassfremstil-

ling har det vært vanlig praksis å bibeholde det øvre om-

rådet av smelteseksjonen og utløpskanalen ved en lav temperatur ved å tilføre en mindre varmemengde til disse ni-

våer. Når det besluttes at ovnen skal oppstartes på ny,

kan således oppstartingstiden minimaliseres så vel som de termiske sjokk og mekaniske påkjenninger ved oppstart-

ingen av ovnen.

Energiomkostningene for å holde ovnen i oppvarmet tilstand

over en slik lang periode, eksempelvis i størrelsesorden måneder,er imidlertid meget kostbar, ikke-produktiv be-

lastning. For å eliminere slike høye omkostninger finnes det to mulige alternativer, nemlig den ene å tømme ovnen fullstendig under stopp, og den andre er å tillate at glasset størkner fullstendig i ovnen.

Når en glass-smelteovn er fullstendig tømt under stoppti-

dene, vil oppstartningsprosedyrene nær tilsvare de ved oppstartning av en ny ovn. Oppstartning av en fullstendig tømt ovn er imidlertid beheftet med ulemper ved avskalling av det ildfaste materiale, og sprekking under termiske belastninger kan oppstå i tidligere slitte områder i ovnen.

Oppstartning av en ovn inneholdende smeltet glass av en tidligere smelte er ofte funnet mere ønskelig ved at den ned-setter vanskelighetene med termisk sjokk. Hvor det er en neddykket utløpskanal som finnes i utløpsenden av ovnen er imidlertid oppsmeltning av det størknede glass i denne kanal meget vanskelig å oppnå på grunn av dens utilgjengelighet for eksterne varmekilder, samt som følge av at den ligger fjernt fra varmen i smeiten.

Følgelig er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte som løser dette problem, og fremgangsmåten er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-4.

En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en elektrodeanordnintg som er særpreget ved det som er angitt i krav 5's karakteriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 6-9.

Under stopp-perioder eller ved nedsatt bruk av glass-smelte-ovner har det vært vanlig praksis å bibeholde glasset i den neddykkede utløpskanal i smeltet tilstand ved hjelp av elektroder, slik som angitt i US-patent 3.997.710. Dette blir

meget uøkonomisk når stopptiden tiltar. Det er utviklet fremgangsmåter for å smelte glasset på nytt i en smelte-

seks jon ved hjelp av forbrenningsoppvarmings-anordninger,

slik som vist i US-patent 3.842.180. Denne metode som er

basert på forbrenningsoppvarming, virker ikke i områder som

er utilgjengelige for fossilbrennstoff-forbrenning, slik som i en neddykket utførselskanal. Tilsvarende fremgangs-

måte for å gjenoppsmelte glass i en forherd ved hjelp av forbrenningsgass er også vist i US-patent 3.198.619. Hel-

ler ikke forbrenningsgasser kan anvendes ved foreliggende oppfinnelse. Den eneste andre ikke-forbrenningsgass-anord-

ning for smelting av glass i et utilgjengelig område er ved hjelp av radiohøyfrekvens-oppvarming slik som vist i US-

patent nr. 2.186.718. Den fysikalske størrelse av den neddykkede utløpskanal gjør denne fremgangsmåte upraktisk. Foreliggende oppfinnelse utnytter Joule-effekt-oppvarmings-

elementer og sekvensere effekten mellom utvalgte elektrode-»-, par for å overkomme problemene i henhold til den kjente tek-nikk .

Størknet glass i en neddykket utløpskanal i en glass-smelteovn smeltes i henhold til oppfinnelsen ved trinnvis opptin-ing eller smelting av glasset mellom hvert tilstøtende par av en serie elektroder adskilt fra hverandre i en bane som utstrekker seg fra en stilling like før inngangen til ut-løpskanalen til en posisjon ved stigerøret. Avstanden mellom elektrodene i serien er slik at når energi tilføres mellom hvilke som helst av to tilstøtende elektroder når smeltet materiale er tilstede rundt en av elektrodene, vil en Joule-effektledende bane tilveiebringes til den neste til-støtende elektrode. Under slike betingelser kan glasset mellom to elektroder smeltes ved tilføring av elektrisk energi mellom to tilstøtende elektroder. Smeltet glass vil deretter tilveiebringes rundt den andre elektrode for å tillate en Joule-effekt oppvarming av glasset mellom denne og den neste etterfølgende elektrode i serien, så vel som mellom en slik neste elektrode og den første elektrode. Således kan størknet glass mellom hvert påhverandre følgende tilstøtende elektrodepar smeltes trinnvis ved å tilveiebringe en kontinuerlig smeltet bane gjennom utløpskanalen til stigerøret, hvorved glasset kan tilføres for produksjon, og man kan basere seg på konvensjonell oppvarming av glasset .

Et trekk ved oppfinnelsen er at den muliggjør avbrytning av glassproduksjonen ved fullstendig stopp av ovnen uten at det kreves en full tømming av glasset, eller at det er nødvendig at dette holdes varmt under stopp-perioden.

Et annet trekk ved oppfinnelsen er at det maksimerer produksjonen for energitilførselen uansett fluktueringer i behovet for produksjon.

Figur 1 viser et gjennombrutt bilde som viser en elektrisk glass-smelteovn med en neddykket utløpskanal, og et stige-rør ved dens utløpsende som fører til en forherd fra hvilken smeltet glass tilføres for produksjon av produkter så som glassfibre. Figur 2 er et tverrsnitt langs linjen 2-2 av utløpskanal-delen i den elektriske ovn vist i figur 1. Figur 3 illustrerer i perspektiv den neddykkede utløpska-nal vist i tverrsnittseksjonen i figur 2, og som viser elektrodene innført i den neddykkede utløpskanal for smelting av størknet glass tilstede i denne.

Under henvisning til figur 1 som viser et grunnriss av en elektrisk ovn 10 med et smelteområde 11 oppvarmet ved elektrisk energi tilført ved hjelp av elektroder 20 plassert i de fire hjørner av ovnen. Den viste ovn er av kold-topp-typen til hvilken satsen tilføres oppå det smeltede glass inne i ovnen, og en slik sats smeltes ved dens grenseflate med den underliggende dam av smeltet glass. Når det smeltede glass oppvarmes av energi tilført ved elektrodene 20, avtrekkes det for anvendelse i produksjonen av produkter gjennom en nedsenket kanal eller spalte 12 plassert i midt-området i en vegg av ovnen. Således vil glasset strømme igjennom utløpskanalen 15 til et stigerør 16 forbundet med ovnens forherd 17 for tilføring av glass til produksjons-enheter av produkter så som glassfibre.

Når glass føres fra ovnen igjennom den neddykkede utløpska-nal, slik som vist, er det vanlig å tilføre ytterligere varme ved hjelp av elektrodene 30 og 40, som henholdsvis er plassert i spalten 12 som fører til kanalen 15 og ved utløpsenden av kanalen i området for stigerøret 16. Således kan temperaturen for glass som strømmer fra smelteområdet reguleres med hensyn til temperatur ved å tilføre ytterligere varme før glasset innføres i forherden.

Dette arrangement er ganske fordelaktig ved at det sikrer en riktig og stabil temperatur for glasset som føres ut fra smelteområde ved dets innføring til forherden for anvendelse i produksjon.

Som ovenfor beskrevet er det til tider nødvendig at produksjonen avbrytes, vanligvis av økonomiske hensyn, og stopptiden kan utstrekke seg over tidsperioder såsom uker og også måneder. Selv om det har vært vanlig praksis å holde slike ovner i oppvarmet tilstand ved lav energitil-førsel fra elektrodene 20, som følge av de høye omkostninger ved å tømme og oppstarte en tom ovn, er det mere ønskelig å stoppe ovnen med dens hele innhold av glass. Slik stopping av ovnen har imidlertid den ulempe at visse områder av ovnen, såsom den neddykkede utløpskanal, som når den er fyllt med størknet glass, er meget vanskelig eller praktisk talt umulig å smelte på konvensjonell må-te for å reinitiere en utgående glass-strøm.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er en eller flere hjelpe- eller supplementerende elektroder spesielt inn-ført eller permanent anordnet i områder som er vanskelig tilgjengelige, såsom i den neddykkede utløpskanal 15.

I det viste arrangement er det anordnet en serie elektroder 35a, 35b, 35c, 35d og 35e i et adskilt forhold inne i kanalen 15 mellom hovedeffekttilførsels-elektrodene 30 og 40 som henholdsvis er plassert ved inngangs- og ut-gangsendene av kanalen. Under normal drift av ovnen, vil glass strømme fra smelteområdet 11 og inn i den fordypede kanal eller spalte 12 og ved passasje gjennom kanalen 15 til stigerøret 16 og forherden 17, og temperaturen kon-trolleres ved å tilføre ytterligere varme ved Joule-effekt-strøm som føres mellom elektrodene 30 og 40. Energi til elektrodene 30 og 40 tilføres fra transformator 50 som har primære 51 og sekundære 52 tilknytninger til elektrodene 30 og 40. Imidlertid når ovnen stenges av, og glasset får størkne i smelteområdet 11 og kanalen 15, ville disse elektroder være ueffektive med hensyn til å smelte det størknede glass som følge av at glass i størknet tilstand er ikke-ledende.

Når glasset i en ovn får størkne eller på annen måte blir tilnærmet fast i et område, såsom i smelteområdet, kan det vanligvis smeltes på ny ved hjelp av en brenner for å smelte de ønskede størknede områder. For en elektrisk ovn 10 kan glassoverflaten i området for elektrodene selektivt smelte for å etablere en ledende bane mellom elektrodene 20 med motsatt potensial, cg deretter kan smeltingen fortsette ved tilføring av effekt til elektrodene for å fremme en strøm av Joule-effektstrøm og således progressivt reetablere den smeltede dam.

Størknet glass i kanal 15 av ovnen kan imidlertid ikke nåes med forbrenningsbrennere, og følgelig er reetablering av strøm igjennom kanalen ved hjelp av slike midler praktisk talt umulig. Selv om glasset rundt elektroden 30 kan smeltes, vil ingen ledende bane tilveiebringes igjennom kanalen som følge av det ikke-ledende, størknede glass deri mellom elektrodene 30 og 40. Således når elektrodene 35a - 35e ikke er permanent på plass, kan en serie av slike elektroder installeres ved å bore igjennom det underliggende ildfaste materialet i kanal 15 for innføring av så mange elektroder 35 som er nødvendig for progressiv smelting av glasset mellom elektroden 30 til elektroden 40.

Mere spesielt vil smeltet glass i smelteområdet være tilstede rundt elektroden 30 etter en konvensjonell oppvarming av glasset i smelteområdet 11. Det smeltede glass rundt elektroden 30 vil da tillate etablering av en elektrisk ledende bane mellom denne og den tilstøtende elektrode 35a. Således når den elektriske utgang fra transformatoren 50 legges over elektrodene 30 og 35a, kan glass smeltes mellom disse to elektroder. I tillegg kan glass smeltes i området rundt elektroden 35a i en tilstrekkelig mendge til å tillate etablering av en elektrisk ledende bane mellom elektrodene 35a og 35b. Den sekundære leder 56 fra transformatoren 50 kan deretter beveges fra elektroden 35a og tilknyttes deretter til elektroden 35b for å etablere en Joule-effekt ledende bane mellom elektrodene 30 og 35b. Glasset, rundt elektroden 35b kan deretter smeltes for å tillate en etterfølgende elektrisk strøm mellom 35b og 35c ved å tilknytte transformatorledningen 56 til elektroden 35c. Det størknede glass i kanalen 15 kan således progressiv smeltes ved suksessiv tilknytning av trans-formatorens sekundære strømleder 56 til hver av elektrodene 35a til 35e, en av gangen inntil en fullstendig ledende bane av smeltet glass er etablert mellom elektrodene 30 og 40, hvoretter konvensjonell oppvarming av glasset i kanalen kan etableres ved en konstant tilførsel av energi til elektrodene 30 og 40.

Som en variant av denne fremgangsmåte kan et potensial etableres mellom elektrodene 30 og 40 for å bibeholde en potensial differans der imellom under den i rekkefølge pålegning av spenning ved å gå fra elektrode 30 til 35a, 35b, 35c etc. ved å bevege kontakten 56 av den sekundære 52 fra transformatoren 50 til hver av de påhverandre følg-ende elektroder mens smeiten skrider frem igjennom kanalen. Således vil spenningen mellom elektrodene 30 og 40 ta over straks massen av glass i kanalen er tilstrekkelig ledende for effektivt å generere varme.

Som en ytterligere variant av det ovenfor beskrevne arrangement kan elektrodene 35a til 35e være permanent in-stallert med en rekkefølgekrets konstruert for både å tilveiebringe varme når det er nødvendig under drift av ovnen, og for automatisk å fremføre pålegning av effekt til smeiten i kanalen fra en kold start uten behov for manu-elle tilknytningskontakter fra en elektrode til den andre når glasset smeltes i kanelen. I tillegg kan elektrodene i kanalen være gruppert og anordnet i rekkefølge eller kan være anordnet i forskjellig avstand i et forskjøvet forhold igjennom kanalen.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved smeltning av størknet glass i en neddykket kanal (15) i en glass-smelteovn (10), karakterisert v e dN å anordne minst en første elektrode (30) i en tilførselsspalte (12) som fører fra smelteovnens (10) smelteområde (11), anordne en andre elektrode (35a) i kanalen (15), oppvarme glasset rundt den første elektrode (30) til en elektrisk ledende tilstand og tilføre elektrisk energi mellom den første elektrode (30) og den andre elektrode (35a) for å etablere en Joule-effekt ledende bane der imellom for mere fullstendig å smelte glasset mellom elektrodene (30, 35a) og i rekkefølge tilføre elektrisk energi mellom den første elektrode (30) og etterfølgende elektroder (35b-35e) anordnet i rekke i kanalen (15) for i rekkefølge å smelte det størknete glass ved ledning av varme fra området mellom den første elektrode (30) og den andre elektrode (35a) inntil glasset rundt de etterfølgende elektroder (35b-35e) blir ledende, og å tilføre elektrisk kraft slik at Joule-effekt oppvarmningen kan tilføres de etterfølgende elektroder (35b-3 5e) i kanalen (15) inntil alt glass i denne har smeltet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrisk energi tilføres den første elektrode (30) og den andre elektrode (35a) for å smelte glasset rundt den andre elektrode (35a), og mellom den andre elektrode og den etterfølgende elektrode (35b).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at elektrisk energi tilføres mellom den første (30) og den etterfølgende elektrode (35b) , som er den tredje elektrode i kanalen (15) som er innen elektrisk ledende avstand fra den andre elektrode (35a), for å smelte glasset i kanalen (15) forbi den andre elektrode (3 5a) .

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1- 3, karakterisert ved at etterfølgende elektroder (35a-35e) som i et adskilt forhold utstrekker seg langs kanalen (15) innbefatter den andre elektrode (35a) og som i rekkefølge tilføres energi utgående, fra den første elektrode (3 0) i form av en inngangselektrode i tilførselsspalten (12), og hvor den siste elektrode i rekken av elektroder er en utgangselektrode (40) anordnet i en stigerørsseksjon (16) for progressivt å smelte glass rundt hver slik elektrode og derved progressive fremføre den ledende bane mellom tilstøtende elektroder i serien inntil en ledende bane er etablert mellom inngangselektroden (30) og den siste elektrode (40) for å etablere en strømførende bane for glasset gjennom kanalen (15).

5. Elektrodeanordning for å smelte størknet glass i en neddykket kanal (15) i en glass-smelteovn (10), karakterisert ved en serie adskilte elektroder (35a-35e) innbefattende en første elektrode (30) ved inngangen til kanalen (15) og en siste elektrode (40) ved utgangen av kanalen, midler for å smelte glasset rundt den første elektrode (30) for å tilveiebringe smeltet glass mellom den første elektrode (30) og en etterfølgende elektrode (35a), midler (55, 56) for å tilføre elektrisk energi for å etablere en Joule-effekt elektrisk strøm for å smelte glasset rundt den andre elektrode (35a) for å tilveiebringe smeltet glass for etablering av en elektrisk ledende bane mellom elektroden (35a) og en etterfølgende elektrode (3 5b).

6. Elektrodeanordning ifølge krav 5, karakterisert ved midler (55, 56) for i rekkefølge å tilføre elektrisk energi mellom den første elektrode (30) og etterfølgende elektroder (35a-35e) i kanalen (15) når glasset blir elektrisk ledende i kanalen (15) .

7. Elektrodeanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at midlene (55, 56) er tilknyttet på en slik måte at elektrisk energi tilføres mellom den første elektrode (30) og hver av de etterfølgende elektroder (35a-35e) inntil midlene tilfører elektrisk energi mellom den første elektrode (30) og den siste elektrode (40).

8. Elektrodeanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at minst to elektroder er tilstede i serie mellom den første elektrode (30) og elektroden (40), idet hver slik ytterligere elektrode kan energisettes i rekkefølge for å smelte omkringliggende glass.

9. Elektrodeanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at en sekvensanordning er anordnet for å energisette hver ytterligere elektrode i rekkefølge for å smelte glass rundt hver ytterligere elektrode i rekkefølge inntil en smeltet ledende bane er tilveiebragt mellom den første elektrode (30) og den siste elektrode (40).