DE1211363B - Electric glass melting furnace - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLII-I DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLII-I GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
C03bC03b
Deutsche Kl.: 32 a-5/02German class: 32 a-5/02
Nummer: 1211363Number: 1211363
Aktenzeichen: V 22460 VI b/32 aFile number: V 22460 VI b / 32 a
Anmeldetag: 7. Mai 1962Filing date: May 7, 1962
Auslegetag: 24. Februar 1966Opening day: February 24, 1966
Gegenstand der Erfindung ist ein verbesserter elektrischer Glasschmelzofen. Die klassische Form von Glasschmelzöfen enthält gewöhnlich einen rechteckigen Behälter, dessen Wandung aus einem feuerfesten keramischen Material besteht und durch Luft gekühlt wird. Ein solcher Behälter ist im allgemeinen in zwei Abteilungen unterteilt, die durch eine gekühlte feuerfeste Mauer voneinander getrennt sind. In der ersten Abteilung findet das Schmelzen der Beschikkung und die Läuterung statt, während in der zweiten Abteilung das Glas vor der Verwendung aufgehoben wird.The invention relates to an improved electric glass melting furnace. The classic form of Glass melting furnace usually contains a rectangular container, the wall of which is made of a refractory ceramic material and is cooled by air. Such a container is generally divided into two compartments separated by a cooled fire-proof wall. In the The first section is where the charging and refining takes place, while in the second Department the glass is saved before use.
Das Läutern ist in diesen bekannten Einrichtungen eine recht schwierige und langwierige Arbeit. Infolge der Zähigkeit des geschmolzenen Glases bewegt sich die Schmelze nur sehr langsam nach der Entnahmestelle. Während dieser Zeitspanne der Überführung werden dem Glas bestimmte gesteuerte Bewegungen erteilt, um seine Homogenität zu erreichen und das Aufsteigen der Blasen zu erzielen. Aus diesem Grunde gibt man dem Ofen im allgemeinen auch ein dreifach größeres Volumen, als es der täglich aus dem Schmelzraum abgezogenen Glasmenge entspricht. Ein Ofen einer täglichen Erzeugungsmenge von 10 t enthält infolgedessen im allgemeinen 30 t Glas.Lautering is a rather difficult and lengthy job in these well-known institutions. As a result Due to the toughness of the molten glass, the melt moves very slowly to the point of removal. During this transfer time, the glass is subjected to certain controlled movements issued to achieve its homogeneity and to cause the bubbles to rise. For this Basically, the stove is generally given a volume that is three times larger than that which it expends on a daily basis corresponds to the amount of glass withdrawn from the melting chamber. A furnace with a daily production volume of 10 t therefore generally contains 30 tons of glass.
Die Öfen dieses Typs weisen eine ganze Anzahl von Mängeln auf, besonders die folgenden: Die verwendeten feuerfesten Materialien sind recht empfindlich gegen Wärmestöße, was die Unterbrechung der Arbeit verhindert; ebenso sind diese Materialien einer schnellen Abnutzung unterworfen auf Grund der Korrosion, die sie durch das geschmolzene Glas erleiden. Aus diesem Grunde beträgt die normale Lebensdauer der Verkleidungen im allgemeinen nicht mehr als 2 Jahre. Ein Wechsel des Typs oder der Qualität des hergestellten Glases ist in einem solchen Ofen durchaus schwierig. Durch die sehr großen im Spiel befindlichen Massen ist der Betrieb dieser Öfen nur mangelhaft wechselnden Bedingungen anzupassen und findet oft weit von der eigentlichen Verwendungsstelle statt. Schließlich sind die Einrichtungskosten sehr erheblich.The ovens of this type have a number of shortcomings, particularly the following: The ones used Refractory materials are quite sensitive to thermal shocks, causing the interruption of the Work prevents; likewise, these materials are subject to rapid wear and tear the corrosion they suffer from the molten glass. For this reason, the normal The service life of the cladding generally does not exceed 2 years. A change of type or the The quality of the glass produced is quite difficult in such a furnace. Due to the very large im The operation of these ovens can only be adapted to changing conditions inadequately because of the masses in play and often takes place far from the actual place of use. Finally, there are the set-up costs very substantial.
Ziel der Erfindung ist es, einen Glasschmelzofen zu schaffen, der von den geschilderten Mängeln frei ist oder sie nur in verschwindendem Maße besitzt, insbesondere einen Glasschmelzofen, der vergleichbare Ergebnisse liefert, die die klassischen Öfen vom Standpunkt der Menge und der Qualität des geschmolzenen Glases, gleichzeitig aber gestattet, sehr viel härtere Gläser herzustellen, als es in den üblichen Einrichtungen möglich ist, und zwar mit einem Minimum an Schmelzmitteln. Der Betrieb ist außerordent-Elektrischer GlasschmelzofenThe aim of the invention is to create a glass melting furnace which is free from the deficiencies outlined is or it only has a negligible amount, especially a glass melting furnace, the comparable one Gives results that the classic furnaces from the standpoint of the quantity and quality of the melted Glass, but at the same time allows the production of much harder glasses than usual Facilities is possible, with a minimum of flux. The operation is extraordinarily electric Glass melting furnace
Anmelder:Applicant:
Verreries Pochet et du Courval, ParisVerreries Pochet et du Courval, Paris
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. M. Licht und Dr. R. Schmidt,Dipl.-Ing. M. Licht and Dr. R. Schmidt,
Patentanwälte, München 2, Theresienstr. 33Patent Attorneys, Munich 2, Theresienstr. 33
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Jacques Marie Ives Le Clerc de Bussy, ParisJacques Marie Ives Le Clerc de Bussy, Paris
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 10. Mai 1961 (861 468)France 10 May 1961 (861 468)
lieh anpaßbar und erlaubt Unterbrechungen und ein Wiederingangsetzen in sehr kurzer Zeit. Diese Ergebnisse werden schließlich mit einem technischen Aufwand erzielt, der weit unter dem bisher erforderlichen liegt, außerdem mit Einrichtungen, die weniger schwer und umfangreich sind und mit Beschickungen an geschmolzenem Glas, die zehn- bis zwanzigfach geringer sind als diejenigen, die in den klassischen Schmelzöfen gehalten werden.borrowed adaptable and allows interruptions and restarts in a very short time. These results are finally achieved with a technical effort that is far below what was previously required also with facilities that are less heavy and bulky and with loads on molten glass that are ten to twenty times less than those found in the classic melting furnaces.
Um gewisse der oben angegebenen Mängel zu vermeiden, kann man in an sich bekannter Weise das elektrische Heizen der Glasmasse durch den Joule-Effekt verwenden, wobei die elektrische Energie durch Elektroden in das Innere der Schmelzmasse geführt wird, während die Ofenwandung durch umlaufendes Wasser gekühlt wird.In order to avoid certain of the above-mentioned deficiencies, one can do this in a manner known per se Use electrical heating of the glass mass by the Joule effect, with the electrical energy is passed through electrodes into the interior of the molten mass, while the furnace wall is passed through a circumferential Water is cooled.
Der Ofen nach der Erfindung gehört diesem Ofentyp an, aber die bekannten Verbesserungen an solchen Glasschmelzöfen sind für sich allein unzureichend, um das Problem der Läuterung des Glases zu lösen.The furnace according to the invention belongs to this type of furnace, but the known improvements to such Glass melting furnaces are in themselves insufficient to solve the problem of refining the glass.
Für eine schnelle Läuterung ist es nämlich immer notwendig, eine große Glasmasse auf eine sehr hohe Temperatur zu bringen und sie dort während des ganzen Läuterungsvorganges zu halten.For a quick refining it is always necessary to have a large glass mass to a very high one To bring temperature and to keep it there during the whole purification process.
Wesentlich für einen Ofen nach der Erfindung ist es deshalb, daß er eine Läuterungseinrichtung enthält, die im Innern der Wanne angeordnet ist an der wärmsten Stelle des Schmelzbehälters, und daß diese Anordnung Einrichtungen besitzt, um im Laufe des kontinuierlichen Schmelzvorganges einen Teil des geschmolzenen Glases an dieser Stelle vorweg zu entnehmen und ihn auf diese Weise den starken Bewegungen zu entziehen, die durch die Konvektions-It is therefore essential for a furnace according to the invention that it contains a refining device, which is arranged inside the tank at the hottest point of the melting container, and that this Arrangement has facilities to in the course of the continuous melting process a part of the Molten glass at this point to be taken in advance and in this way the strong movements to withdraw from the convection
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ströme in dem Schmelzraum entstehen. Es sind Einrichtungen getroffen, um diesen Teil des Glases einer schnellen Temperaturerhöhung unterziehen zu können, um dessen Viskosität zu verringern und die Blasen zu vergrößern, die auf diese Weise von dem geläuterten Glas getrennt werden. Weiter sind Einrichtungen vorgesehen, um das so erhaltene feine Glas im Maße seiner Entstehung nach außen abführen zu können, und schließlich Einrichtungen, um die so vom Glas getrennten Blasen in das Innere des Ofens wieder dem Bade zuführen zu können.currents arise in the melting chamber. There are bodies taken to make this part of the glass one to be able to undergo rapid temperature increase in order to reduce its viscosity and the To enlarge bubbles, which in this way are separated from the refined glass. Next are facilities provided in order to discharge the fine glass obtained in this way to the outside as it is formed to be able to, and finally facilities to transfer the bubbles separated from the glass into the interior of the To be able to return the furnace to the bath.
Bei einer Ausführungsform der Anlage enthält die Läuterungseinrichtung zwei horizontale Scheiben mit annähernd planen oder konischen Oberflächen, die einander an ihren Rändern genähert werden, wobei der Zwischenraum zwischen diesen Scheiben mit einer oder mehreren Austrittsöffnungen für Blasen in Verbindung steht, sowie mit einer Öffnung zum Abziehen des Feinglases.In one embodiment of the system, the refining device contains two horizontal disks approximately planar or conical surfaces which are approximated to one another at their edges, whereby the space between these disks with one or more exit openings for bubbles is in communication, as well as with an opening for pulling off the fine glass.
Die Blasenabzugsöffnung steht mit dem Innern der Wanne in Verbindung, und die Abzugsöffnung für das Feinglas mit dem Äußern der Wanne.The bubble vent communicates with the interior of the tub, and the vent for the fine glass with the exterior of the tub.
Die geschilderten Einrichtungen gestatten es, dem vorweg abgezogenen Anteil des Glases eine schnelle Temperaturerhöhung zu erteilen mit Hilfe einer elektrischen Stromquelle, deren Klemmen jeweils mit den beiden genannten Scheiben in Verbindung stehen.The devices described allow the portion of the glass withdrawn beforehand to be rapidly removed Issue temperature increase with the help of an electrical power source, whose terminals each with the both of these disks are in connection.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigtFurther details emerge from the following description of an exemplary embodiment. In the Drawings shows
Fig. 1 einen Aufriß eines Ofens nach der Erfindung in vertikalem Schnitt etwa längs der gebrochenen Linie 1-1 der Fig. 2,Fig. 1 is an elevation of a furnace according to the invention in vertical section approximately along the broken Line 1-1 of Fig. 2,
F i g. 2 eine Aufsicht auf dem Schmelzofen, bei der ein Teil des gefüllten Ofens von unten gesehen gezeigt ist, während ein anderer Teil den leeren Ofen zeigt mit den Elektroden und den Scheiben, und ein dritter Teil schließlich eine horizontale Schnittfläche durch das Läuterungssystem,F i g. 2 shows a plan view of the melting furnace, in which part of the filled furnace is shown seen from below is, while another part shows the empty furnace with the electrodes and the discs, and a third Finally, part of a horizontal section through the purification system,
Fig. 3 eine Einzeldarstellung eines axialen Schnittes des Unterteiles der Extraktionsvorrichtung,3 shows an individual representation of an axial section of the lower part of the extraction device,
F i g. 4 ein elektrisches Schaltschema für die Heizung des Ofens,F i g. 4 an electrical circuit diagram for heating the furnace,
Fig. 5 einen axialen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Läuterungseinrichtung,5 shows an axial section through an exemplary embodiment a purification facility,
Fig. 6 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung,FIG. 6 shows a view corresponding to FIG. 3 another embodiment of the invention,
Fig. 7 eine Teilansicht in axialem Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform,Fig. 7 is a partial view in axial section of a modified embodiment,
Fig. 8 eine Ansicht eines Schnittbildes längs der Linie"8-8 der Fig. 7 und die8 is a sectional view taken along line "8-8 of FIG. 7 and FIG
Fig. 9 und 10 Ansichten axialer Schnitte zweier abgeänderter Ausführungsformen der Läuterungseinrichtung. 9 and 10 are views of axial sections of two modified embodiments of the refining device.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 besteht der Ofen aus einem Behälter 1, der aufgehängt oder, wie dargestellt, auf Füße gesetzt ist, beispielsweise auf drei Füße 2, die durch ein Röhrensystem 3 miteinander verbunden sind und mit Winkeleisen 4 ausgerüstet sind, an denen die Schmelzwanne hängt.In the embodiment according to FIGS. 1 to 5, the furnace consists of a container 1 which is suspended or, as shown, is set on feet, for example on three feet 2 passing through a pipe system 3 are connected to each other and are equipped with angle iron 4, on which the Melting pan is hanging.
Der Behälter 1 besteht aus einer Wanne 5 aus Rotkupfer einer Stärke von beispielsweise 3 mm. Der Boden der Wanne enthält eine Öffnung 6, deren Durchmesser in der Größenordnung von 20 cm liegt. Auf der äußeren Fläche dieser Wanne sind Röhren 7 aus Rotkupfer hart aufgelötet, die einzeln mit Sammel-Ein- und Austrittsleitungen la und Ib verbunden sind und in denen ein flüssiges Kühlmittel mit großer Geschwindigkeit umläuft. Auf der Zeichnung sind die Verbindungen mit den Sammelleitungen nur für eine einzige Röhre dargestellt. Die Innenfläche der Wanne ist mit einer Verkleidung 8 versehen, die aus einem Stampfgemisch aus Zirkon- und Tonerde und einem Bindemittel besteht. Diese Bekleidung bildet einen Schirm, der dazu bestimmt ist, die infrarote Strahlung, die auf die Kupferwand gerichtet ist,The container 1 consists of a trough 5 made of red copper with a thickness of, for example, 3 mm. The bottom of the tub includes an opening 6, the diameter of which is of the order of 20 cm. On the outer surface of this tub, tubes 7 made of red copper are hard soldered, which are individually connected to collecting inlet and outlet lines la and Ib and in which a liquid coolant circulates at high speed. In the drawing, the connections to the manifolds are only shown for a single tube. The inner surface of the tub is provided with a cladding 8, which consists of a tamped mixture of zirconium and alumina and a binding agent. This clothing forms a screen that is designed to block the infrared radiation that is directed onto the copper wall,
ίο abzufangen und die Leitungsverluste zu vermindern. Die gekühlte Wanne soll eine ausreichende Abkühlung gewährleisten, damit die. Verkleidung 8 den korrodierenden Einflüssen des geschmolzenen Glases widerstehen kann, und zwar dank der Temperaturerniedrigung an den Rändern der inneren Verkleidungsflächen. Diese Temperaturerniedrigung ist so stark, daß sie an dieser Stelle dem Glas eine so hohe Viskosität erteilt, daß es praktisch unbeweglich ist. Die Verkleidung hat eine Stärke in der Größen-Ordnung von 3 bis 4 cm. Dank ihrer Zerbrechlichkeit spielt die Verkleidung keine Rolle für das Zurückhalten des Glases. Die Dichtigkeit ist jedoch gewährleistet durch die Verbindung dieser Verkleidung mit dem Glase selbst. Die Kupferwanne S bildet die wirkliehe Stützwand der geschmolzenen Masse, und ihre innere Oberfläche sorgt für die Abkühlung der Verkleidungsschicht. ίο intercept and reduce the line losses. The cooled tub should ensure sufficient cooling so that the. Cover 8 den can withstand corrosive influences of the molten glass, thanks to the lowering of the temperature at the edges of the inner cladding surfaces. This temperature decrease is like that strong that it gives the glass such a high viscosity at this point that it is practically immobile. The cladding has a thickness in the order of 3 to 4 cm. Thanks to their fragility the cladding does not play a role in retaining the glass. However, the tightness is guaranteed by connecting this cladding with the glass itself. The copper tub S forms the real one Support wall of the molten mass, and its inner surface ensures the cooling of the lining layer.
Die Verkleidung 8 ist nur in der Wanne 5 angebracht, ohne daß sie jedoch mit dem Kupfer irgendeine mechanische oder sonstige Verbindung besitzt, so daß also eine freie Ausdehnung und Zusammenziehung möglich ist.The cladding 8 is only attached in the trough 5, but without any connection with the copper mechanical or other connection, so that a free expansion and contraction is possible.
Die Glasbeschickung wird im gewöhnlichen Betrieb erhitzt durch Jouleschen Effekt im Innern der Schmelzmasse selbst, wobei die elektrische Energie mittels dreier Elektroden 9 zugeführt wird, die sogenannten »Schmelzelektroden« aus Molybdän, die mit den Tragelektroden 9 a aus Rotkupfer zusammenhängen, welche durch die Wandung des Kessels geführt sind, etwa in dessen halber Höhe, und zwar durch isolierende Muffen 10. Sie endigen in Segmenten 11, welche die eigentlichen Elektroden bilden und eine zylindrische Oberfläche 12 darstellen, die mit der Wanne koaxial verläuft. Die Elektroden können fest oder verstellbar sein. Sie sind im Winkelabstand von 120° voneinander angebracht.The glass charge is heated in normal operation by the Joule effect inside the molten mass itself, the electrical energy being supplied by means of three electrodes 9, the so-called "melting electrodes" made of molybdenum, which are connected to the support electrodes 9 a made of red copper, which are connected through the wall of the Kessel are guided, about halfway up, through insulating sleeves 10. They end in segments 11, which form the actual electrodes and represent a cylindrical surface 12 which is coaxial with the tub. The electrodes can be fixed or adjustable. They are attached at an angular distance of 120 ° from one another.
Der Ofen enthält außerdem Überhitzungselektroden, die einen Teil der Läuterungseinrichtung bilden, sowie Zündelektroden. Die Beschreibung dieser besonderen Elektroden erfolgt weiter unten.The furnace also contains overheating electrodes that form part of the refining device, as well as ignition electrodes. These particular electrodes are described below.
In der Achse der Wanne im Innern des Gefäßes ist die eigentliche Läuterungseinrichtung 13 angebracht. Sie besteht aus einer Einrichtung zur Entnahme des geschmolzenen Glases, einer Einrichtung zur Überhitzung der entnommenen Glasmasse, einer Einrichtung zum Herausziehen des so gewonnenen Feinglases und vorzugsweise einer Einrichtung, durch die eine wenigstens teilweise Wiedergewinnung der Wärmeenergie möglich ist, die für den Läuterungs-Vorgang aufzubringen ist.The actual refining device 13 is attached in the axis of the tub in the interior of the vessel. It consists of a device for removing the molten glass, a device for overheating the removed glass mass, a device for pulling out the thus obtained Fine glass and preferably a device by which an at least partial recovery the heat energy is possible, which is to be applied for the purification process.
Die Vorrichtung zur Entnahme der Glasmasse besteht gemäß F i g. 5 aus zwei horizontalen koaxialen Scheiben, von denen eine obere Scheibe 14. und eine untere Scheibe 15 mit ihren Rändern sehr eng zusammenliegen, so daß ein ringförmiger Spaltraum 16 zum Entnehmen der Glasmasse entsteht. Die Stärke dieses Spaltes ist bei normaler Arbeitsweise etwa in der Größenordnung von 10 mm. Die Flächen derThe device for removing the glass mass consists according to FIG. 5 from two horizontal coaxial Discs, of which an upper disc 14 and a lower disc 15 lie very closely together with their edges, so that an annular gap 16 is created for removing the glass mass. The strenght this gap is about 10 mm in normal operation. The surfaces of the
beiden Scheiben sind einander benachbart und besitzen vorzugsweise eine gewisse Konizität, so daß eine innere Kammer 17 entsteht. Die Scheiben bestehen aus einem Metall, welches durch das geschmolzene Glas nicht angegriffen wird, vorzugsweise aus Molybdän.the two disks are adjacent to one another and preferably have a certain conicity, so that an inner chamber 17 is created. The discs are made of a metal, which is melted by the Glass is not attacked, preferably made of molybdenum.
Die obere Scheibe, die die Elektrode bildet, ist mit einer axialen Molybdänstange 18 verbunden, die an einem Elektrodenträger 18« sitzt, die durch eine Reguliervorrichtung gehalten wird, z. B. eine Isoliermuffe 19, die sich in eine Mutter 20 einschraubt, welche ihrerseits durch eine feste Platte 21 gehalten wird, die wiederum von einem festen Halter beliebiger Art getragen wird, der von dem festen Wannenträger isoliert ist. Insbesondere kann der Halter aus Schienenpaaren 22 bestehen, die von dem festen Ofengestell gehalten werden mittels Isolierscheiben 22,a. Diese Sciiienen 22 können in an sich bekannter Weise Laufrader 23 tragen, die die Hilfselektroden 24 für das Anheizen tragen, wie sie gestrichelt in F i g. 1 dargestellt sind. Diese Elektroden werden nur für das Anlassen des Ofens gebraucht, und die sie tragenden Rollen werden zurückgezogen, sobald der Ofen seinen normalen Gang angenommen hat, wie es weiter unten gezeigt werden wird.The upper disk, which forms the electrode, is connected to an axial molybdenum rod 18 which is seated on an electrode carrier 18 'which is held by a regulating device, e.g. B. an insulating sleeve 19 which screws into a nut 20, which in turn is held by a fixed plate 21, which in turn is carried by a fixed holder of any type, which is isolated from the fixed tub support. In particular, the holder can consist of pairs of rails 22, which are held by the fixed furnace frame by means of insulating washers 22, a. These rails 22 can carry impellers 23 in a manner known per se, which carry the auxiliary electrodes 24 for heating, as shown in dashed lines in FIG. 1 are shown. These electrodes are only used to start the furnace, and the rollers that support them are retracted once the furnace has resumed normal operation, as will be shown below.
Die obere Scheibe 14 ist mit einem axialen Kanal 25 durchbohrt, der mit dem inneren Raum der Wanne durch radiale Kanäle 26 in Verbindung steht (Fig. 5).The upper disc 14 is pierced with an axial channel 25, which with the inner space of the Tub is connected by radial channels 26 (Fig. 5).
Die untere Scheibe 15, die die zweite Läuterungselektrode bildet, ist fest mit einer Molybdänstange oder Stutzen 27 verbunden, der von einem axialen Kanal 28 (Fig. 3 und 5) durchbohrt ist, v/elcher den Extraktionskanal für das Feinglas bildet. Die Befestigung des Hohlschaftes 27 ist in Fig. 3 gezeigt. Sie erfolgt im wesentlichen durch drei koaxiale Stücke aus Sintertonerde, von denen zwei Stücke 29 und 30 kegelförmige Gestalt besitzen. Das Stück 29 ruht in dem Stück 30, und dieses wiederum in einem kegelförmigen Durchbruch 31 im Boden des Gestelles. Das Stück 30 und die von ihm gehaltenen Stützteile werden von dem dritter. Stück aus Tonerde 32 getragen, welches von einem Kupferwandungsteil 33 gehalten wird, das durch Schrauben 34 (35) abnehmbar an der Wanne 5 befestigt ist.The lower disk 15, which forms the second refining electrode, is fixed to a molybdenum rod or nozzle 27 connected, which is pierced by an axial channel 28 (Fig. 3 and 5), v / elcher the Forms extraction channel for the fine glass. The fastening of the hollow shaft 27 is shown in FIG. 3. It is essentially made up of three coaxial pieces of sintered clay, two of which are pieces 29 and 30 have a conical shape. The piece 29 rests in the piece 30, and this in turn in a conical shape Opening 31 in the bottom of the frame. The piece 30 and the support parts held by it will be from the third. A piece of alumina 32 supported by a copper wall part 33 is held, which is detachably attached to the tub 5 by screws 34 (35).
Der Molybdänhohlstutzen 27 wird von einem rohrförmigen Futteral 36 aus Platin umgeben, welches oben etwas über dem Niveau des Tonerdestücks 29 endet und unten in einen konischen Teil 36 a ausläuft, der das Ende des Stutzens 27 aufnimmt, der dort die gleiche kegelstumpfförmige Gestalt besitzt. Das äußerste untere Ende des Futterals 36 läuft in eine Öffnung aus, die durch einen kreisförmigen Rand 36 b gebildet wird. Dieser Platinrand begrenzt die untere Ausgangsöffnung des Kanals 28.The molybdenum hollow nozzle 27 is surrounded by a tubular sheath 36 made of platinum, which ends slightly above the level of the alumina piece 29 and ends at the bottom in a conical part 36 a, which receives the end of the nozzle 27, which has the same frustoconical shape there. The outermost lower end of the sheath 36 runs out into an opening which is formed by a circular edge 36 b . This platinum edge delimits the lower exit opening of the channel 28.
Das genannte Platinfutteral ist mit einem Kragenteil 37 versehen, der eingeklemmt ist einerseits zwischen dem Teil 32 und andererseits den unteren Enden der Teile 29 und 30.Said platinum case is provided with a collar part 37, which is clamped on the one hand between the part 32 and on the other hand the lower ends of the parts 29 and 30.
Das Niveau der oberen Scheibe 14 und die Länge des Rohrstutzens 27 sind so bemessen, daß sich der Spalt 16 etwa in der Höhe der Mittelebenen der Elektroden 11 befindet.The level of the upper disc 14 and the length of the pipe socket 27 are dimensioned so that the Gap 16 is located approximately at the level of the central planes of electrodes 11.
Die Läuterungseinrichtung, die aus den beiden Scheiben und den mit ihnen zusammenhängenden Teilen besteht, wird mit elektrischem Strom versorgt durch eine nicht dargestellte Leitung, die verbunden ist mit dem Elektrodenträger 18 a, welcher mit der oberen Elektrode zu einem Stück vereinigt ist. Weiter erfolgt die Stromzufuhr durch eine Stromschiene 38 aus Molybdän, die bei 39 an den Hohlstutzen 27 der unteren Scheibe sowie an einen Elektrodenträger 40(Fi g. 1) angeschlossen ist, der durch die Wannenwandung geführt ist.The refining device, which consists of the two disks and the parts associated with them, is supplied with electrical power through a line, not shown, which is connected to the electrode carrier 18 a, which is combined with the upper electrode into one piece. The power is also supplied through a busbar 38 made of molybdenum, which is connected at 39 to the hollow stub 27 of the lower disk and to an electrode carrier 40 (FIG. 1) which is guided through the tub wall.
Die in F i g. 4 schematisch dargestellte elektrische Ausrüstung besteht aus drei einfasigen Transformatoren 41, die unter einer Sekundärspannung von etwaThe in F i g. 4 electrical equipment shown schematically consists of three single-phase transformers 41, which is under a secondary voltage of about
ίο 60 V einen Strom von beispielsweise 3000 bis 4000 A für die Speisung der Schmelzelektroden 11 liefern können. Ein Läuterungstransformator 42 dient zur Stromversorgung der Scheiben 14, 15 und kann unter 2 bis 6 V beispielsweise einen Strom von 20 000 A liefern.ίο 60 V a current of, for example, 3000 to 4000 A for feeding the melting electrodes 11 can deliver. A purging transformer 42 is used to power the disks 14, 15 and can deliver a current of below 2 to 6 V, for example Deliver 20,000 A.
Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 41 besitzen regelbare Abgriffsstellen, die eine Regelung der an die Elektroden 11 gelegten Spannung gestatten. Vervollständigt wird die Einrichtung durch verschiedene Meßgeräte und Unterbrecher.The secondary windings of the transformers 41 have controllable tapping points that regulate the voltage applied to the electrodes 11. The facility is completed by various Gauges and breakers.
Im folgenden wird das Ingangsetzen des Ofens und seine normale Arbeitsweise beschrieben:The following describes how to start the furnace and how it works normally:
Bei abgenommener oberer Scheibe 14 wird der Ofen mit Glasbruch bis zu einer gewissen Höhe gefüllt, beispielsweise 30 cm über die Scheibe 15. Nun nähert man die Anlaßelektroden 24 etwa auf* 3 cm zueinander und setzt sie auf die Glasbruchfüllung. Die Elektroden werden nun unter Spannung gesetzt, beispielsweise von 60 V, und das zwischen ihnen liegende Glas wird mit Hilfe eines Lötrohres erhitzt. Sowie die Zündung stattgefunden hat, wird das Lötrohr herausgezogen. Nun wird der Ofen mit einer Schmelzmasse P beschickt, und die Anlaßelektroden werden schrittweise zurückgezogen. Dann werden die Schmelzelektroden unter Spannung gesetzt, und sobald sie angesprochen haben, werden die Anlaßelektroden ganz zurückgezogen.With the upper pane 14 removed, the furnace is filled with broken glass to a certain height, for example 30 cm above the pane 15. The tempering electrodes 24 are now approximated to about 3 cm and placed on the broken glass filling. The electrodes are now energized, for example 60 V, and the glass between them is heated with the help of a soldering tube. As soon as the ignition has taken place, the soldering tube is pulled out. The furnace is now charged with a molten mass P and the tempering electrodes are gradually withdrawn. The melting electrodes are then energized and, as soon as they have responded, the starting electrodes are fully withdrawn.
Wenn das Glas in der Mitte gut flüssig ist. so wird die obere Scheibe 14 aufgesetzt, und die beiden Läuterungsscheiben 14, 15 werden mit mäßiger Leistung unter Spannung gesetzt. Wenn die ganze Masse genügend warm geworden ist, so wird der Auslauf des Abzugskanals 28 mit Hilfe eines Lötrohres in Gang gebracht.When the glass is well liquid in the middle. so the upper disk 14 is placed, and the two refining disks 14, 15 are energized with moderate power. If the whole mass is enough has become warm, the outlet of the exhaust duct 28 is activated with the aid of a soldering pipe brought.
Nun fährt man fort, den Ofen mit Schmelzmasse zu beschicken, indem diese vorzugsweise auf die äußere Ofenzone geschüttet wird. Bei der Ofenführung bedient man sich der Spannungsregelmöglichkeiten. Now you continue to load the furnace with molten mass, preferably by placing it on the the outer oven zone is poured. When guiding the furnace, one makes use of the voltage regulation options.
Im Betrieb, wenn der Ofen normal fährt, so fließt der den Schmelzelektroden 11 zugeführte elektrische Strom zum größten Teil von den Elektroden in das Glas und von diesem zu den beiden Läuterungsscheiben, dann ins Glas und schließlich in eine andere Elektrode.In operation, when the furnace is running normally, the electric supplied to the melting electrodes 11 flows Current for the most part from the electrodes into the glass and from this to the two refining discs, then into the glass and finally into one other electrode.
In dem geschmolzenen Glas bildet sich die heißeste Zone zwischen den Scheiben und den Schmelzelektroden. Dadurch entstehen starke Konvektionsströme, die zwischen den Elektroden beginnen und ein Aufsteigen des leichter gewordenen Glases hervorrufen. Diese Ströme stoßen dann auf die Mittelschicht der Füllung und werden horizontal abgelenkt, bis sie auf eine weniger starke Füllungsschicht stoßen. Dabei werden sie gezwungen, wieder herabzugehen. Dieser Vorgang ist es, der zu einem besonders wirksamen Schmelzen der Ofenfüllung führt. Wenn diese Konvektionsströme die Ofenwandungen erreichen, so sind sie schon stark abgekühlt und haben gebildetesIn the molten glass, the hottest zone is formed between the panes and the melting electrodes. This creates strong convection currents that begin between the electrodes and rise of the lighter glass. These currents then encounter the middle class of the Filling and are deflected horizontally until they encounter a less thick filling layer. Included they are forced to go down again. It is this process that makes it particularly effective Melting the furnace filling leads. If these convection currents reach the furnace walls, so they have already cooled down considerably and have formed something
Glas mitgenommen. Die Ströme gehen dann langsam in der Nähe der Ofenwandung nach unten, bis sie wieder in den Mittelteil des Ofens gelangen.Glass taken away. The currents then slowly go down near the furnace wall until they get back into the middle part of the oven.
Ein kleiner Teil des Glases wird nun durch die Läuterungsvorrichtung bereits abgeführt, welche diesen Teil durch den Schlitz 16 anzieht, weil geschmolzenes Glas zu der Ausflußöffnung 36 & (Fig. 3) des Abzugsrohres gepumpt wird.A small part of the glass is now already removed by the refining device, which this Part through the slot 16 attracts because molten glass to the orifice 36 & (Fig. 3) of the Flue pipe is pumped.
Dieses vorweg erfolgende Abziehen geschieht an der heißesten Stelle des Ofens. Dort sind die chemisehen Reaktionen und die Homogenisation des Glases vollendet. Das Glas, welches an dieser Stelle den vertikalen Konvektionsbewegungen ausgesetzt ist, verlagert sich nun horizontal nach der Mitte zu, während es einer Überhitzung unterworfen wird, und zwar auf Grund der starken Leistung, die zwischen den Platten hindurchgeht. Die Temperatur wird auf diese Weise beispielsweise auf 1800 bis 2000° C erhöht, ehe das Glas aus dem Schmelzraum abgezogen wird. Die Folge ist, daß einerseits das Glas gut verflüssigt und andererseits die Größe der Blasen durch die Ausdehnung der eingeschlossenen Gase erhöht wird. Diese beiden Vorgänge wirken sich in derselben Richtung aus, um die Steiggeschwindigkeit der Blasen zu erhöhen. Diese steigen durch die Mittel-Öffnung der Scheibe 14 hoch, während das Glas in den Kanal 28 unter der an der Öffnung 366 ausgeübten Pumpwirkung herabsinkt. Das rohrförmige Platinfutteral 36 und sein Kragen 37 üben dabei folgende Wirkungen aus: Sie dienen als Abflußöffnung; sie schützen das Ende des Molybdänrohres 27 gegen die Wirkung des Sauerstoffs; sie stützen das Rohr 27 und halten es fest; der Kragen erstreckt sich bis zu einer ausreichend abgekühlten Zone, um alle Glasverluste aus dem Ofen zu verhindern; und schließlich dringt das Ende des Platinrohres in den Schmelzraum ein und wird von dem Glas überzogen, so daß jede Oxydation des Molybdäns im Innern der Tonerdestücke verhindert wird, indem nämlich das heiße Glas daran gehindert wird, irgendeinen andern Weg als den durch den Kanal 28 zu nehmen.This pre-removal takes place at the hottest point of the furnace. The chemists are there Reactions and the homogenization of the glass completed. The glass, which is at this point exposed to vertical convection movements, now shifts horizontally towards the center while it is subject to overheating due to the strong performance between passes through the plates. The temperature is increased in this way to, for example, 1800 to 2000 ° C, before the glass is withdrawn from the melting chamber. The result is that, on the one hand, the glass liquefies well and on the other hand, the size of the bubbles is increased by the expansion of the entrapped gases will. These two processes work in the same direction to increase the rate of climb Increase bubbles. These rise through the central opening of the pane 14 while the glass is in channel 28 below that exerted at opening 366 Pumping action decreases. The tubular platinum case 36 and its collar 37 practice the following Effects from: They serve as a drainage opening; they protect the end of the molybdenum tube 27 against the effect of oxygen; they support the tube 27 and hold it in place; the collar extends up to a sufficiently cooled zone to prevent any glass loss from the furnace; and finally penetrates the end of the platinum tube into the melting space and is covered by the glass, so that any oxidation of the molybdenum inside the alumina pieces is prevented, namely by the hot Glass is prevented from taking any route other than through channel 28.
Dieser Kanal dient dazu, das Feinglas aus der Läuterungsvorrichtung bis zur Abzugsöffnung zu führen. Die Masse der Wandungen dieses Kanals dient zuerst dazu, das Abfließen dank der Erwärmung durch die Leitfähigkeit erleichtert einzuleiten; und es dient weiter dazu, um den Durchgang des Stromes zur Läuterungsvorrichtung zu ermöglichen, und schließlich um die in dem Feinglas im Überschuß aufgespeicherten Wärmemengen in das Innere des Ofens zu führen.This channel is used to bring the fine glass from the refining device to the outlet opening to lead. The mass of the walls of this channel serves first of all to prevent the drainage thanks to the heating facilitated by the conductivity to initiate; and it further serves to facilitate the passage of the To allow current to the refining device, and finally to that in the fine glass in excess to lead stored amounts of heat into the interior of the furnace.
Die Befestigung des Molybdänrohres 27, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist, kann gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung auch so erfolgen, wie es die F i g. 6 zeigt. Dabei werden die Tonerdestücke 29 und 30, die in der kegelstumpfförmigen Öffnung 31 des Gestelles gelagert sind, ebenso wie bei der ersten Ausführungsform durch ein unteres Ringstück 32 a gehalten, welches gleichfalls aus Tonerde besteht, aber eine von dem Stück 32 der früheren Ausführungsform abweichende Gestalt besitzt, so daß es den Molybdänhohlstutzen halten kann. Dieser in Fig. 6 mit der Bezugsziffer 27a versehene Teil gleicht im großen und ganzen dem Molybdänrohr 27, jedoch hat der Platinkragen 37 a eine von dem früheren Stück 37 abweichende Gestalt, indem er nämlich an dem Ende des Futteralteils 36 a befestigt ist und auf einem gleichfalls aus Platin bestehenden Ringflansch 43 aufliegt, dessen Mittelöffnung mit dem Abzugskanal 28 zusammenfällt und einen Platinrohrstutzen 44 besitzt, der gleichachsig zum Kanal 28 eine Verlängerung dieses Kanals durch die axiale Öffnung des Ringstücks 32 a bildet.The attachment of the molybdenum tube 27, as shown in FIG. 3 is shown, according to a modified Embodiment of the invention also take place as shown in FIG. 6 shows. The pieces of clay are thereby 29 and 30, which are mounted in the frustoconical opening 31 of the frame, as well as held in the first embodiment by a lower ring piece 32 a, which is also made of alumina exists, but has a different shape from the piece 32 of the earlier embodiment, so that it can hold the molybdenum socket. This is provided with the reference numeral 27a in FIG. 6 Part is largely the same as the molybdenum tube 27, but the platinum collar 37 a has one of the earlier piece 37 different shape, namely by being attached to the end of the sheath part 36 a is and rests on an annular flange 43, which is also made of platinum, the central opening of which coincides with the exhaust duct 28 and has a platinum pipe socket 44 which is coaxial to the channel 28 an extension of this channel through the axial opening of the ring piece 32 a forms.
Bei dieser Anordnung bleibt das Platinstück 43 stets abnehmbar. Man kann es auch durch ein anderes entsprechendes Stück ersetzen, welches dann gleichfalls einen Rohrstutzen 44 besitzt, dessen Abmessungen und Gestalt von demjenigen des Rohrstücks, wie es gerade verwendet wird, abweicht. Das Stück 36 a, 37 a bleibt fest mit dem Molybdänrolir verbunden und schützt es wie bei der ersten Ausführungsform gegen Oxydation.With this arrangement, the platinum piece 43 always remains removable. You can also do it through a Replace another corresponding piece, which then also has a pipe socket 44, the dimensions of which and shape differs from that of the pipe section as it is being used. That Piece 36 a, 37 a remains firmly connected to the molybdenum roller and protects it as in the first embodiment against oxidation.
Der für die Läuterung erforderliche Energiebedarf ist dadurch beschränkt, daß er im Mittelteil des Schmelzofens an derjenigen Stelle gebraucht wird, an der das Glas bereits sehr heiß ist. Andererseits wird diese Energie zum Teil im Ofen wiedergewonnen. Wenn beispielsweise die Temperatur des Glases auf 2000° C gebracht worden ist, so verläßt das Glas den Ofen tatsächlich erst mit einer Temperatur von beispielsweise 1500° C. Der Austrittskanal erhitzt sich durch den Durchgang des geläuterten Glases und gibt diese Energie durch Strahlung und Konvektion an das Bad selbst wieder ab.The energy required for the purification is limited by the fact that it is in the middle part of the Melting furnace is used at the point where the glass is already very hot. on the other hand some of this energy is recovered in the furnace. If, for example, the temperature of the glass has been brought to 2000 ° C, the glass actually leaves the furnace only at a temperature of for example 1500 ° C. The outlet channel is heated by the passage of the refined glass and emits this energy back to the bathroom itself through radiation and convection.
Der Wärmeaustausch zwischen dem Molybdänrohr und dem Schmelzbad ist also vorteilhaft, und man kann ihn dadurch begünstigen, daß man das Rohr mit einem Wärmeaustauscher 45 ausrüstet, wie er in den F i g. 7 und 8 dargestellt ist. Er besteht aus Rippen 46 oder anderen radialen Vorsprüngen, die an dem Molybdänrohr 27 unterhalb der Läuterungsvorrichtung sitzen. Die Stromzuführungsschiene38a ist an dem Wärmeaustauscher angeschweißt.The heat exchange between the molybdenum tube and the weld pool is therefore advantageous, and you can benefit him by equipping the tube with a heat exchanger 45, as it is in the F i g. 7 and 8 is shown. It consists of ribs 46 or other radial projections that attach to sit the molybdenum tube 27 below the refining device. The power supply rail 38a is welded to the heat exchanger.
Der Austauscher kann entweder mit dem Molybdänrohr 27 aus einem Stück bestehen, oder er kann aus einem getrennten Teil bestehen, welches mit dem Rohr 27 verbunden ist. Zur Vergrößerung der Kontaktfläche einerseits zwischen einem Teil des geläuterten Glases, welches durch den inneren Kanal des Rohres 27 fließt, und andererseits der Innenwandung des Austauschers, kann dieser auch an Stelle eines einzigen Kanals mehrere Kanäle 47 enthalten, wie es in F i g. 8 dargestellt ist.The exchanger can either be made in one piece with the molybdenum tube 27, or it can consist of a separate part which is connected to the tube 27. To enlarge the contact area on the one hand between a part of the refined glass which passes through the inner channel of the Tube 27 flows, and on the other hand the inner wall of the exchanger, this can also take the place of a single channel contain multiple channels 47, as shown in FIG. 8 is shown.
Der Ofen nach der Erfindung bietet den grundsätzlichen Vorteil, daß das Verhältnis von der Gesamtmasse zur Durchsatzmasse bedeutend herabgesetzt ist gegenüber den klassischen Öfen. Das Beschickungsgewicht ist verhältnismäßig leicht. Die gegenseitige Unabhängigkeit zwischen der Kupferwandung und der hitzebeständigen Auskleidung bringt es mit sich, daß der neue Ofen auch häufig und schnell stillgesetzt werden kann, ohne daß dadurch eine Schädigung der Gesamtanlage eintritt. Auf diese Weise kann man auch leicht von einer Glassorte zu einer anderen übergehen.The furnace according to the invention offers the fundamental advantage that the ratio of the total mass to the throughput mass is significantly reduced compared to the classic ovens. The load weight is relatively easy. The mutual independence between the copper wall and the heat-resistant lining means that the new furnace will also be used frequently and can be shut down quickly without damaging the entire system. In this way it is also easy to switch from one type of glass to another.
Die Ausgestaltung der Einrichtung zum Abnehmen eines Teiles des Glases von der Läuterungsvorrichtung ist nicht auf die dargestellten Formen nach den F i g. 1 und 5 beschränkt. So können beispielsweise Formen verwendet werden, wie sie in den F i g. 9 und 10 dargestellt sind.The design of the device for removing part of the glass from the refining device is not limited to the forms shown in FIGS. 1 and 5 limited. For example Shapes are used as shown in FIGS. 9 and 10 are shown.
Nach Fig. 9 bildet die obere Scheibe 14a eine ringförmige Auskehlung 48, in der sich die eingeschlossenen Gase sammeln können, und außerdem eine Entleerungsöffnung in der Mitte gemäß derjenigen nach Fig. 5.According to FIG. 9, the upper disc 14a forms an annular groove 48 in which the enclosed Can collect gases, and also a discharge opening in the middle according to that according to FIG. 5.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 10 ist die untere Scheibe 15 α stark kegelförmig ausgebildet und nach oben gehöhlt, während die untere Fläche der oberen Scheibe 14 b gleichfalls an den Rändern nach oben geneigt ist, so daß die Blasen von der Mitte zum Spalt 14 aufsteigen können im Gegenstrom zur Glasmasse.In the embodiment according to FIG. 10, the lower disk 15 α is strongly conical and hollowed upwards, while the lower surface of the upper disk 14 b is also inclined upwards at the edges so that the bubbles can rise from the center to the gap 14 in countercurrent to the glass mass.
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