DE1696040A1

DE1696040A1 - Elektrode fuer elektrische Glasschmelzoefen

Info

Publication number: DE1696040A1
Application number: DE19681696040
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1967-03-17
Filing date: 1968-03-08
Publication date: 1971-11-18
Also published as: US3517107A; BE712233A; GB1176034A; FR1557329A

Description

Unterlagen für die Offenlegungsschrift

Elektrode für elektrische Glasschmelzofen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode für elektrische Glasschmelzofen mit einer Elektrodenplatte aus feuerfestem Metall, die an einem wärmeleitenden Halter mit ihrer Rückseite befestigt ist.

Derartige Elektroden dienen der Z_uftthrung von Strom, der durch das geschmolzene Glas geleitet wirdo Die Elektroden ragen hierzu durch die Ofenwandung in das geschmolzene Glas. Die mit dem geschmolzenen Glas in Berührung stehenden Teile der Elektrode unterliegen sehr harten Betriebsbedingungen und •β ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, durch die die Lebenszeit derartiger Elektroden unter diesen harten Betriebsbedingungen erhöht wird«.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daee der wärmeleitende Halter die Rückseite der Elektrodenplatte ü"t>er einen Bereich berührt, in dem jeder Punkt am In- ntnrand £ee Bereichs näher dem Rand der Elektrodenplatte als deren Mittelpunkt liegt, und dag· der Halter Ton einem Kühlmittel durchströmt ist· Diese Auebildung hat den Vorteil, dass Neue UntörlaCJSn (Art. 7S I Ab3.2 Nr. I Satz 3 des Änderungeges. v. 4.9.1Sv.

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die äusseren Ränder der Elektrodenplatte, die besonders gegen Korrosion durch das geschmolzene Glas anfällig sind, in einem ausreichenden Masse gekühlt werden, während aus dem mittleren Teil der Elektrode keine unmittelbare und unerwünschte Abfuhr von Wärm· aus dem geschmolzenen Glas über die Elektrode erfolgte

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die wärmeleitende Verbindung zwischen der Elektrodenplatt· und dem Halter kreisförmig nahe dem Rand der Elektrodenplatte vorgesehen ist_e Zweckmässifi ist die wärmeleitende Verbindung zwischen der Elektrodenplatte und dem Halter eine S chraubverbindungo

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Halter ein Rohr ist, das an seinem der Elektrodenplatte zugewandten Ende verschlossen ist und dass mit dem Rohr ein zweites Rohr zusammenarbeitet und Kühlflüssigkeit gegen die innere fläche des geschlossenen Endes des ersten Rohrs leitet,

Ferner ist vorgesehen, dass zwischen der äusseren Fläche des Halters und der Rückfläche der Elektrodenplatte ein Hohlraum gebildet ist₀ Bei dieser Ausbildung erfolgt eine direkte Ableitung der Wärme aus der Elektrodenplatte über die wärmeleitende Verbindung zum Halter, während der Hohlraum zwischen der Stirnfläche dee Halters und der Rückseite der Elektrodenplatte eine isolierende Wirkung ausübt, die den Entzug von Wärme au« dem geschmolzenen Glas über die mittleren Teile der Elektrodenplatte verringert*

Um die Korrosion der Elektrodenplatte bei den hohen

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Iemperaturen des geschmolzenen Glases zu verringern, ist es ferner vorteilhaft, wenn der H_ohlraum zwischen der Stirnwand des Halters, und der Rückfläche der Elektrodenplatte mit einem inerten Gas gefüllt ist_o Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist vorgesehen, dass dieser Hohlraum mit einer Zuleitung zur Zuführung eines inerten Gases verbunden ist© Als besondere geeignet hat sich für diesen Zweck Stickstoff erwiesen«

Bei einer anderen Ausführungsform der E_rfindung ist vorgesehen, dass die Elektrodenplatte und der sie tragende ^eil des Halters rechteckige Gestalt haben und mittels einer Schwalbenschwanzverbindung miteinander verbunden sind«

Bei dieser Ausbildung ist es vorteilhaft, wenn der die Elektrodenplatte tragende Seil des Halters zwei getrennte Kammern enthält, von denen die eine von einer Zühlfxüssigkeit und die andere von einem Kühlgae durchströmt ist und wenn zwei Paare von koaxialen Rohren zueinander parallel vorgesehen sind und die einen der Rohre der Paare an die erste und die anderen Rohre jedes Paares an die zweite Kammer angeschlossen sind_e

Nach einem weiteren Merkmal der E_rfindung bestehen der Halter und die Elektrodenplatte aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Wärmedehnungskoeffizienten, so dass beim Erwärmen die Verbindung zwischen der Elektrodenplatte und dem Halter fester wird·

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Elektroj« den nach der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung ist

Pig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Elektode nach der E_rfindung,

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Pig_e 2 eine geschnittene Seitenansicht einer anderen

Ausfühmngsform einer Elektrode -und : Pigo 3 ein Querschnitt nach der linie A-A in Figo 2_e

Wie Figo 1 zeigt, ist die Elektrode in eine Wand 1 eines elektrischen Glasschmelzofens eingesetzt« Diese Wand kann! eine Seitenwand oder der Boden des Glasschmelzofens sein und der durch die Elektrode zugeleitete Strom fIiesst durch das ge-* schmolzen« Glas zu einer anderen Elektrode, die mit dem geschmolzenen Glas in Berührung steht, wodurch das geschmolzene Glas erhitzt wird«.

Die Elektrode besteht aus einer Elektrodenplatte 2 kreisförmiger Gestalt» Die vordere Stirnfläche 3 der Elektrodenplatte ist eben, während deren hintere Stirnfläche 4 mit einer zentralen Ausnehmung 5 versehen ist_o Am Umfang der Ausnehmung 5 ist eine mit Gewinde versehene Hut 6 vorgesehen, die dem Rand der Eelektrodenplatte 2 näher liegt als der Mittelpunkt der Elektrodenplatte 2_e

Die Elektrodenplatte 2 ist am einen Ende eines wärmeleitenden Halters befestigt, der aus einem glatten Rohr Ik aus hitzebeständigen Stahl gebildet ist und sich durch die Wand 1 dee Glasschmelzofens zur Aussenseite erstreckt« Das innen liegende Ende des Rohres trägt ein Gewieide 10, auf das eine Endkappe 8 aus Stahl aufgeschraubt ist. Die Endkappe 8 hat einen zylindrischen Kragen 9 mit einem Innengewinde, das auf das Gewinde 10 des Rohres 7 aufgeschraubt ist» An den Kragen 9 schliesst sich ein kegelstumpfartiger Mantel 12 an, der in ei- ; nen zylindrischen Plansch 11 übergeht. Der Plansch 11 hat ein

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Gewinde, das in das Gewinde der Hut 9 der Elektrodenplatte 2 passte Die Endkappe 8 enthält an der Wurzel des kegelstumpf- ; artigen Mantels 12 eine durchgehende Trennwand 13» die bei aufgeschraubter Endkappe das Rohr 7 verschliessto Die Quer- \ wand 13 hat in der Mitte einen konischen Vorsprung 14» der '

von äer Rückseite der Elektrodenplatte 2 abgewandt ist, also i gegen das Innere des Rohres 7 gerichtet ist.

Innerhalb des äusseren R_ohrs 7 ist über Rippen 16 ab-ί gestützt ein inneres Rohr 15 gehaltert, so dass zwischen den beiden Rohren ein Ringraum entsteht, der den Umlauf eines : Kühlmittels ermöglicht. Das Rohr 15 hat am inneren Ende eine ' konische Erweiterung 17» die mit Abstand parallel zu dem Mantel 12 und dem konischen Vorsprung 14 der Endkappe 8 liegt©

Die Rohre 7 und 15 ragen durch die Wand 1 des Glasschmelzofens nach aussen und am äusseren Ende des Rohrs 7 ist eine elektrische Anschlussklemme 18 aus Kupfer festgespannte Diese besteht aus zwei Teilen, die durch S_chrauben 19 zusammengespannt sind· Der Strom wird längs des Rohrs 7 zur End- | kappe 8 und über diese zur Elektrodenplatte 2 geleitete Die Gewindeverbindung zwischen der Elektrodenplatte 2 und dem Plansch 11 der Endkappe ergibt eine gute elektrische Verbindung zwischen beiden Teilen«,

Die Elektrodenplatte 2 besteht aus einem feuerfesten Metall, beispielsweise Molybdän, während das Rohr 7 und die Endkappe 8 aus hitzebeständigem Stahl bestehen«, Die unterschiedlich· Detyung dieser Teil· bei der Erwärmung durch das geschmolzene Glae erhöht die Festigkeit dieser Verbindung und

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gewährleistet damit einen guten elektrischen Kontakt wie auch eine gute Wärmeableitung von der Elektrodenplatte 2 über die Verbindung zum Halter₀

Ein Kühlmittel, "beispielsweise Wasser, wird durch den ■Halter umgewälzt, indem das Kühlmittel durch das innere Rohr 15 zugeleitet wird_e Durch die erweiterte Mündung 17 des Rohrs 15 erfolgt ein kräftiger Strom des Kühlmittels gegen die innere Fläche der Querwand 13, der umgelenkt durch den Raum zwischen den Rohren 7 und 15 abgeleitet wird_e

Auf diese Weise erfolgt die hauptsächlichste Wärmeabfuhr von der Elektrodenplatte 2 über den wärmeleitenden Weg, der durch die ringförmige Verbindung zwischen Halter und Elektrodenplatte gegeben ist₀ Da diese Verbindung dem Rand der E-lektrodenplatte 2 näher liegt als deren Mitte, erfolgt eine grössere Kühlung der Randbereiche der Elektrodenplatte, während eine übermässige Wärmeabfuhr aus dem geschmolzenen Glas im Bereich der Mitte der Elektrodenplatte vermieden ist.

Die Wärmeabfuhr aus dem geschmolzenen Glas wird ferner durch die Bildung eines Hohlraumes 20 gesteuert, der sich zwischen der Querwand 13 der Endkappe zwischen dem Plansch 11 und der Ausnehmung 5 an der Rückseite 4 der Elektrodenplatte 2 be-

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findete Dieser H_ohlraum 20 stellt ei/en isolierenden Pufferraum dar und begrenzt die Wärmeabfuhr aus dem mittleren Teil der E-lektrodenplatte 2_e Ein inertes Gas, beispielsweise Stickstoff, kann in diesem Hohlraum eingeschlossen sein. Ferner kann es zweckmässig sein, das inerte Gas diesem Hohlraum 20 zuzuspeisen» Zu diesem Zweck 1st eine Leitung 21 vorgesehen, die koaxial zum,

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Vorsprung 14 angeordnet ist und innerhalb des Rohrs 15 koaxial zu den Rohren 7 und 15 nach aussen zu einer Quelle für das inerte Gas geführt ist«.

Die Anwesenheit des inerten Gases in dem Hohlraum 20 auf der Rückseite der Elektrodenplatte 2 unterstützt die Verringerung der Korrosion der Elektrodenplatte bei den hohen Betriebstemperaturen im Glasschmelzofen

Eine andere Ausführungsform einer Elektrode ist in den Fig«, 2 und 3 dargestellte Bei dieser Bauform hat die Elektrodenplatte 2a rechteckige Gestalt und ist an einer Endkappe 8a des Halters befestigt, die ebenfalls rechteckige Form hat_o Die Verbindung ist in diesem Falle als Schwalbenschwanzverbindung 22 ausgebildet, so dass die Elektrodenplatte 2a auf den Halter seitlich aufgeschoben werden kann_o Die unterschiedliche Wärmedehnung zwischen dem Stahl der Endtappe 8a und dem Molybdän, aus dem die Elektrodenplatte 2a besteht, ergibt eine feste Anlage innerhalb der Schwalbenschwanzverbindung, wenn die Elektrode den hohen Temperaturen des geschmolzenen Glases ausgesetzt ist. Beide Flächen der Schwalbenschwanzverbindung stellen einen wärmeleitenden Weg dar, der dem Rand der Elektrodenpl&tte 2a näher liegt als deren Mitte_o

Die nach aussen gerichtet· Stirnfläche 23 der Endkappe 8a des Halters ist ausgespart und hat die Form eines Hohlraums 20a zwischen der Rückseite 5a der E^lektrodenplatte und der Endkappe„

Wir die Fig_e 2 und 3 zeigen, sind zwei zueinander parallele Rohre 7a vorgesehen, deren Enden in löcher einer

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rechteckigen "latte 2^ sitseri; lie ,'!stand voneinander aaten* Xoaxial in ~«·:.βΐη Rohr Ta ist r;r: iru ί-ree Hohr 15a -«ror^?sehen.

deren Endrr:

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T':cKwärts i;._;;.

sich nach rür ■
Kanten der T".
sind durcii, 21.
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2a zugewandte:.:

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Arts am Umfang v^ar ~i"/\>appe 8a erstre,.->:■:, Die -^ue 24« der Zvit :le.a>ir:.;::^:: 26 und des rlancchee 27

fehwaiss- oder Iictvert-indung 25 mitsinander ^ cchenwand 26 DiI ist: *.n dem der Elekxroaeax' ieil des Halters "wex "oneinander getrennte ^: 31,

in Kühlmittel _f leiapiels- ■ in die Kammer 30 geleitet a abgeleitet» Sin Kühlgas .'

Kammern "C ^

tfähr^iä dee Betriebes Afxra
weise Wasier» l'.iroli das eine Hohr "
und aus dieser ober das andere Rohr
wird durch di^ Kammer 31 geleitet, wobei die Zu- und Anfuhr über die beiden Rohre 15a erfolgt» Diese Ausbildung gestattet daher eine starke Kühlung im Bereich der Verbindung 22, v/ähren4 eine schwächere Kühlung im mittleren !Teil des Halters gewährleistet ist«

Im Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum 20a an beiden < Enden offen. Die Aussparung in der Stirnfläche 23 der Endkapp· 8a kann in abgewandelter Weise aber auoh nicht bis zu dem Ende der Endkappe geführt sein, eo dass in diesem Pail· der Hohl- j raum 20a geschlossen ist. In diesem Pail· kann ein inertee (Jas ! diesem Hohlraum augeführt werde», und zwar in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungebeispiel.

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Bei dieser Bauart erfolgt die Wärmeabfuhr aus der Elektrodenplatte 2a über die Schwalbenschwanzverbindung 22 an einer Stelle, die den Rändern der Elektrodenplatte näher liegt als deren Mitte, wodurch eine erhöhte Lebenszeit der Elektroden platte gewährleistet ist und besonders die Abnutzung an den Ecken der rechteckigen Elektrodenplatte verringert wird«.

Die Kühlung durch das Kühlmittel im Halter wird durch die Wärmeabfuhr aus den Ramdbereichen der Elektrodenplatte unterstützt, wodurch die Abnutzung der Elektrodehnplatte während des Betriebes herabgesetzt wird und damit ihre Lebensdauer erhöht wird«

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Claims

Patentansprüche :

1 ο Elektrode für elektrische Glasschmelzöfen mit einer Elektrodenplatte aus feuerfestem Metall, die an einem wär-•meleitenden Halter mit ihrer Rückseite befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeleitende Halter (7) die Rückseite (4) der Elektrodenplatte (2) über einen Bereich berührt, in dem jeder P_unkt am Innenrand des Bereichs näher dem Rand der Elektrodenplatte als deren Mittelpunkt liegt, und dass der Halter von einem Kühlmittel durchströmt ist₀

2o Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitende Verbindung zwischen der Elektrodenplatte (2) und dem Halter (7) kreisföjfmig nahe dem Rand der Elektrodenplatte vorgesehen ist»

3e Eelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, dass die wärmeleitende Verbindung zwischen der Elektrodenplatte (2) und dem Halter (7) eine Schraubverbindung (6) ist«

4« Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (7) ein Rohr ist, das an seinem der Elektrodenplatte (2) zugewandten Ende verschlossen ist, und dass mit dem Rohr ein zweites Rohr (15) zusammenarbeitet und Kühlflüssigkeit gegen die innere Fläche (13,14) des geschlossenen Ende des ersten Rohres leitet.

5· Elektrode nach einem der vorhergehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ausseren fläche des Halters (7) und der RÜokflache (4) der Elektrodenplatt· (2.) ι

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.aÄ An5;;:rucr: 1_f da.^:'.i-rc:i gekennzeichnet, ^; e Slektrcaerj'l ■■..r.te ;2a_; und der ίί-·' 'tragende Ieil (Sa) j ./; sr a rechteC.,2 ·. ■ !rektal: haben αηα .:.„xtels einer Schwall zverbindung d2^ riiteinander -rer^ux-den sind_e
3o Elekxr:de lacji Ansprucb ?, d2durch, gekennzeichnet,
ie Ele>:xr^äeviplatt* ''2a) träger:..ε -eil48a) des HaI-t^r? 2vei getrennte Hruaiem d*d«?i) enthäl*. von denen die eine ; "■■■,- ?ijier KühJLflüssigiC?i-t "U2id die andere -qtl einem Kühlgas ;

■iu^onstroint ist, und dass 3WBi Paare τοη koaxialen Rohren
(Ta? ^<i!a} zueinander parallel torgesehen sind, und die einen j Roi^re der Paare an die ers-ce und die anderen Rohre ;jedes Paareej an die zweite Kammer angeschlossen sind* ',

9« Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, j I dadurch, gekennzeichnet, dass der Halter (?) und die Elektroden-j

platte (2) aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmedehnungekoeffizienten "bestehen, so dass beim Erwärmen die "Verbindung \ zwischen der Elektrodenplatte und dem Halter fester wird. !

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