DE1596679A1

DE1596679A1 - Vorrichtung zum Glasschmelzen

Info

Publication number: DE1596679A1
Application number: DE19671596679
Authority: DE
Inventors: Goto Eizo
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1966-04-25
Filing date: 1967-04-24
Publication date: 1971-05-19
Also published as: US3527590A; GB1167233A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

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Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd.

Vorrichtung zum Glasschmelzen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Glasschmelzen.

Im allgemeinen wird Glas dadurch geschmolzen, daß ein Tiegel oder Ofen, der Glasrohmaterial enthält, von außen mit Hilfe einer geeigneten Aufheizeinrichtung, wie etwa einer elektrischen Heizung, aufgeheizt wird, oder dadurch, daß eine Brennerflamme auf die Oberfläche des Glasrohmaterials gerichtet wird. Da jedoch das Aufheizen eines Tiegels bzw. Schmelztopfes von außen her eine übermässige Aufheizung des Riegels bewirken kann, lösen sich Komponenten mit verhältnismäosig niedrigem Schmelzpunkt, die in dem Tiegel enthalten sind, in dem geschmolzenen Glasbad, wodurch bewirkt wird, daß das Glasbad unerwünschte Verunreinigungen enthält. Diese Schwierigkeit tritt zwar nicht auf, wenn eine Brennerflamme auf die Oberfläche den Glacbades gerichtet wird. In dieses EaIl tritt jedoch ein Teil den verbrannten Gases aus dem Brenner in das Glasbad ein, wodurch nich wiederum eine Veränderung der Badzusammensetzung ergibt. Es ist deshalb schwierig, auf der Otorfläche des Glasbades Schmelzbedingungen zu erreiöjifen, die

Neue Unterlagen iArt 711 Ab·. 2 Nr. ι s*ü 3

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für verschiedene Arbeiten geeignet ist.

Die vorliegende Erfindung bezv/eckt deshalb hauptsächlich, eine Vorrichtung zum Glasschmelzen zu schaffen, bei der eine Verunreinigung des geschmolzenen Glases weitgehend verringert wird, während gleichzeitig die Oberflächenschicht des Glasbades auf eine Temperatur aufgeheizt wird, durch die sich eine geeignete Viskosität, wie sie für verschiedene Arbeiten erforderlich ist, einstellt. Weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Glasschmelzen anzugeben, bei der die Temperatursteuerung des Bades schnell und zwangsläufig durchgeführt werden kann, und bei der der Oberflächenteil des geschmolzenen Glasbades über dessen gesamte Fläche eine gleichmassige Viskosität aufweist. Dabei ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Schmelzvorrichtung zu schaffen, bei der das Gefäß, in dem das Bad aus dem geschmolzenen Glas enthalten ist, gegen Zerstörung, die durch ein übermässiges Aufheizen bewirkt wird, geschützt ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Schmelzen von Glas besteht aus einem Behälter für geschmolzene Glasmasse, einem Elektrodenpaar, das in Höhe der Oberflächenschicht der Glasmasse in dem Behälter angebracht ist, wobei eine der Elektroden in einer Anzahl kurzer Elektrodenabschnitte unterteilt ist, die mit der anderen Elektrode zusammenwirken, einer Spannungsquelle zur Versorgung des Elektrodenpaares mit einem elektrischen Strom, der durch die Oberflächenschicht der geschmolzenen Glasmasse fließt, und elektrischen Lasteinheiten, die zwischen jede der kurzen Elektrodenabschnitte und die Spannungsquelle geschaltet sind. Veiter zeichnet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung durch eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Teile der geschmolzenen Glasmasse aus, die sich zwischen den Elektrodenabschnitten befinden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist so geschaffen, daß wenigstens ein Teil des Glaiirohmaterials, das in einem Behälter

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au& feuerfestem Material enthalten ist, elektrisch leitend gemacht wird, indem von außen her erhitzt wird, und daß sodann dieser Teil aufgeheizt wird, indem wahlweise ein elektrischer Strom hindurchgeleitet wird, so daß der Oberflächenteil des Glasbades eine Viskosität erhält, die für verschiedene Arbeiten geeignet ist. Der Oberflächenteil und Teile des Glasbades, die durch Schmelzen des Rohmatei'ials gemäß dieser Erfindung gebildet worden sind, und an diesen Oberflächenteil angrenzen, werden auf eine Temperatur entsprechend dem Gleichgewicht zwischen einer Aufheizung durch die Jouüe? sehe Wärme eines elektrischen Stromes, der durch diese Teile fließt, und der Wärmeableitung an die auf der Badoberfläche vorhandene Atmosphäre , aufgeheizt, wobei diese Temperatur zur Schaffung einer Viskosität ausreicht, die für die Durchführung verschiedener Arbeiten geeignet ist, wie z. B. das Herausnehmen des geschmolzenen Glases aus dem Bad, um dieses zu Glaswaren zu verarbeiten, oder zum Eintauchen eines "geöffneten Endes eines Rohres in das geschmolzene Glas, um einen Glasfilm auf diesem offenen Ende auszubilden, oder andere Arbeiten durchzuführen.

Da Teile des geschmolzenen Glases, die unter dem Oberflächenteil liegen, durch den elektrischen Strom aufgeheizt werden, der durch sie liindurchfließt, und da die Temperatur dieser Teile nicht durch die Wärmeableitung an die umgebene Atmosphäre beeinflusst xiird, liegt die Temperatur dieser Teile höher als die des Oberflächenteiles. Folglich wird, wenn das geschmolzene Glas in der Oberflächenschicht aus dem Bad herausgenommen wird, das Glas in dieser Schicht schnell und bequem von dem darunterliegenden Teil des geschmolzenen Glases getrennt. Weiterhin besteht, da der Teil des geschmolzenen Glases zwischen diesem Teil hoher Temperatur und dem Boden des Gefäßes durch den elektrischen Strom nicht merklich oder vollständig aufgeheizt wird, keine Gefahr, daß die Innenwand des Gefäßes überheizt wird, so daß auf wirksame Weise ein Lösen bzw. Ablösen von Verunreinigungen, die in dem Kessel

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enthalten- sind, in dem geschmolzenen Glas verhindert wird.

Im folgenden soll eine bei spiel swei se Au s führung sf or ei der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert v/erden.

Figur 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Glaschmelzen,

Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der in Figur Λ gezeigten Vorrichtung, zusammen mit einem zugehörigen elektrischen Kreis,

Figur 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Bahn des elektrischen Stromes, der durch das Bad aus geschmolzenem Glas zwischen zwei Elektroden der in der Figur 1 und 2 gezeigten Vorrichtung fließt,

Figur 4 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Verhältnisses zwischen der Badtiefe des geschmolzenen Glases und der Temperatur,

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Figur 5 zeigt einen Längsschnitt einer abgewandelten Glasschmelzvorrichtung gemäß der Erfindung zusammen mit einem zugehörigen elektrischen Kreis;

Figur 6 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glasschmelzvorrichtung zusammen mit einem zugehörigen elektrischen Kreis;

Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Figur 8 ist ein Schnitt durch die in Figur 7 gezeigte Vorrichtung entlang der Linie 8-8;

Figur 9 ist eine Draufsicht auf eine andere erfindungsgemäße Glasschmelzvorrichtung zusammen mit einem zugehörigen elektrischen Kreis;

Figur 10 zeigt einen Schnitt durch die in Figur 9 gezeigte Vorrichtung entlang der Linie 10-10;

Figur 11 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere andere Ausführungsform gemäß der Erfindung zusammen mit einem zugehörigen elektrischen Kreis; und

Figur 12 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform · gemäß der Erfindung zusammen mit einem zugehörigen elektrischer; Schaltkreis.

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Wie aus den Figuren 1 und 2 der beiliegenden Zeichnung hervorgeht, enthält die Glasschmelzvorrichtung eine Unterlage bzw. Basis 1, die aus feuerfesten Steinen bzw. Ziegelsteinen hergestellt ist, und ein rechteckiges Rahmenglied aus gesintertem Schamott, und dieses ist an der Basis 1 befestigt. In dem Rahmenglied 2 ist ein Raum bzw. Hohlraum zur Aufnahme eines Bades aus geschmolzenem Glas 5 ausgebildet, und zwei Elektroden 3 und 4, die aus Rund-

¹ stäben aus elektrisch leitendem Material hergestellt sind, sind auf der Innenseite der schmaleren Seitenwände

: des Rahmengliedes an Stellen gerade unterhalb der Plüssigkeitshöhe des Glasbades 5 befestigt, wobei sich je ein Ende dieser Elektroden nach außen hin durch die Seitenwand hindurch erstreckt. Eine Elektrode 3 ist mit einem Pol einer elektrischen Energiequelle verbunden, während die andere Elektrode mit dem entgegengesetzten Pol der Quelle

,über eine veränderliche Drossel RT verbunden ist.

Beim Betrieb der Glasechmelzvorrichtung wird das Glasrohmaterial, z.B. ein pulverförmiges Rohmaterial, das im wesentlichen aus SiOp, B2O, und PbO besteht, in das Rahmenglied in einer geeigneten Menge eingefüllt, um ein Bad mit einer KLÜssigkeitshöhe herzustellen, die etwas höher als die obere Oberfläche der Elektroden 3 und 4 liegt. Das Glasrohmaterial wird durch äußere Erwärmungseinrichtungen, wie etwa eine Brennerflamme, die auf seine Oberfläche ge-

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richtet ist, erhitzt, so daß die Oberflächenschicht des eingefüllten Rohmaterials elektrisch leitend wird. Sodann wird von der Quelle E eine geeignete Spannung auf die Elektroden 3 und 4 gegeben, die in das Glasrohmaterial eingetaucht sind. Diese Spannung bewirkt, daß ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden 3 und 4- durch das Rohmaterial fließt, das durch die Brennerflamme geschmolzen worden ist« Aufgrund der Joule'sehen Wärme, die durch diesen Strom erzeugt wird, wird das Glasrohmaterial schnell aufgeheizt, so daß das Bad aus geschmolzenem Glas gebildet wird.

Während dieser Aufheizung durch den elektrischen Strom erhöht sich, da die Temperatur-Widerstandscharakteristik *ea Glases negativ ist und da der Strom in dem Oberflächenteil konzentriert wird, der auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt worden ist, wegen der Brennerflamme die Temperatur des Oberflächenteiles sehr schnell.

Wie in Figur 3 schematisch dargestellt ist, konzentriert sich der Strom, der durch das Bad aus geschmolzenem Glas fließt, in einem Teil H auf einer geraden Linie, entsprechend dem kürzesten Abstand zwischen den Elektroden 3 und 4# so daß kein Strom durch die Teile M und I über bzw. unter dieser linie fließt. Polglich ist die Badtemperatur in dem Teil H am höchsten, die Temperatur des Teiles M ist durch Verbindung auf eine etwas niedrigere Temperatur erhöht und die Temperatur des Teiles 1 ist am niedrigsten. Das Verhältnis

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j zwischen Badtiefe und der Temperatur ist durch die in Figur 4 gezeigte Kurve dargestellt,

i In der anfänglichen Stufe des Stromflusses ist der Wider- ; stand der Oberflächenschicht des Bades 5 verhältnismäßig

j hoch« da diese noch nicht auf eine genügend hohe i Temperatur aufgeheizt ist, so daß es notwendig ist, eine verhältnismäßig hohe Spannung an den Elektroden 3 und 4 anzulegen» um dem Bad 5 eine bestimmte Leistung zuzuführen. Während die Aufheizung fortgesetzt wird, erhöht eich der Strom entsprechend der Verringerung des Widerstandes, woraus eich eine Verringerung der Spannung ergibt, die durch die Wirkung der Drossel RT an den Elektroden

j engelegt wird bis ein stabiler Zustand erreicht wird, indem

i «ich die Wärmemengen, die dem geschmolzenen Glaabad 5 durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung verloren geht und die

Wärmemenge, die durch die JoulVeche Wärme des Stromes, j der durch das Bad, fließt, einander ausgleichen. Die elektrische Leistung, die dem Bad zugeführt wird, sollte i so gesteuert werden, daß der Oberflächenschichtteil des ^; Bades 5 &uf eine Temperatur aufgeheizt wird, durch die •Ine Viskosität gegeben wird, die für verschiedene Arbeiten geeignet ist. Dies kann durch geeignete Wahl der.elektrischen Oharakterietiken der Quelle S und der Drossel RT In Abhängigkeit von dem thermischen Zustand des Bad·· erreicht

Κ« wurdtn iinig« Üntereuohungtn durchgeführt, u* die ßtro»-

ΤοθϊιϊΤίϊϊ·

Übergangsbedingungen für die Aufheizung durch den elektrischen ; Strom ausfindig zu machen. So wurde eine Schmelzvorrichtung mit zwei, parallelen Elektroden verwandt, die in einem Abstand von 30 mm angebracht waren, von denen jede aus einem Molybdän-Stab von 25 mm länge bestand, und es wurde ein Glasrohmaterial, das eine Erweichungstemperatur von 51O⁰C und einen Ausdehnungskoeffizient von 9,8 χ 10 /⁰C besaß, in die Schmelzvorrichtung bis zu einer solchen Höhe eingefüllt, daß die Elektroden untertauchten. Das Rohmaterial wurde dadurch aufgeheizt, daß auf seine Oberfläche eine ; Flamme gerichtet wurde, die durch Abtrennen einer Mischung aus Kohlengas und Sauerstoff durch Brenner erzeugt wurde. Nachdem der Oberflächenschichtteil des Rohmaterials aufgeheizt war, wurden die Brennerflammen entfernt und eine Spannung von 260 Volt wurde von einer geeigneten Wechselstromquelle an den Elektroden angelegt. Diese Spannung wurde auf 48 Volt nach 3 Minuten verringert und der Strom, der zu dieser Zeit zwischen den Elektroden floss, betrug 10 Ampere. Hierdurch wurde ein Bad aus geschmolzenem Glas in einer Zone von 25 mm Breite und 30 mm Länge hergestellt und die Temperatur des Oberflächenschichtteiles des Bades lag in einem Bereich von 1200 bis 1300⁰C. Bei dieser Temperatur betrug die Viskosität des geschmolzenen Glases 50 oder weniger Poise, die für verschiedene Arbeiten geeignet ist, wie z.B., um ein offenes Ende eines zu bearbeitenden Gegenstandes in das Bad einzutauchen und ββ e®£ann herauszuziehen, um einen Glasfilm an dem offenen Ende auszubilden.

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Es sollte besonders bemerkt werden, daß in diesem Beispiel das Aufheizen des Rohmaterials lediglich auf Teile des Rohmaterials begrenzt ist, die für die Verarbeitung er-

I forderlich sind, und die Basis 1 und das Hahmenglied 2 werden nicht übermäßig aufgeheizt, so daß dort keine Vergiftung des Glasbades durch Verunreinigungen aus dem ifeuerfesten Material auftreten. Da weiterhin das Aufheizen

j des Rohmaterials mit Hilfe des Brenners lediglich zu dem i Zweck verwandt wird, um den Widerstand des Rohmaterials zu verringern, so daß eine Aufheizung des Rohmaterials durch den elektrischen Strom möglich wird, so ist die Menge an Verunreinigungen, die in das Bad eindringen kann, ver- ; nachlässigbar klein·

Figur 5 zeigt eine abgewandelte Schmelzvorrichtung mit Elektroden, mit denen der Oberflächenschichtteil des Bades ,wirksamer aufgeheizt werden kann. In dieser Figur sind die

Teile, die im wesentlichen identisch mit denen in den Figuren 1 und 2 gezeigten sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Innenflächen einander gegenüber liegender Wände des Rahmengliedes 2, konvergieren gegeneinander und zwei plattenförmig ausgebildete Elektroden 6 und 7 sind an diesen konvergierenden Oberflächen befestigt.

Wenn an die Elektroden 6 und 7 eine Spannung angelegt wird, so ist die Stromdichte, die zwischen dan Elektroden durch das Bad fliest, m&xAnftX *<" der Oberfläche des Bades und sie nimmt

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mit der liefe ab, da der Abstand zwischen den Elektroden an der Oberfläche des Bades 5» das in dem Rahmenglied 2 enthalten ist, minimal ist und er sich mit der Tiefe des Bades erhöht. Darüberhinaus wird die Stromdichte pro Einheitsoberfläche der Elektroden klein, da die Elektroden 6 und 7 in bezug auf eine freie Oberfläche geneigt sind, wodurch die Erosion der Elektroden aufgrund des geschmolzenen Glases sehr stark verringert wird.

Der Winkel zwischen der Oberfläche der Elektrode 6 und 7 und der flüssigen Oberfläche des Bades kann innerhalb eines Bereiches von 120° bis 160° je nach dem Abstand zwischen den Elektroden, der Glas^usammensetzung und anderen Paktoren gewählt werden. Wenn der Winkel größer wird, so wird die Änderung in der Stromdichte in bezug auf die Tiefe bemerklich, so daß, wenn dieser Winkel Übermäßig groß 1st* ' sich der Strom auf Teile der Elektroden konzentriert, die einen minimalen Abstand voneinander haben, so daß eine ; ernste Erosion dieser feile auftritt. Wenn die Elektroden ^! aus Molybdän hergestellt sind, so wird z.B. ein braun > gefärbtes Produkt an deren Oberflächenteil durch die ■

Reaktion zwischen dem Molybdän und dem Glas erzeugt, wobei das Produkt die Eigenschaften des Glases zerstört· Wenn Jedooh der Winkel zwischen den Elektroden und der flüssigen Ober- , fläche des Bades Innerhalb des oben erwähnten Bereiche« j gewählt wird, so kann dl· Produktion eines solchen Produktes auf ein Drittel oder weniger la Yergleioh zu den Arbeiten · mit Btangenfönsigen Elektroden verringert werden· j

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Palls es gewünscht wird, ein Bad aus geschmolzenem Glas mit geringem Querschnitt jedoch weiter Fläche herzustellen, um einen übermäßigen Anstieg in dem elektrischen Widerstand zu verhindern, so ist es vorzuziehen, besser lange Elektroden zu verwenden^als den Abstand zwischen den Elektroden zu erhöhen.

Jedoch selbst wenn lange Elektroden verwandt werden, so ist es nicht möglich, den Badwiderstand zwischen den Elektroden gleichförmig zu machen, wodurch sich das Nebeneinanderbestehen von geschmolzenen Teilen ergibt, die eine geringere Viskosität als diese geschmolzenen Teile in dem Bad haben.

Figur 6 zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schmelzvorrichtung, die für die Ausbildung eines gleichförmig aufgeheizten Glasbades in langgestreckten weiten Bereichen geeignet ist. In diesem Beispiel wird ein rechteckiger Kessel bzw. Gefäß 9 aus feuerbeständigem Material verwandt, der das Glasbad 8 aufnimmt, und zwei Elektroden und 11 sind auf der Innenfläche der einander gegenüberliegenden längeren Seitenwände des Gefäßes befestigt, wobei eine Elektrode 10 eine etwas kürzere Länge als die Gesamtlänge der Seitenwand aufweist und mit einem Pol der Energiequelle E verbunden wird. Die andere Elektrode 11 ist dagegen in sieben gleiche Abschnitte unterteilt, von denen jeder mit dem anderen Pol der Energiequelle E über unabhängige Drosseln RT verbunden ist.

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Während des anfänglichen Stromflusses ist die Oberflächentemperatur des Bades 8, das durch äußere Aufheizung geschmolzen wird, nicht gleichförmig, so daß die Widerstände zwischen verschiedenen Paaren von Elektroden 10 und 11 nicht gleich sind. Wegen dieses Unterschiedes in den Widerständen werden die Spannungen, die auf entsprechende Elektrodenabschnitte 11 gegeben werden, durch Drosseln RT gesteuert, die hiermit verbunden sind, so daß ein gleicher Strom durch den gesamten Oberflächenschichtteil des Glasbades fließt. So wird eine niedrige Spannung an die Elektrode angelegt, die in dem höheren Temperaturteil des Bades 8 liegt, während eine höhere Spannung an die Elektrode in dem Teil mit niedrigerer Temperatur angelegt wird, wodurch der gesamte Oberflächenschichtteil des Bades 8 gleichförmig unabhängig von einer nicht gleichförmigen Temperatur in der Anfangsstufe aufgeheizt wird.

Die Abstände zwischen den unterteilten Elektroden 11 sind vorzugsweise klein, um eine gleichförmige Aufheizung der gesamten Oberfläche des Bades 8 zu erreichen. Ein zu kleiner Abstand ergibt jedoch eine Abnahme des elektrischen Widerstandes des geschmolzenen Glases, das in diesem Raum enthalten ist. Als Folge hiervon fliefßt ein Strom einer höheren Spannung, die auf eine bestimmte unterteilte Elektrode gegeben wird, auf benachbarte Elektroden, wodurch der Strom verringert wird, der durch die Teile des geschmolzenen Glases mit niedriger Temperatur oder Teile mi.t höherer Temperatur fließen muß, um diese aufzuheizen. Eine solche

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Schwierigkeit kann jedoch dadurch vermieden werden, daß Teile des. Glasbades, die zwischen unterteilten Elektroden liegen, gekühlt werden, um ihren Widerstand zu erhöhen. Eine geeignete Kühleinrichtung besteht darin, daß Kühlplatten, die mit einer Kühlwasserleitung ausgestattet sind, in das Bad zwischen den unterteilten Elektroden eingeführt werden.

Um die Schmelzoperation in der in Figur 6 gezeigten Vorrichtung einzuleiten, ist es nicht erforderlich, die gesamte Oberfläche des Bades 8 vor dem Stromfluß zu schmelzen, sondern es kann eine beliebige gewünschte Zone des Bades zwischen der langen Elektrode 10 und wenigstens einer der unterteilten Elektroden durch eine Brennerflamme aufgeheizt werden und sodann kann mit dem Schmelzen durch einen Strom begonnen werden, indem eine geeignete Spannung an diese Elektroden angelegt wird. Durch das Anlegen der Spannung erhöht sich die Temperatur dieser ausgewählten Zone des Bades durch die Joule'sehe Wärme und die Spannung der unterteilten Elektrode, die dieser Zone zugeordnet ist, erniedrigt sich,während der Badwiderstand sich erniedrigt. Wenn eine Spannung auf eine unterteilte Elektrode angrenzend an diese ausgewählte unterteilte Elektrode angelegt wird, so bildet sich ein Strompfad durch das Bad 8 in Abhängigkeit von der Potentialdifferenz zwischen diesen unterteilten Elektroden aus, um das hierzwischen befindliche Glas zu

schmelzen. Eb fließt gleichfalls ein Strom zwischen der langen Elektrode 10 und der unterteilten Elektrode 11, die später leitend wird, um die Schmelzzone auszuweiten. Wenn

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an alle unterteilten Elektroden eine Spannung angelegt worden ist, so wird die gesamte Zone des Oberflächenschichtteiles des Bades 8 vollständig geschmolzen sein.

Die Ausbildung eines geschmolzenen Glasbades mit einer weiten Fläche ist gleichfalls dadurch möglich, daß der Oberflächenschichtteil des Bades in einer Richtung parallel zu den Elektroden, v/ie es in den Figuren 7 tind 8 dargestellt ist, verschoben v/ird, anstatt unterteilte Elektroden zu verwenden. Gemäß dieser abgewandelten Ausführungsform sind zwei Elektroden 14 und 15 auf der Innenfläche der längeren Seitenwände eines rechteckigen Kessels 12 in Teilen nahe der Oberflächenschicht des Bades 13 angeordnet, wobei die Elektrode 14 direkt mit einem Pol einer Energiequelle E verbunden ist, während die andere Elektrode 15 mit dem anderen Pol über eine Drossel RT verbunden ist. Zwei Rührmechanismen 16 und 17, die in der Richtung der Pfeile durch einen geeigneten Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) gedreht werden, sind in der Nähe der kürzeren Seitenwände des Kessels 12 angeordnet. Die freien Enden der Rührmechanismen sind im rechten Winkel gebogen, so daß sie intermittierend in das Bad getaucht werden, während sie gedreht werden.

Wenn der Oberflächenschichtteil des Bades 13 durch eine äußere Aufheizung aufgeheizt worden ist, wird mit der Rotation der Rührmechanismen begonnen. Diese Rotation

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bewirkt, daß der Oberflächenschichtteil des Bades 13 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung (die parallel zu den Elektroden 14 und 15 ist) fließt, um die Temperaturverteilung einander anzugleichen bzw. auszugleichen.

In den in den Figuren 5 bis 8 gezeigten Schmelzvorrichtungen können Bäder von geschmolzenem Glas mit einer weiten Fläche und einer gleichmäßigen Viskosität ausgebildet werden, so daß : sie für die Ausführung solcher Arbeiten geeignet sind, bei denen verhältnismäßig große Gegenstände eingetaucht werden, z.B. um Glas auf einen Teil oder auf den gesamten Gegenstand aufzubringen, um einen Glasfilm auf dem offenen Ende des Glases auszubilden und um aneinandergrenzende Teile mit Glas zu verschließen bzw. abzudichten.

In den Figuren 9 und 10 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die so ausgebildet ist, daß wirksam die Aufheizung wenigstens eines Teils der Oberflächenschicht ohne eine begleitende unerwünschte Änderung der Elektroden ausgeführt werden kann. Diese Ausführungsform besitzt eine Basis 18 aus feuerfesten Ziegeln und ein dreieckiges Rahmenglied 19, das aus gesintertem Schamotte hergestellt und auf der Basis befestigt ist. Eine stabförmige Elektrode 20, die aus einem feuerbeständigen Metall, z.B. Molybdän, hergestellt ist, ist so angeordnet, daß sie sich durch einen Scheitel des Rahmengliedes 19 erstreckt.und sie ist mit einem Pol einer Energiequelle E über eine Drossel RT verbunden. Auf der Innen-

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fläche einer Seitenwand, die diesem Scheitel gegenüberliegt, ist eine waagerechte Elektrode 21 aus einem Metallstab angebracht, der aus Molybdän und dergleichen hergestellt ist, wobei diese Elektrode 21 in einem leichten Abstand von der Seitenwand angebracht und mit dem anderen Pol der Energiequelle E verbunden ist. Eine Aussparung, die in der Tiefe gegen die Elektrode 21 hin zunimmt, ist auf der Oberfläche der Basis 18 ausgebildet.

Das Rohmaterial des Glases 22 wird in das Rahmenglied 19 bis zu einer (Tiefe eingefüllt, die ausreicht, um die Elektroden 20 und 21 einzubetten und das Rohmaterial wird zuerst durch eine äußere Aufheizung wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen aufgeheizt. Hierauf wird eine Spannung an den Elektroden 20 und 21 angelegt, um einen Strom durch das Bad 22 zu schicken. Da jedoch die eine Elektrode 21 mit dem Bad 22 über eine weite Fläche bzw. Bereich in Berührung steht, so ist die Stromdichte in dem Bad in der Nähe dieser Elektrode 21 verhältnismäßig niedrig, so daß die Temperatur dieser Teile verhältnismäßig niedrig ist. Die Querschnittsfläche des Strompfades verringert sich jedoch allmählich gegen die andere Elektrode hin, die in dem schmalen bzw. spitzen Scheitel angeordnet ist, so daß der Strom konzentriert wird, wie es durch die gestrichelten Linien in Figur 9 angedeutet ist, wodurch die Stromdichte in diesen Teilen sehr erhöht wird, so daß diese Teile des •Bades 22 wirksam auf eine hohe Temperatur aufgeheizt werden.

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Eine solche wirksame Aufheizung stellt sicher, daß der Temperaturabfall kompensiert wird, der durch die Wärme-¹ absorption durch einen Körper von verhältnismäßig großer Wärmekapazität erzeugt wird, der in das Bad 22 eingetaucht wird.

Es ist wichtig, daß festgestellt wird, daß bei dieser Ausführungsform die Temperatur der Teile des Bades 22, die mit der langen Elektrode 21 in Berührung stehen,

niedriger ist als die des Teils in dem spitzen Scheitel, iwas bedeutet, daß die Änderung der Elektrode weitgehendst gemildert wird. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die andere Elektrode 20 sich nur an. ihrer Spitze abnutzt, werden die Kosten sowohl wie die Arbeit, die für eine Aufrecht erhaltung und Reparatur der Schmelzvorrichtung er-

. forderlich ist, äußerst verringert.

In Figur 11 ist ein anderes Beispiel der Schmelzvorrichtung mit einem schmalen Teil gezeigt. Das Rahmenglied 23 hat allgemein die Form einer Hantel mit einem engen oder eingeschränkten Querschnitt und sektorförmigen Endabschnitten, die hieran angrenzen. Zwei gebogene Elektroden 25 und 26 sind in dem sektorförmigen Endabschnitt so angeordnet, daß sie mit dem Bad 24 in Berührung stehen, das in dem Rahmenglied enthalten ist. Wiederum ist die Elektrode 25 mit einem Pol der Energiequelle E verbunden, während die andere Elektrode 26 mit dem anderen Pol über eine Drossel RT verbunden ist.

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In dieser Ausführungsform ist die Stromdichte zwischen den Elektroden 25 und 26 in dem engen Teil hoch und in den sektorförmigen Endabschnitten niedrig, da der Strom hierin radial auseinanderfließt. Dementsprechend ist die Temperatur des Bades 24 in diesen Endabschnitten niedrig und in dem engen Abschnitt bzw. engen Querschnitt hoch. Deshalb.ist_? selbst wenn das Bad in dem engen Abschnitt auf eine Temperatur aufgeheizt wird, so daß eine niedrige Viskosität erhalten vird, die für die Arbeit geeignet ist, die Badtemperatur in den sektorförmigen Endabschnitten genügend niedrig, so daß das Elektrodenmaterial nicht erodiert.

Figur 12 zeigt eine abgewandelte Ausftihrungsform, die sich für einen Betrieb eignet und verwandt wird, bei dem ein ringförmiger Teil eines zu bearbeitenden Gegenstandes in das Bad des geschmolzenen Glases getaucht wird. Ein Gefäß 27 aus feuerbeständigem Material ist auf seiner oberen Fläche mit einer ringförmigen Aussparung versehen, um ein Bad 28 aufzunehmen, und diese Aussparung ist mit drei schwalbenschwanzförmigen Nuten versehen. Am Boden dieser Nuten und nahe der Oberflächenschicht sind gebogene Elektroden 29, 30 und 31 angeordnet, die mit einer Dreiphasen-Stromquelle (nicht gezeigt) über Drosseln (nicht gezeigt) verbunden werden können, um einen elektrischen Strom durch die ringförmige Aussparung zu leiten, um beide aufzuheizen. Wiederum ist die Oberflächenschicht des Bades gegen die jeweiligen Elektroden 29, 30 und 31 hin erweitert, so daß das Bad, das in der schmalen Aussparung enthalten ist, wirksam aufgeheizt

werden kann, ohne die Elektroden zu tiberheizen, BADORiGiNAL ·| 0982 1/0116

Claims

"IS96679 Patentansprüche

1. Vorrichtung zürn Glasschmelzen, gekennzeichnet durch einen Eehelter für geschmolzene Glasmasse, ein Elektrodenpaar, dar. in Höhe der Oberflächenschicht der Glasmasse in dem Behälter angebracht ist, wobei eine der Elektroden in eine Anzahl kurzer Elektrodenabschnitte unterteilt ist, die mit der anderen Elektrode zusammenwirken, eine Sporjiungsquelle zur Versorgung des Elektrodenpaares mit einem elektrischen Strom, der durch die Oberflächenschicht der geschmolzenen Glasmasse fließt, und elektrische Lasteinheiten, die zwischen jede der kurzen Elektrodenabsclinitte und die Gpannungsquelle geschaltet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Teile der /geschnolzenen Masse, die sich zwischen den Elektrodenabschnitte!! befindet.

Neue Unterlagen (Art 7 % 1 Abs. 2 Nr. 1 Sau 3 des Änderurwe«·. v. 4. i. ;'■./!

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