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Metallelektrode für Elektroöfen zum Schmelzen von Glas Die Erfindung
bezieht sich auf eine Elektrode für Öfen zum Schmelzen von Glas mit Hilfe des Jouleeffektes.
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Bei solchen Öfen tauchen die Heizelektroden in die Glasmasse ein.
Für die Verteilung der elektrischen Energie in der Glasmasse werden mitunter Metallelektroden
verwendet. Die Metallurgie ist heute in der Lage, Metalle, wie Molybdän, Wolfram,
Tantal und Niob zur Verfügung zu stellen, deren Schmelzpunkte erheblich höher liegen
als die Temperaturen, mit welchen Glasschmelzöfen betrieben werden, nämlich oberhalb
von l500° C. Gemäß der bisherigen Technik werden diese Metalle in Form von Stäben
oder Blechen von verhältnismäßig kleinen Abmessungen geliefert.
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Wenn die Elektroden aus Stäben von grundsätzlich zylindrischer Gestalt
bestehen, die die Wandungen des Ofens durchdringen und mehr oder weniger tief in
das Glas eintauchen, so sind die wirksamen Flächen, auf denen sie mit der Glasmasse
in Kontakt kommen, nur klein, weil Stäbe aus den genannten Metallen nur schwer mit
Abmessungen von mehr als 60 mm Durchmesser hergestellt werden können. Solche stabförmigen
Elektroden haben zwar den Vorteil, daß sie während des Betriebes des Ofens leicht
ausgewechselt werden können, jedoch ist dieser Vorteil mit dem Nachteil verbunden,
daß die kleine Kontaktfläche mit dem Glas eine örtliche Energiekonzentration in
der Nachbarschaft der Elektrode zur Folge hat, speziell an der Stelle, wo die Elektrode
die aufnehmende Bohrung des feuerfesten Ofenbaustoffes verläßt. Es bildet sich deshalb
eine sehr heiße Zone in unmittelbarem Kontakt mit dem feuerfesten Ofenmauerwerk
aus. Diese örtlich gesteigerte Temperatur kann eine erhebliche verschleißende Wirkung
auf das feuerfeste Material und sogar Fehler im Glas, insbesondere durch Eindringen
von Körnern, hervorrufen.
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Um diesen Nachteil der stabförmigen Elektroden zu vermeiden, ist bereits
vorgeschlagen worden, am Ende einer stabförmigen Elektrode innerhalb des Bades und
von der Ofenwandung des Ofens entfernt, eine odermehrere Platten vorzusehen, die
eine gegenüber der eigentlichen Elektrode größere Oberfläche aufweisen und somit
den elektrischen Strom entsprechend gut verteilen. Diese aus Metallblechen bestehenden
im Innern des Ofens, und zwar in dem Glasbad selbst angeordneten Elektrodenenden
sind, nachdem sie verschlissen bzw. verbraucht sind, nur schwierig auszuwechseln,
ohne daß der Betrieb des ; Ofens unterbrochen wird.
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Ziel der Erfindung ist es, diese den bisher bekannten Elektroden anhaftenden
Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung geht daher von einer Metallelektrode für beheizte
Elektroöfen mit Hilfe des Jouleeffektes zum Schmelzen von Glas aus, wobei die Elektrode
aus einer metallischen, stromleitenden Stange, welche von einem feuerfesten Teil
umgeben ist und wenigstens einer zur Verteilung des Stromes im Innern der Masse
dienenden Platte zusammengesetzt ist. Die Elektrode gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß diese Gesamtanordnung eine Querabmessung hat, die niedriger
als der Querschnitt der Öffnung der Wand des Ofens ist, die zum Durchgang der Stromzuführung
dient, und daß, um sie auszuwechseln, sie durch diese Öffnung nach innen zum Ofen
hin durch Einführen einer anderen identischen Anordnung in die genannte Öffnung
gestoßen werden kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Elektrode gehen
aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung hervor, die die neue Elektrode
im vertikalen Längsschnitt zeigt.
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In der Zeichnung ist mit 1 die aus feuerfestem Werkstoff bestehende
Seitenwandung eines Glasschmelzofens und mit 2 ein Loch in dieser, welches von der
Elektrode durchdrungen wird, bezeichnet. Zur Führung und zum Kühlen der Elektrode
ist eine außerhalb des Ofens durch nicht dargestellte Mittel befestigte Vorrichtung
3, in Gestalt eines Hülsenkörpers 3 a, der teilweise von einem eine Ringkammer,
in
welcher ein Kühlmittel strömt, bildenden Mantel 3 b umgeben ist,
vorgesehen. Der Querschnitt des mittleren Durchgangskanals des Hülsenkörpers ist
ähnlich dem des Loches 2 gestaltet, jedoch kleiner- als dieser.
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Die Elektrode besteht aus einem Stab 4 aus Metall, wie Molybdän von
vorzugsweise zylindrischer Gestalt und einem Durchmesser von z. B. 60 mm. In ein
zentrales, in dem rückwärtigen Ende dieses Stabes 4 gebildetes, mit Gewinde versehenes
Loch 5 ist ein an dem vorwärtigen Ende eines Stabes 7, der z. B. aus Weichstahl
bestehen kann, angeordneter Zapfen 6 eingeschraubt.
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Die Stäbe 4 und 7 sind von Hülsen 8 und 9 aus einem feuerfesten Werkstoff,
dessen spezifisches Gewicht kleiner ist als das des Glases, umschlossen. Diese Hülsen,
von denen gegebenenfalls die Hülse 8 zum Schutze gegen die korrodierenden Einwirkungen
des Glasbades mit einem Metallüberzug versehen sein kann, sind mit geringem radialem
Spiel in den Hülsenkörper 3 a eingeschoben.
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An einem am vorwärtigen Ende des Stabes 5 angeordneten Gewindezapfen
4 a ist eine Stromverteilungsplatte 10 befestigt. Gegebenenfalls kann außerdem eine
zweite, gestrichelt dargestellte Platte 11 vorgesehen sein, um die Platte 10 zu
verdoppeln. Ferner ist an der Stange 4 z. B. durch Aufschrauben unmittelbar vor
der Hülse 8 eine andere Platte 12 befestigt. Statt durch Aufschrauben können die
Platten 10, 11 und 12 gegebenenfalls auch durch Verschweißen an der Stange befestigt
sein. Die Platten können aus dem gleichen Material wie die Stange 4, z. B. aus Molybdän,
bestehen. Von ihrer Stirnseite aus gesehen besitzen sie die gleichen Außenkonturen
wie die Hülsen 8 und 9. Die Platte 10, die im Abstand von der
Platte 12 (der z. B. 75 mm betragen kann, wenn der Außendurchmesser der Platte 150
mm ist) liegt, dient in erster Linie zur Verteilung des elektrischen Stromes in
der Glasmasse 13, während die Platte 12 die Hauptaufgabe hat, die feuerfeste Hülse
8 gegen die korrodierenden Einwirkungen des Glasbades zu schützen. Die Platte 12
und auch die Platte 11, falls diese vorgesehen ist, können ebenfalls in gewissem
Grade an der Verteilung des Stromes in der Glasmasse teilnehmen.
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In dem Ringraum 14 befindet sich zwar zunächst geschmolzenes Glas,
jedoch erstarrt dieses als Folge des auf den vorwärtigen Teil der Hülse 3 ausgeübten
Kühlwirkung.
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Die Stange 7 trägt an ihrem rückwärtigen Teil eine Schelle
15, über welche die Stromzuführung erfolgt, und eine Kappe 16, von der sich
ein Rohr 17 durch den größten Teil der Länge einer Sackbohrung 18 in der Stange
7 erstreckt. Durch ein radiales Loch 19 wird in diese Bohrung unter Druck ein Kühlmedium
eingeführt, welches das Rohr 17 durchströmt, durch ; den dieses Rohr umgebenden
Ringraum zurück und durch ein radiales Rohr wieder ausströmt.
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Wenn die Platte 10 verschlissen bzw. verbraucht ist, kann zufolge
dieser Anordnung die Elektrode leicht ausgewechselt werden, ohne daß es notwendig
wäre, den Ofen stillzusetzen. Das Auswechseln erfolgt in der nachstehend beschriebenen
Weise. Nachdem die Anschlüsse des Kühlsystems unterbrochen sind und die Schelle
15 von der Stromzuführung getrennt worden ist, wird der rückwärtige Teil
7, 9 der Elektrode E abgeschraubt. Die Hülse 18 kann sich hierbei nicht drehen,
denn sie wird durch die noch hinreichend kalte Glasschicht, welche sich in dem Ringraum
14 befindet, festgehalten. Dann wird in den rückwärtigen Teil der Hülse 3 a der
vordere Teil einer neuen vollständigen Elektrode eingeführt. Nach einigen Minuten
ist die -Glasschicht als Folge des Abschaltens der Kühlung so weit erweicht, daß
nunmehr die neue Elektrode vorwärts bewegt werden kann, die demzufolge den verbleibenden
Teil 4, 8, 12 der verbrauchten Elektrode in das Innere des Ofens hineinstößt. Sobald
die neue Elektrode die in Fig.1 dargestellte Stellung erreicht hat, wird das Kühlsystem
wieder in Tätigkeit gesetzt. Dadurch, daß das spezifische Gewicht der die ausgewechselte
Elektrode umgebenden Hülse 8 kleiner ist als das des Glases, wird das Herausziehen
des verbleibenden Teils der verbrauchten Elektrode aus dem Glasbad erleichtert,
indem sein Absinken auf den Boden der Wanne verzögert wird oder er auf der Oberfläche
des Glases schwimmt. Die neue Elektrode wird also eingebaut, ohne daß das Loch 2
in irgendeinem Augenblick offen wäre und deshalb geschmolzenes Glas aus der Wanne
austreten könnte.