DE1219636B - Ofen zum Erschmelzen von Glas - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C03b

Deutsche Kl.: 32 a - 5/00

1219 636
P21329VIb/32a
9. September 1958
23. Juni 1966

Die Erfindung betrifft einen Ofen zum Erschmelzen von Glas, bei welchem der Ofenraum in bezug auf eine Vertikalachse symmetrisch ausgebildet ist und einen konzentrisch im oberen Teil des Ofens liegenden Ringraum aufweist, der eine Schmelzzone für die Gemengebestandteile bildet und zur Ofenmitte hin geöffnet ist, mit einer Anordnung zum Einführen des pulverförmigen Gemenges in die Schmelzzone sowie mit Gasprojektoren, die dem Ringraum brennbare Gase in tangentialer Richtung zuführen.

Es ist bereits bekannt, in einem Ofen zum Erschmelzen von Glas die zur Herstellung der Glasmasse notwendigen Bestandteile in einen im oberen Teil des Ofens gelegenen Ringraum einzuführen und mit Hilfe von unter Druck eingeführten, zur Verbrennung gelangenden Heizgasen gleichzeitig zu schmelzen und gegen die Wand des Ringraums zu schleudern, von der das Schmelzgut in den anschließenden Ofenraum und in einen Sammelbehälter herabläuft.

Bei der bekannten Anordnung wird der Ringraum lediglich durch eine eine relativ geringe Tiefe aufweisende Einwölbung der im wesentlichen vertikalen Ofenwand gebildet, in welche die Brenngase tangential in horizontaler Richtung zugeführt werden, und in welche auch die zu schmelzenden Bestandteile unter Druck eingeführt werden. Die bekannte Einwölbung des Ofenraums stellt im wesentlichen lediglich eine Verlängerung der vertikalen Ofenwand dar und weist keine vorwiegend horizontal verlaufenden Auflageflächen für das Schmelzgut auf, wodurch die Glasschmelze sofort nach ihrer Bildung im Ringraum in den anschließenden Ofenraum abfließt. Dabei besteht infolge der kurzen Verweilzeit der Gemengeteilchen in der Schmelzzone die Gefahr, daß sich mitunter noch ungeschmolzene Teilchen, z.B. Quarzteilchen, der an der Wandung des Ofens herunterfließenden geschmolzenen Glasmasse beimischen und im ungeschmolzenen Zustand aus dem Ofen ausgetragen werden.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Ofen geschaffen, bei dem die Glasschmelze zur Vermeidung einer derartigen Möglichkeit in der Schmelzzone während einer gewissen Verweilzeit zurückgehalten wird.

Der erfindungsgemäße Ofen ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum eine Kammer bildet, die wesentlich breiter ist als der sich nach unten anschließende Ofenraum und einen im wesentlichen waagerechten Boden besitzt, auf dem die Glasschmelze während einer ausreichenden Verweilzeit zurückgehalten wird, so daß sich keine ungeschmol-Of en zum Erschmelzen von Glas

Anmelder:

Pilkington Brothers Limited,

Liverpool, Lancashire (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 28

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 10. September 1957 (28 578)

zenen Teilchen der an der Wandung des Ofens herunterfließenden geschmolzenen Glasmasse beimischen können, wobei die Einrichtung zum Einblasen der Gemengesuspension in die Schmelzzone mit dem Boden der ringförmigen Kammer einen kleinen Winkel von etwa 20 bis 30° bildet, um die Erzielung einer ausreichenden Verweilzeit des Gemisches in der Kammer zu fördern.

Vorzugsweise wird das zugeführte suspendierte (oder dispergierte) unterteilte Gut unter Verwendung von in die Zone gerichteten Verbrennungsgasen als Träger in die Zone gerichtet.

Die Verweilzeit stellt einen wichtigen Faktor zur Bestimmung des Zustandes, in dem das geschmolzene Glas aus dem Ringraum abfließt, und damit des Grades jeglicher sich zur Läuterung des geschmolzenen Glases anschließenden Wärmebehandlung dar.

Durch Änderung des Winkels gegen die Horizontale, unter welchem die Projektoren die gasförmigen Verbrennungsprodukte in die Schmelzzone einführen, kann die Steigung der von den Gasen durchströmten schraubenlinienförmigen Bahn eingestellt und dementsprechend die Wärmeintensität in der Zone geregelt werden. Die Temperatur in der Schmelzzone kann insbesondere dann durch entsprechende Einstellung der Projektoren geregelt werden, wenn sich die Zone in der oben beschriebenen Weise innerhalb eines Hohlraums im Ofenraum befindet.

Die Wand des Ofenraums kann derart erhitzt werden, daß das aus dem Hohlraum herausfließende Glas in der Weise auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, daß man beim Herabfließen des

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Glases in Form einer dünnen Schicht an der Ofen- mit dem aus dem Projektor 21 ausströmenden Gas

wand und vor dem Verlassen des Ofenraums eine gemischt und gelangt dann in den Ringraum 4.

Läuterung erzielt. Die Verbrennungsgase und das zu schmelzende

Die Erfindung ist zur weiteren Erläuterung nach- Gut werden auf diese Weise in den Ringraum 4 einfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestell- 5 geführt, wo die Gase entzündet und die brennenden ten beispielhaften bevorzugten Ausführungsformen Gase zusammen mit dem Gemenge herumgewirbelt eines erfindungsgemäßen Ofens beschrieben. In den werden, bis das geschmolzene Gut (bei 23) vom Zeichnungen zeigt Boden 7, 13 des Ringraums an der Ofenwand unter

F i g. 1 den Ofen im Längsschnitt durch die Ofen- Bildung einer dünnen, d. h. etwa 0,25 bis 2,5 cm

mitte, ίο dicken Schicht aus geschmolzenem Glas 24 nach

Fig. 2 in entsprechender schematischer Dar- unten fließt. Das geschmolzene Glas fließt weiter zu

stellung die Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten dem Auslaß 8 des Ofens tritt aus diesem aus und

Ofens und wird außerhalb des Ofens in einem beliebigen ge-

F i g. 3 in einer der F i g. 2 entsprechenden Dar- eigneten Aufnahmebehälter, beispielsweise einem

stellung eine andere Ausführungsform des in F i g. 1 15 Tiegel 25 gesammelt, der bei der Läuterbehandlung

gezeigten Ofens. des in ihn eingegebenen Glases Verwendung finden

In den Figuren sind einander entsprechende Teile kann.

mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In F i g. 1 ist nur ein Projektor eingezeichnet, man • Der Ofen nach Fi g. 1 und 2 weist eine den Ofen- arbeitet jedoch, wie deutlicher aus F i g. 2 zu ersehen rium begrenzende zylindrische Wand 1, ein Deck- 20 ist, mit zwei Projektoren 21, die auf gegenüberstück 2 und einen Ofenraumboden 3 auf. Im Ober- liegenden Enden eines Durchmessers des Deckstücks teil des Ofens ist in der Wand 1 ein ringförmiger angeordnet sind. Jeder Projektor bildet mit dem Hohlraum (nachfolgend: Ringraum) 4 vorgesehen, Boden des Ringraums 4 einen Winkel von etwa 20 der zur Achse 5-5 des Ofens hin geöffnet ist. bis 30°, um die Erzielung einer ausreichenden Ver-

Die Wand 1 besteht aus einem wärmeisolierenden 25 weilzeit des Gemisches in der Kammer 4 zu fördern, Material und ist mit einer feuerfesten Auskleidung 6, wobei das gesamte aus dem Projektor austretende z. B. aus Sillimanit, versehen, welche am Kopf einen Volumen im wesentlichen tangential zum Ring 12 in Außenflansch 7 aufweist, der den inneren Teil des den Ringraum eingeführt wird. Durch eine VerBodens des Ringraums 4 bildet. Die Auskleidung ist ringerung des Neigungswinkels wird die dem in den unten mit dem Boden 3 verbunden, der (wie bei 8 30 Ringraum eintretenden Gemisch erteilte Wirbelangedeutet) eine Mittelöffnung aufweist, die einen bewegung verstärkt.

axialen Ofenraumauslaß bildet. In dem Boden 3 ist Das dem Projektor durch die Rohrleitung 22 zukoaxial zur Öffnung 8 ein Austragerohr 9 angeord- geführte Brenngas kann das gewöhnliche Stadtgas net; der gesamte Ofen ist auf einer Brücke 10 mon- sein; die in dem Ringraum erzeugte Gastemperatur tiert, die von den Säulen 11 getragen wird. 35 kann etwa 1500 bis 1700° C betragen.

In eine Ausnehmung im oberen Teil der Ofen- Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, wird das wand ist ein feuerfester Ringkörper 12 eingesetzt, in unterteilte Ausgangsgut für die Glasherstellung über dessen. Innenflansch 13 der Flansch 7 der Ausklei- die Brenngebläse 21 tangential in einen rotierenden dung versenkt ist. Die Flansche 7 und 13 bilden zu- Strom der brennenden Gase eingeführt, die sich in sammen den gesamten Boden des Ringraums 4, 40 dem Ringraum 4 befinden und deren Bewegungsdessen Außenwand von dem Ringkörper 12 gebildet bahn in F i g. 2 bei 26 veranschaulicht ist, und unter wird. Die Flansche 7 und 13 sind horizontal ver- der Wirkung der Zentrifugalkraft rasch an der Ringlaufend dargestellt, könnten jedoch auch leicht raumwand 12 abgelagert.

konkav und in die Wandung übergehend ausgebildet Das teilweise geschmolzene Gut fließt an der

sein. 45 Ringraumwand in Form eines dünnen Films herab

Die Decke des Ringraums wird von dem Deck- und dann über den waagerechten Ringraumboden

stück 2 des Ofenraums gebildet, das seinerseits von 13, 7; die chemische Umsetzung und die Auflösung

der Wand 1 getragen wird und vorzugsweise eine fester Teilchen ist in diesem Zeitpunkt im wesent-

Mittelöffnung 15 aufweist, die normalerweise mit liehen beendet. Das ungeläuterte Glas fließt aus dem

einem stopfenartigen Verschluß 16 verschlossen ist. 50 Ringraum in den unteren Ofenteil, in welchem eine

Das im Ofen zu schmelzende Gut wird in einen teilweise oder vollständige Läuterung erfolgt. Die Trichter 17 eingegeben, in welchem ein Rührwerk 18 Gemengeteilchen verbleiben normalerweise nur vorgesehen ist, das einen gleichmäßigen Zustrom des einen Bruchteil einer Sekunde in dem Gasstrom und Gutes zu seiner Mischkammer 19 bewirkt, durch werden im allgemeinen an der senkrechten Ringweiche aus der Rohrleitung 20 Druckluft geleitet 55 raumwand abgeschieden, bevor sie den Ringraum· wird. Das Gut kann mittels einer an sich bekannten einmal vollständig durchlaufen haben. Die Ab-Archimedischen Schraube in die Mischkammer ein- scheidungszeit wird von der Lage der Brenngebläse, geführt werden, die ein Venturirohr darstellt, das die der Größe und Dichte der Gemengeteilchen und der Luft mit ausreichender Geschwindigkeit durchströmt, Winkelgeschwindigkeit der heißen Gase bestimmt, um die Gutteilchen vorwärts zu treiben. 60 Die Verweilzeit des Gemenges in dem Ringraum

Das Gut wird auf diese Weise in unterteilter Form hängt von der Zuführungsgeschwindigkeit, der Glasin dem Luftstrom in Suspension gebracht. Die Luft temperatur und den Abmessungen des Ringraums strömt durch einen Projektor 21, der durch das ab, und ist derart bemessen, daß sich keine unge-Deckstück 2 in den Ringraum 4 eintritt. Dem Ge- schmolzenen Teilchen der an der Wandung des misch aus Luft und suspendiertem Gut wird durch' 65 Ofens herunterfließenden geschmolzenen Glasmasse ein in den Projektor 21 führendes Rohr 22 ein beimischen können. Die Dicke des an den senkrechbrennbares Gas zugeführt. Auf diese Weise wird das ten Wänden herabfließenden Films wird von der Gut vom Luftstrom pneumatisch gefördert und dann Zuführungsgeschwindigkeit und der Glastemperatur,

die Dicke des auf dem waagerechten Boden befindlichen Films von der Zuführungsgeschwindigkeit, der Temperatur und der radialen Breite des Bodens bestimmt. Im normalen Betrieb beträgt die Verweilzeit in dem Ringraum 5 bis 10 Minuten, die Dicke des an der senkrechten Wand 12 befindlichen Films 2,5 bis 6,4 mm und die Dicke des auf dem Boden befindlichen Films 6,4 bis 19,1 mm.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform wird der Auslaß durch ein verengtes Austragerohr 28 ge- ίο bildet. Der Durchfluß durch dieses Rohr stellt sicher, daß im Ofen ein Bad 29 aus dem geschmolzenen Glas aufrechterhalten bleibt. Das gesamte Bad wird mittels Elektroden 27 nach dem »Joule«-Mechanismus so erhitzt, daß aus dem Ofen nur geläutertes Glas austritt. Während sich bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 der Auslaß für die Abgase im unteren Ofenteil befindet, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3 hierzu in der Ofendecke 2 eine öffnung 15 vorgesehen. ao

Der Ringraum 4 hat hier die Aufgabe, die Gemengeteilchen zu sammeln, eine zum vollständigen Schmelzen ausreichende Zeitspanne zu ergeben und den Flammenweg zu lenken; der Unterteil des Ofens dient zur teilweisen oder vollständigen Läuterung.

Gemäß der Erfindung wird durch die Einwirkung der eine hohe Geschwindigkeit und hohe Temperatur aufweisenden Verbrennungsgase auf eine große Oberfläche des Gemenges, das der Ofenatmosphäre zuerst in Form einzelner Teilchen und dann in Form eines an der Wand befindlichen dünnen Films ausgesetzt ist, eine starke Wärmeübertragung erzielt. Das Gemenge schmilzt hierdurch nicht nur rasch, sondern auch durch und durch gleichmäßig.

Das rasche Schmelzen, das auf dem durch Ver-Wendung eines zerteilten, in den wirbelnden Brenngasen suspendierten Gemenges erhaltenen wirksamen Wärmeaustausch beruht, wie auch die Gesamtwärmebehandlung, welcher das Gemenge zwischen der Aufgabe und der Auftragung in Form geschmolzenen Glases unterliegt, lassen sich genau lenken.

Die verschiedenen Stufen des Glasschmelzvorgangs erfolgen in gut definierten Zonen, deren Lage sich leicht lenken läßt. Durch Veränderung der Filmdicke, der Strömungsgeschwindigkeit und der Ver- weüzeit im Ofen kann das Glas jeder gewünschten Behandlung unterworfen werden. Alle Anteile des Glases legen einen ähnlichen Strömungsweg zurück und erhalten hierdurch die gleiche Wärmebehandlung. Veränderungen der Glasart oder der Erzeugungsrate können in Zeiträumen durchgeführt werden, die wenig größer als die Verweilzeit des Glases in der Anlage sind.

Bei einer anderen Ausführungsform des Ofens kann die feuerfeste Auskleidung 6 und der feuerfeste Ringkörper 12 in einem Stück gegossen oder geformt sein; die Innenfläche eines solchen Körpers kann mit Platin verkleidet sein, um der Ofentemperatur standzuhalten. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Decke 2 mit der feuerfesten Auskleidung 6 und dem Ringkörper 12 in einem Stück gegossen.

Nach einer weiteren, hier gezeigten Ausführungsform ist in der Wand der Schmelzzone tangential ein Einlaß 30 derart angeordnet, daß das zerteilte Gut in die Schmelzzone in Suspension in einem Luftstrom eingeführt wird, der tangential zu der Wandung gerichtet ist. Gegenüber dem Einlaß 30 kann sich ein zweiter (in der Zeichnung nicht dargestellter) Einlaß befinden. Die Einlasse 30 liegen zwischen den Projektoren 21, durch die die Verbrennungsgase in die Zone eingeführt werden. Die Einlasse 30 für das in Luftströmen suspendierte zerteilte Gut wechseln sich also bei dieser Ausführungsform mit den Gaseinlässen ab, und alle Einlasse 30 schleudern das in den Luftströmen suspendierte Gemenge tangential in die Schmelzzone, wo Luft und Gas zusammentreffen und sofort verbrennen, so daß das zerteilte Gemenge der Hitze der brennenden Gase ausgesetzt ist.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Ofen kann anstatt mit nur zwei Projektoren 21 auch mit drei oder mehr solcher Projektoren ausgestattet werden, die man vorzugsweise in gleichen Abständen voneinander vorsieht. Zur Erzeugung der Schmelzzone können auch Projektorpaare auf unterschiedlicher Höhe vorgesehen werden.

Unter »Gut für die Glasherstellung«, »Gemenge« usw. ist hier ein Ausgangsmaterial für die Glasgewinnung mit oder ohne Gehalt an Altglas (cullet) zu verstehen, das in feinzerteilter Form vorliegt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ofen zum Erschmelzen von Glas, bei welchem der Ofenraum in bezug auf eine Vertikalachse symmetrisch ausgebildet ist und einen konzentrisch im oberen Teil des Ofens liegenden Ringraum aufweist, der eine Schmelzzone für die Gemengebestandteile bildet und zur Ofenmitte hin geöffnet ist, mit einer Anordnung zum Einführen des pulverförmigen Gemenges in die Schmelzzone sowie mit Gasprojektoren, die dem Ringraum brennbare Gase in tangentialer Richtung zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum eine Kammer (4) bildet, die wesentlich breiter ist als der sich nach unten anschließende Ofenraum und einen im wesentlichen waagerechten Boden (7, 13) besitzt, auf dem die Glasschmelze während einer ausreichenden Verweilzeit zurückgehalten wird, so daß sich keine ungeschmolzenen Teilchen der an der Wandung des Ofens herunterfließenden geschmolzenen Glasmasse beimischen können, wobei die Einrichtung (21) zum Einblasen der Gemengesuspension in die Schmelzzone mit dem Boden der ringförmigen Kammer (4) einen kleinen Winkel von etwa 20 bis 30° bildet, um die Erzielung einer ausreichenden Verweilzeit des Gemisches in der Kammer (4) zu fördern.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) zum Einblasen der Gemengesuspension aus einem Projektor für die Gemengesuspension mit einer Druckluftleitung (20) zur Regelung der pneumatischen Förderung des Gemenges besteht, sowie einer Leitung (22), durch die dem das Gemenge in Suspension enthaltenden Luftstrom vor dessen Eintritt in die Schmelzzone brennbare Gase beigemischt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 369 906, 551272, 152, 747 978.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 580/92 6.66 © Bundesdruckerei Berlin