DE202021004199U1

DE202021004199U1 - Flintglas hergestellt durch Schmelzen mit Tauchverbrennung

Info

Publication number: DE202021004199U1
Application number: DE202021004199.0U
Authority: DE
Original assignee: Owens Brockway Glass Container Inc
Current assignee: Owens Brockway Glass Container Inc
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2023-01-27
Anticipated expiration: 2031-02-12
Also published as: MX2022009840A; ZA202208820B; BR112022015964A2; CO2022011353A2; CL2022002178A1; US20210246060A1; US12428330B2; WO2021163316A1; EP4103523A1; PE20221636A1; CA3167840A1; EP4103523B1; AU2021220198A1

Abstract

Glasartikel, hergestellt durch ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst:Einbringen eines zu Glas schmelzbaren Gemenges (30) in eine Glasschmelze (22), die sich in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne (10) befindet, wobei die Tauchverbrennungsschmelzwanne einen oder mehrere Tauchbrenner (62) umfasst;Abgeben von Verbrennungsprodukten (68) von dem einen oder den mehreren Tauchbrennern direkt in die Glasschmelze, wobei der eine oder die mehreren Tauchbrenner ein brennbares Gasgemisch (G) verbrennen, das Brennstoff und Sauerstoff umfasst, und wobei ein Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemisches im Bereich von der stöchiometrischen Zusammensetzung bis 30 % Sauerstoffüberschuss bezogen auf die Stöchiometrie liegt;Aufrechterhalten einer Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200°C und 1500°C;Aufrechterhalten einer Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden; undAbgeben von geschmolzenem Flintglas (36) aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate, die im Bereich von 2 Tonnen pro Tag pro Quadratmeter der Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelzwanne[(TonnenTag×m2)] bis 25(TonnenTag×m2)liegt undFormen eines Glasartikels aus dem geschmolzenen Flintglas, wobei der Glasartikel die Flintglas-Spezifikationen einer dominanten Wellenlänge, die zwischen 572 nm und 578 nm liegt, einer Helligkeit über 50% und einer Reinheit unter 16% erfüllt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Flintglas (Weißglas), hergestellt unter Verwendung der Technologie der Tauchverbrennung und insbesondere mit Regelung bestimmter Betriebsbedingungen einer Schmelzwanne mit Tauchverbrennung, um die Herstellung von Flintglas zu erleichtern.
Hintergrund
Glas ist ein starrer amorpher Feststoff mit vielen Anwendungen. Kalk-Natron-Silicat-Glas wird beispielsweise in großem Umfang zur Herstellung von Flachglasartikeln wie Fenstern, Hohlglasartikeln, einschließlich Behältern wie Flaschen und Gläsern, sowie von Geschirr und anderen Spezialartikeln verwendet. Natron-Kalk-Silicatglas besteht aus einem ungeordneten und räumlich vernetzten ternären Oxidnetzwerk aus Na₂O-CaO-SiO₂. Die Siliziumdioxidkomponente (SiO₂) bildet den größten Gewichtsanteil und ist der primäre Netzwerkbilder von Kalk-Natron-Silicat-Glas. Die Na₂O-Komponente fungiert als Flussmittel, das die Schmelz-, Erweichungs- und Glasübergangstemperatur des Glases im Vergleich zu reinem Quarzglas herabsetzt, und die CaO-Komponente fungiert als Stabilisator, der bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften des Glases verbessert, darunter seine Härte und chemische Beständigkeit. Durch das Einbeziehen von Na₂O und CaO in die Chemie von Kalt-Natron-Silicatglas wird die kommerzielle Herstellung von Glasartikeln einfacher und weniger energieintensiv, während gleichzeitig noch immer akzeptable Glaseigenschaften erzielt werden. Kalk-Natron-Silicat-Glas verfügt im Allgemeinen und bezogen auf das Gesamtgewicht des Glases über eine glaschemische Zusammensetzung, die 60 bis 80 Gew.-% SiO₂, 8 bis 18 Gew.-% Na₂O und 5 bis 15 Gew.-% CaO enthält.
Zusätzlich zu SiO₂, Na₂O und CaO kann die glaschemische Zusammensetzung von Kalk-Natron-Silicat-Glas andere Oxid- und Nichtoxid-Materialien enthalten, die als Netzwerkbildner, Netzwerkwandler, Farbstoffe, Entfärbungsmittel, Redoxmittel oder andere Mittel wirken, die die Eigenschaften des fertigen Glases beeinflussen. Einige Beispiele für diese zusätzlichen Materialien sind Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumoxid (MgO), Kaliumoxid (K₂O), Kohlenstoff, Sulfate, Nitrate, Fluor, Chlor und/oder elementare oder oxidische Formen von Eisen, Arsen, Antimon, Selen, Chrom und Barium, Selen, Chrom, Barium, Mangan, Kobalt, Nickel, Schwefel, Vanadium, Titan, Blei, Kupfer, Niob, Molybdän, Lithium, Silber, Strontium, Cadmium, Indium, Zinn, Gold, Cer, Praseodym, Neodym, Europium, Gadolinium, Erbium und Uran. Aluminiumoxid ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien, das in der Regel in einer Menge von bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glases, enthalten ist, da es die chemische Beständigkeit des Glases verbessert und die Entglasungsneigung senkt. Unabhängig davon, welche anderen Oxid- und/oder Nichtoxid-Materialien neben SiO₂, Na₂O und CaO in dem Kalk-Natron-Silicat-Glas vorhanden sind, beträgt die Gesamtsumme dieser zusätzlichen Materialien vorzugsweise 10 Gew.-% oder weniger, oder genauer gesagt 5 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kalk-Natron-Silicat-Glases.
Kalk-Natron-Silicat-Glas wird seit langem in einem kontinuierlichen Schmelzofen hergestellt. Beim Betrieb eines solchen Ofens wird ein zu Glas schmelzbares Gemenge - ein Gemenge, das so formuliert ist, dass ein Glas mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung und damit verbundenen Eigenschaften erhalten wird - auf ein großes Glasschmelzbad mit im Allgemeinen konstantem Füllstand in einer Schmelzkammer des Ofens aufgelegt. Das Glasschmelzbad wird auf einer Temperatur von etwa 1450 °C oder höher gehalten, so dass das hinzugefügte Gemenge schmelzen, reagieren und mehrere Zwischenschmelzphasen durchlaufen kann, bevor es chemisch in das Glasschmelzbad integriert wird, während sich das Bad langsam durch die Schmelzkammer des Ofens zu einer Läuterkammer bewegt, die sich stromabwärts der Schmelzkammer befindet. In der Läuterkammer werden Blasen und andere gasförmige Einschlüsse aus dem Glasschmelzbad entfernt, um ein chemisch homogenisiertes und geläutertes geschmolzenes Glas zu erhalten, das für die weitere Verarbeitung benötigt wird. Die für die Aufrechterhaltung des Glasschmelzbades in der Schmelzkammer erforderliche Wärme wird üblicherweise durch nicht eingetauchte Brenner bereitgestellt, die ein Gemisch aus Brennstoff und Luft/Sauerstoff in einer offenen Verbrennungszonenatmosphäre über dem Glasschmelzbad verbrennen. Die Brenner befinden sich in Brenneröffnungen an gegenüberliegenden Seitenwänden des feuerfesten Aufbaus, der die Verbrennungszone teilweise begrenzt (kreuzbefeuerter Ofen), oder in einer Rückwand des feuerfesten Aufbaus (endöffnungsbefeuerter Ofen). Bei einem herkömmlichen Glasschmelz- und Läutervorgang dauert es in der Regel 24 Stunden oder länger, bis das Gemenge geschmolzen ist und reagiert, bevor es die Schmelzwanne als homogenes geschmolzenes Glas verlässt.
Das fertige Glasprodukt - z. B. ein Behälter, ein Flachglasprodukt oder Geschirr - muss manchmal farblos oder nahezu farblos sein. Farbloses oder nahezu farbloses Glas wird in der Industrie üblicherweise als Flintglas (Weißglas) bezeichnet. Beim Betrieb eines herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofens wird geschmolzenes Glas zur Herstellung von Flintglasartikeln traditionell durch die Steuerung der Zusammensetzung des dem Ofen zugeführten Gemenges erzielt. Dies liegt daran, dass bestimmte Bestandteile des zu Glas schmelzbaren Gemenges (z. B. Sand, Kalk, Dolomit, Altglas usw.) Eisenverunreinigungen enthalten können. Das Eisen kann in zwei Formen im geschmolzenen Glas vorhanden sein: (1) im zweiwertigen oder reduzierten Zustand (Fe²⁺ als FeO) oder (2) im dreiwertigen oder oxidierten Zustand (Fe³⁺ als Fe₂O₃). Eisen im Fe²⁺-Zustand verleiht dem geschmolzenen Glas eine blaugrüne Farbe, Eisen im Fe³⁺-Zustand eine gelbe Farbe. Das Verhältnis von Fe²⁺ zum gesamten Eisen (Fe²⁺+Fe³⁺) im geschmolzenen Glas bestimmt das Redox-Verhältnis des Glases und gibt einen allgemeinen Hinweis darauf, ob die blau-grüne Farbe oder die gelbe Farbe visuell dominieren wird. Zu diesem Zweck beinhaltet der Standardansatz zur Gewinnung von Flintglas aus einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen die Neutralisierung der farblichen Auswirkungen von Eisenverunreinigungen durch Anpassungen der Zusammensetzung des Gemenges.
Zu den Anpassungen der Zusammensetzung des zu Glas schmelzbaren Gemenges kann die Zugabe von Redoxmitteln und/oder Entfärbungsmitteln in die Glasschmelze gehören. Redoxmittel sind Verbindungen, die über eine oxidierende oder reduzierende Wirkung auf das Glas verfügen und daher das Fe²⁺/Fe³⁺-Gleichgewicht in Richtung des Fe³⁺-Zustandes bzw. des Fe²⁺-Zustandes verschieben können, wodurch sich das Redoxverhältnis des Glasschmelzbades ändert und das Glas beim Erstarren eher eine gelbe oder blau-grüne Farbe annimmt. Ein übliches oxidierendes Redoxmittel, das das Redoxverhältnis zu niedrigeren Werten verschieben kann, sind Sulfate (SO₃), die dem geschmolzenen Glas aus einer Vielzahl von Zusatzstoffen zugeführt werden können, die im zu Glas schmelzbaren Gemenge enthalten sind, z. B. Salzkuchen. Idealerweise wird für Flintglas ein Redoxwert von 0,4 oder weniger angestrebt. Entfärbungsmittel sind Verbindungen, die sichtbares Licht in den blauen/grünen Wellenlängen absorbieren und sichtbares Licht in den gelben/roten Wellenlängen transmittieren, um so das farblose Aussehen des Glases zu betonen. Einige bekannte Beispiele für Entfärbungsmittel sind Selen und Manganoxid (wie im Glas enthalten).
Darüber hinaus kann die Aufnahme einer erheblichen Menge an recyceltem Flintglas in das zu Glas schmelzbare Gemenge die im Gemenge enthaltenen Eisenverunreinigungen verdünnen und die Notwendigkeit, bestimmte Redoxmittel einzusetzen, um ein niedriges Redoxverhältnis zu erreichen, verringern oder ganz beseitigen. Recyceltes Flintglas kann diesen Effekt haben, da es bereits von Natur aus eine farblose oder nahezu farblose Glaschemie besitzt, die beim Schmelzen in das Glasschmelzbad integriert wird. Beim Betrieb eines herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofens zur Herstellung von Flintglas enthält das zu Glas schmelzbare Gemenge häufig eine Kombination aus recyceltem Flintglas, Redoxmitteln und Entfärbungsmitteln, die ein niedriges Redoxverhältnis unterstützen und unerwünschte Farbmerkmale des Glases maskieren. Die verschiedenen Betriebsbedingungen eines kontinuierlichen Schmelzofens wurden größtenteils aus Gründen ausgewählt und gesteuert, die nichts mit der Farbe des hergestellten Glases zu tun haben.
Das Schmelzen mit Tauchverbrennung (TV) ist eine Schmelztechnologie, mit der auch Glas, einschließlich Kalk-Natron-Silicat-Glas, hergestellt werden kann und die sich in letzter Zeit zu einer potenziell brauchbaren Alternative zum Schmelzverfahren in einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen entwickelt hat. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schmelzverfahren wird beim TV-Schmelzen ein brennbares Gasgemisch, das einen Brennstoff und ein Oxidationsmittel enthält, direkt in und unter die Oberfläche der in einer Schmelzwanne befindlichen Glasschmelze eingespritzt, in der Regel durch Tauchbrenner, die im Boden oder in den Seitenwänden der Schmelzwanne angebracht sind. Das Oxidationsmittel kann Sauerstoff, Luft oder ein anderes Gas sein, das einen gewissen Anteil an Sauerstoff enthält. Das brennbare Gasgemisch entzündet sich selbst, und die dabei entstehenden Verbrennungsprodukte verursachen heftiges Rühren und Turbulenzen, wenn sie durch die Glasschmelze abgegeben werden. Die intensiven Scherkräfte zwischen den Verbrennungsprodukten und der Glasschmelze bewirken eine schnelle Wärmeübertragung und Partikelauflösung im gesamten geschmolzenen Glas, verglichen mit der langsameren Kinetik eines herkömmlichen Schmelzofens, in dem das Glasschmelzbad hauptsächlich mit Strahlungswärme von oben angebrachten, nicht eingetauchten Brennern erhitzt wird. Auch wenn die TV-Technologie das zu Glas schmelzbare Gemenge relativ schnell schmelzen und in die Glasschmelze integrieren kann, neigt die Glasschmelze dazu, schaumig bzw. (stark) blasig zu sein und eine relativ geringe Dichte zu besitzen, obwohl sie beim Austritt aus der Schmelzwanne chemisch homogenisiert ist. In der Tat kann die Glasschmelze in einer TV-Schmelzwanne zwischen 30 Vol.-% und 60 Vol.-% an mitgerissenen Gasblasen enthalten.
Die relativ hohe Wärmeübertragungs- und Mischeffizienz der TV-Schmelzwanne ermöglicht ein grundlegend anderes Schmelzwannendesign als bei einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen. Abgesehen von den Unterschieden in der Brennerkonstruktion und - anordnung kann eine TV-Schmelzwanne im Vergleich zu einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen um 50 % bis 90 % kleiner sein, was das Fassungsvermögen an geschmolzenem Glas im Dauerbetrieb betrifft. Durch die geringere Größe einer TV-Schmelzwanne ist eine externe Kühlung sowohl technisch als auch wirtschaftlich machbar. Die geringere Größe einer TV-Schmelzwanne und die Tatsache, dass sie extern gekühlt werden kann, ermöglicht es, die Schmelzwanne schnell und effizient abzuschalten, abzulassen und wieder anzufahren, wenn dies aufgrund von Produktionsplänen oder anderen Erwägungen erforderlich ist. Diese Art von Betriebsflexibilität ist für einen herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen nicht möglich.
Darüber hinaus kann die TV-Schmelzwanne über der Glasschmelze nicht eingetauchte, oberhalb der Glasschmelze angeordnete Brenner enthalten, die die turbulente Oberfläche der Glasschmelze während des Betriebs der TV-Schmelzwanne beheizen und deren Flammen optional auf diese auftreffen, um eine Schaumbildung zu unterdrücken, während ein herkömmlicher kontinuierlicher Schmelzofen nur nicht eingetauchte Brenner zur Strahlungswärmeübertragung verwendet.
In der Vergangenheit wurde das TV-Schmelzen nicht zur Herstellung von Behälter- und Floatglasartikeln im kommerziellen Maßstab eingesetzt. In dieser Hinsicht gab es wenig bis gar kein Interesse an der Anpassung von TV-Schmelzverfahren zur Herstellung von Flintglas, insbesondere von Natron-Kalk-Silicat-Flintglas, für das durchweg strenge Farbspezifikationen gelten. Und die Anpassung einer TV-Schmelzwanne für die Produktion von Kalk-Natron-Silicat-Flintglas ist nicht unbedingt eine einfache Aufgabe, da die bisherigen Rezepturen für zu einem Glas schmelzbaren Gemenge, die auf die Herstellung von Flintglas zugeschnitten sind, sich nicht gut auf das TV-Schmelzen übertragen lassen. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund für diese Diskrepanz in der grundlegend anderen Art und Weise liegt, in der das zu Glas schmelzbare Gemenge in der turbulenten Glasschmelze in einer TV-Schmelzwanne geschmolzen wird. Beim TV-Schmelzen werden, wie oben erläutert, die Verbrennungsprodukte aus den Tauchbrennern direkt in die turbulente Glasschmelze abgegeben, während bei herkömmlichen Verfahren die Verbrennungsprodukte in eine offene Atmosphäre über einem viel ruhigeren Glasschmelzbad abgegeben werden. Daher ist eine auf die Herstellung von Flintglas mittels TV-Schmelzen zugeschnittene Glasproduktionsstrategie erforderlich, damit der Glasherstellungsvorgang in einer TV-Schmelzwanne verbessert und Flintglasartikel zuverlässig hergestellt werden können.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Flintglas in einer Schmelzwanne mit Tauchverbrennung sowie damit hergestellte Glasartikel. Das offengelegte Verfahren umfasst das Steuern von vier spezifischen Prozessparametern der TV-Schmelzwanne, von denen festgestellt wurde, dass sie zumindest einen gewissen Einfluss auf die Verbesserung der Flintglasproduktion haben. Zu den identifizierten Prozessparametern der TV-Schmelzwanne gehören (1) das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis der Tauchbrenner, (2) die Temperatur der in der TV-Schmelzwanne befindlichen Glasschmelze, (3) die spezifische Durchsatzrate der Glasschmelze aus der TV-Schmelzwanne und (4) die Verweilzeit der Glasschmelze. Wenn jeder dieser Prozessparameter der TV-Schmelzwanne innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird, weisen die Glasschmelze und das daraus durch einen Auslass der TV-Schmelzwanne gewonnene geschmolzene Glas ein farbloses oder nahezu farbloses Aussehen auf. Das aus der TV-Schmelzwanne gewonnene geschmolzene Glas kann durchgängig die anspruchsvollen, häufig von der kommerziellen Behälter- und Flachglasindustrie geforderten Spezifikationen für Flintglas erfüllen. Das beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Kalk-Natron-Silicat-Flintglas zur nachfolgenden Formung von Glasbehältern, wie z. B. Lebensmittel- und Getränkeflaschen und -gläsern.
Die vorliegende Offenbarung umfasst eine Reihe von Aspekten, die jeweils einzeln oder in Kombination miteinander umgesetzt werden können, um ein Verfahren zur Herstellung von Flintglas bereitzustellen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung von Flintglas unter Verwendung einer Tauchverbrennungsschmelzwanne definiert. Das Verfahren umfasst das Einbringen eines zu Glas schmelzbaren Gemenges in eine in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne umfassend einen oder mehrere Tauchbrenner befindlichen Glasschmelze. Die Verbrennungsprodukte werden von dem einen oder den mehreren Tauchbrennern direkt in die Glasschmelze abgegeben. Darüber hinaus verbrennen der eine oder die mehreren Tauchbrenner ein brennbares Gasgemisch, das Brennstoff und Sauerstoff umfasst, wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff des brennbaren Gasgemischs im Bereich von der stöchiometrischen Zusammensetzung bis 30 % Sauerstoffüberschuss relativ zur Stöchiometrie liegt. Das Verfahren umfasst auch das Aufrechterhalten einer Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200°C und 1500°C und das Aufrechterhalten einer Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Abgeben von geschmolzenem Flintglas aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate, die zwischen 2 Tonnen pro Tag und Quadratmeter Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelzwanne [Tonnen/Tag/m²] und 25 Tonnen/Tag/m² liegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Formen mindestens eines Glasbehälters aus einer in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne hergestellten Glasschmelze definiert. Das Verfahren beinhaltet das Einbringen eines zu Glas schmelzbaren Gemenges in eine in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne befindliche Glasschmelze. Die Tauchverbrennungsschmelzwanne umfasst einen oder mehrere Tauchbrenner, und das zu Glas schmelzbare Gemenge wird so formuliert, dass die Glasschmelze eine chemische Zusammensetzung aus Natron-Kalk-Silicat-Flintglas aufweist, die 60 bis 80 Gew.-% SiO₂, 8 bis 18 Gew.-% Na₂O, 5 bis 15 Gew.-% CaO und 0 bis 2 Gew.-% Al₂O₃ enthält. Das Verfahren umfasst auch das Abgeben von Verbrennungsprodukten aus dem einen oder den mehreren Tauchverbrennungsbrennern direkt in die Glasschmelze, wobei der eine oder die mehreren Tauchverbrennungsbrenner ein brennbares Gasgemisch umfassend Brennstoff und Sauerstoff verbrennen. Das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemischs reicht von der Stöchiometrie bis zu 30 % Sauerstoffüberschuss relativ zur Stöchiometrie. Das Verfahren sieht ferner vor, dass die Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200 °C und 1500 °C und die Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden liegt. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Abgeben von blasigem Glas aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate, die zwischen 2 Tonnen pro Tag und Quadratmeter Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelze [Tonnen/Tag/m²] und 25 Tonnen/Tag/m² liegt.
Figurenliste
Die Offenbarung, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen, Vorteilen und Aspekten davon, kann am besten anhand der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:

1 eine seitliche Querschnittsdarstellung einer Tauchverbrennungsschmelzwanne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 Tauchverbrennungsschmelzwanne entlang der Schnittlinie 2-2; und
3 ist ein schematisches Fließdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung von Flintglas in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne und anschließendem Formen von Glasbehältern aus dem Flintglas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Ausführliche Beschreibung
Eine repräsentative Schmelzwanne mit Tauchverbrennung (TV) 10 ist in den 1-2 um die Praxis des Verfahrens zur Herstellung eines geschmolzenen Glases zur Bildung von Flintglasartikeln zu illustrieren. Die TV-Schmelzwanne 10 beinhaltet eine Einhausung 12, die über ein Dach 14, einen Boden 16 und eine umlaufende aufrechte Wand 18 verfügt, die das Dach 14 und den Boden 16 miteinander verbindet. Die umlaufende aufrechte Wand 18 beinhaltet ferner eine vordere Stirnwand 18a, eine hintere Stirnwand 18b, die der vorderen Stirnwand 18a gegenüberliegt und von ihr beabstandet ist, sowie zwei gegenüberliegende seitliche Seitenwände 18c, 18d, die die vordere Stirnwand 18a und die hintere Stirnwand 18b verbinden. Zusammen begrenzen das Dach 14, der Boden 16 und die umlaufende aufrechte Wand 18 eine innere Reaktionskammer 20 der Schmelzwanne 10, in der sich bei Betrieb der Schmelzwanne 10 eine Glasschmelze 22 befindet. Das Dach 14, der Boden 16 und die umlaufende aufrechte Wand 18 können jeweils so aufgebaut sein, dass sie den hohen Temperaturen und der korrosiven Natur der Glasschmelze 22 widerstehen. Beispielsweise kann jede dieser Strukturen 14, 16, 18 aus einem Feuerfestmaterial oder einer oder mehreren fluidgekühlten Platten, die über ein innenliegendes Feuerfestmaterial mit einer in-situ erstarrten Glasschicht (nicht dargestellt) verfügen, die mit der Glasschmelze 22 in Kontakt steht, bestehen.
Die Einhausung 12 der TV-Schmelzwanne 10 definiert einen Gemengeeinlass 24, einen Glasschmelzenauslass 26 und eine Abluftöffnung 28. Vorzugsweise ist der Gemengeeinlass 24 im Dach 14 der Einhausung 12 in der Nähe der vorderen Stirnwand 18a und der Glasschmelzenauslass 26 in der hinteren Stirnwand 18b der Einhausung 12 oberhalb des Bodens 16 angeordnet, wie dies in 1 bestmöglich dargestellt ist, obwohl andere Stellen für den Gemengeeinlass 24 und den Glasschmelzenauslass 26 durchaus möglich sind. Der Gemengeeinlass 24 stellt einen Zugang zur inneren Reaktionskammer 20 für die Zufuhr eines zu Glas schmelzbaren Gemenges 30 dar. Ein Gemengeeinspeiser 32, der so ausgebildet ist, dass er eine dosierte Menge des Gemenges 30 in die innere Reaktionskammer 20 einbringt, kann mit der Einhausung 12 verbunden sein. Der Gemengeeinspeiser 32 kann beispielsweise eine rotierende Schnecke (nicht dargestellt) enthalten, die sich in einem Speiserohr 34 mit etwas größerem Durchmesser dreht, das mit dem Gemengeeinlass 24 in Verbindung steht, um das Gemenge 30 aus einem Gemengetrichter mit kontrollierter Geschwindigkeit in die innere Reaktionskammer 20 zu fördern.
Der Glasschmelzenauslass 26 dient als Ausgang aus der inneren Reaktionskammer 20 für den Austritt von blasigem, geschmolzenen Glas 36 aus der TV-Schmelzwanne 10. Das abgegebene blasige geschmolzene Glas 36 kann, wie dargestellt, direkt in ein Abstehgefäß 38 eingeleitet werden, falls gewünscht. Das Abstehgefäß 38 beinhaltet eine Einhausung 40, die einen Halteraum 42 definiert. Der Halteraum 42 nimmt das blasige geschmolzene Glas 36 auf, das aus der inneren Reaktionskammer 20 der TV-Schmelzwanne 10 durch den Glasschmelzenauslass 26 abgegeben wird, und hält ein Zwischenbad 44 des geschmolzenen Glases aufrecht, das im Betriebszustand ein konstantes Volumen (d. h. ± 5 Vol. %) aufweist. In der Einhausung 40 des Abstehgefäßes 38 können ein oder mehrere Aufprall- oder Nichtaufprallbrenner 46 angebracht sein, um das Zwischenbad 44 der Glasschmelze zu erhitzen und/oder Schaumbildung zu unterdrücken oder vorhandenen Schaum, der sich auf dem Bad 44 der Glasschmelze ansammeln kann, zu zerstören. Ein konstanter oder intermittierender Strom 48 geschmolzenen Glases kann aus dem Zwischenbad 44 geschmolzenen Glases, das sich im Halteraum 42 befindet, und aus dem Abstehgefäß 38 durch eine an der Einhausung 40 angebrachten Ausguss 50 abgegeben werden. Der Ausguss 50 kann über einen hin- und hergehenden Kolben 52 verfügen, der den Strom 48 geschmolzenen Glases kontrolliert durch eine Blende 54 abgibt, so dass eine nachgeschaltete Anlage, wie z. B. eine Läuterwanne, eine kontrollierte Zufuhr von geschmolzenem Glas erhält. Eine ausführlichere Beschreibung eines Abstehgefäßes, die das abgegebene blasige geschmolzene Glas 36 aufnehmen kann, ist in der US-Anmeldung Nr. 16/590,068 offenbart, die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung zuzurechnen und in der vorliegenden Offenbarung in vollem Umfang enthalten ist. Natürlich kann in anderen Ausführungsformen auf das Abstehgefäß 38 verzichtet werden und das aus der inneren Reaktionskammer 20 der TV-Schmelzwanne 10 abgegebene blasige geschmolzene Glas 36 kann direkt in eine Glasläuterwanne oder an anderer Stelle eingeleitet werden.
Die Abluftöffnung 28 ist vorzugsweise im Dach 14 der Einhausung 12 zwischen der vorderen Stirnwand 18a und der hinteren Stirnwand 18b an einer Stelle stromabwärts des Gemengeeinlasses 24 angeordnet. Ein Abluftkanal 56 steht mit der Abluftöffnung 28 in Verbindung und ist so ausgebildet, dass er gasförmige Verbindungen aus der inneren Reaktionskammer 20 entfernt. Die durch den Abluftkanal 56 abgezogenen gasförmigen Verbindungen können je nach Bedarf behandelt, recycelt oder anderweitig aus dem TV-Schmelzgerät 10 abgeleitet werden. Um den Verlust eines Teils des Gemenges 30 durch die Abluftöffnung 28 als unbeabsichtigten Gemengeverlust zu verhindern oder zumindest zu minimieren, kann zwischen dem Gemengeeinlass 24 und der Abluftöffnung 28 eine Trennwand 58 angeordnet sein, die vom Dach 14 der Einhausung 12 nach unten ragt. Die Trennwand 58 kann ein unteres freies Ende 60 aufweisen, das, wie dargestellt, in die Glasschmelze 22 eintaucht, oder sie kann in der Nähe, aber oberhalb der Glasschmelze 22 angeordnet sein. Die Trennwand 58 kann, muss aber nicht zwingend, ähnlich aufgebaut sein wie das Dach 14, der Boden 16 und die umlaufende aufrechte Wand 18.
Die TV-Schmelzwanne 10 beinhaltet einen oder mehrere Tauchbrenner 62. Jeder der ein oder mehreren Tauchbrenner 62 ist in einer Öffnung 64 angebracht, die im Boden 14 (wie dargestellt) und/oder der umlaufenden aufrechten Wand 18 an einer von der Glasschmelze 22 überfluteten Stelle ausgebildet ist. Jeder der Tauchbrenner 62 spritzt durch eine Austrittsdüse 66 ein brennbares Gasgemisch G in die Glasschmelze 22 kraftvoll ein. Das brennbare Gasgemisch G umfasst Brennstoff und Sauerstoff. Der dem Tauchbrenner oder den Tauchbrennern 62 zugeführte Brennstoff ist vorzugsweise Methan oder Propan, und der Sauerstoff kann als reiner Sauerstoff zugeführt werden, in welchem Fall es sich bei dem (den) Brenner(n) 62 um Sauerstoff-Brennstoff-Brenner (Oxy-Fuel-Brenner) handelt, oder er kann als Bestandteil von Luft oder einem sauerstoffangereicherten Gas zugeführt werden, das mindestens 20 Vol.-% und vorzugsweise mindestens 50 Vol.-% O₂ enthält. Nach dem Einspritzen in die Glasschmelze 22 entzündet sich das brennbare Gasgemisch G sofort selbst und erzeugt Verbrennungsprodukte 68, nämlich CO₂, CO, H₂O und unverbrauchten Brennstoff, Sauerstoff und/oder andere Gasverbindungen wie Stickstoff, die in und durch die Glasschmelze 22 abgegeben werden. In der TV-Schmelzwanne 10 sind typischerweise zwischen fünf und dreißig Tauchbrenner 62 installiert, wobei je nach Größe und Schmelzkapazität der Schmelzwanne 10 durchaus mehr oder weniger Brenner 62 eingesetzt werden können.
Das brennbare Gasgemisch G wird jedem der Tauchbrenner 62 mit einem Massendurchsatz MD_Mix zugeführt und von diesem eingespritzt. Der Massendurchsatz MD_Mix des brennbaren Gasgemischs G an jedem Brenner 62 umfasst einen Massendurchsatz an Sauerstoff MD_Ox und einen Massendurchsatz an Brennstoff MD_Brenn, bei dem es sich um einen Massendurchsatz an Methan MD_Meth oder einen Massendurchsatz an Propan MD_ProP handeln kann, sowie Massendurchsätze anderer Gase wie Stickstoff oder eines anderen Inertgases, wenn der Sauerstoff über Luft oder ein mit Sauerstoff angereichertes Gas zugeführt wird. Im Hinblick auf die Versorgung des Tauchbrenners oder der Tauchbrenner 62 mit dem brennbaren Gasgemisch G mit dem geeigneten Gesamtmassendurchsatz MD_Mix sowie dem geeigneten Gemisch aus Sauerstoff- und Brennstoffdurchsätzen MD_Mix, MD_Mix kann jeder der Brenner 62 mit einem Oxidationsmittelzufuhrverteiler (Sauerstoff, Sauerstoff, sauerstoffangereichertes Gas oder Luft) und einem Brennstoffzufuhrverteiler über eine Durchflussleitung verbunden sein, die mit Sensoren und Ventilen ausgestattet ist, um eine präzise Steuerung der Massendurchsätze MD_Mix, MD_Mix, MD_Mix zu dem Brenner oder den Brennern 62 und das Einspritzen durch die Brennerdüse(n) 66 zu ermöglichen.
Die TV-Schmelzwanne 10 wird gemäß der vorliegenden Offenbarung betrieben, um sicherzustellen, dass die in der inneren Reaktionskammer 20 der TV-Schmelzwanne 10 befindliche Glasschmelze 22 und das blasige geschmolzene Glas 36, das aus der inneren Reaktionskammer 20 durch den Glasschmelzenauslass 26 abgegeben wird, farblos oder nahezu farblos sind, so dass daraus Flintglasartikel geformt werden können, die den geltenden Farbspezifikationen entsprechen. Festes Kalk-Natron-Silicat-Flintglas ist beispielsweise bei Raumtemperatur (d.h. 25°C) visuell transparent. Die visuelle Transparenz von Flintglas ist durch eine dominante Wellenlänge zwischen 572 nm und 578 nm, eine Helligkeit von über 50 % und eine Reinheit von unter 16 % gekennzeichnet. Diese drei Farbspezifikationen sind mit einem UV-Vis-Spektrometer unter Verwendung der Normlichtart C bei einem Beobachter unter Betrachtungswinkel von 2° und einer Probendicke von 38 mm nach der Methode der ASTM E308 (American Society of Testing Materials) messbar. Kalk-Natron-Silicat-Flintglasschmelzen, die nach Erstarren diese Farbspezifikationen erfüllen, können nach der TV-Schmelzwanne 10 geläutert, konditioniert und zu Glasbehältern geformt werden, wie weiter unten im Zusammenhang mit 3 beschrieben wird.
Während des Betriebs der TV-Schmelzwanne 10 gibt jeder des einen oder der mehreren Tauchbrenner 62 jeweils Verbrennungsprodukte 68 direkt in und durch die Glasschmelze 22 ab. Bei der Glasschmelze 22 handelt es sich um ein Volumen geschmolzenen Glases, das häufig zwischen 1 US-Tonne (1 US-Tonne = 2.000 Ibs) und 100 US-Tonnen wiegt und im Allgemeinen während des Dauerbetriebs der TV-Schmelzwanne 10 auf einem konstanten Volumen gehalten wird. Da die Verbrennungsprodukte 68 in und durch die Glasschmelze 22 ausgestoßen werden, wodurch komplexe Strömungsmuster und starke Turbulenzen entstehen, wird die Glasschmelze 22 stark bewegt und erfährt eine schnelle Wärmeübertragung und starke Scherkräfte. Die Verbrennungsprodukte 68 entweichen schließlich aus der Glasschmelze 22 und werden zusammen mit anderen gasförmigen Verbindungen, die sich aus der Glasschmelze 22 verflüchtigen können, durch die Abluftöffnung 28 aus der inneren Reaktionskammer 20 entfernt. Zusätzlich können unter Umständen ein oder mehrere nicht eingetauchte Brenner (nicht dargestellt) im Dach 14 und/oder der umlaufenden aufrechten Wand 18 an einer Stelle über der Glasschmelze 22 angebracht werden, um die Glasschmelze 22 entweder direkt durch Flammeneinwirkung oder indirekt durch Strahlungswärmeübertragung mit Wärme zu versorgen und auch die Schaumunterdrückung und/oder -zerstörung zu erleichtern.

Während der eine oder die mehreren Tauchbrenner 62 in die Glasschmelze 22 eingefeuert werden, wird das zu einem Glas schmelzbare Gemenge 30 durch den Gemengeeinlass 24 kontrolliert in die innere Reaktionskammer 20 eingebracht. Das in die innere Reaktionskammer 20 eingebrachte zu einem Glas schmelzbare Gemenge 30 ist so zusammengesetzt, dass es in die Glasschmelze 22 integriert wird und die Schmelze 22 beim Schmelzen eine glaschemische Zusammensetzung erhält. Bei der Herstellung von Kalk-Natron-Silicat-Flintglas kann das Gemenge 30 beispielsweise aus einem physikalischen Gemisch aus neuen Rohstoffen und gegebenenfalls Scherben (d. h. recyceltem Glas) bestehen, das eine Quelle für SiO₂, Na₂O und CaO in den richtigen Anteilen ist, zusammen mit anderen in Tabelle 1 aufgeführten Stoffen wie Al₂O₃, SO₃, Selen und MnO₂, um nur einige zu nennen. Die genauen Bestandteile, die das zu Glas schmelzbare Gemenge 30 bilden, können stark variieren, wobei die chemische Zusammensetzung von Kalk-Natron-Silicat-Glas der Sorte Flint, wie sie in der Glasindustrie allgemein bekannt ist, erhalten bleibt. Tabelle 1: Glaschemische Zusammensetzung von Kalk-Natron-Silicat-Flintglas

Tabelle 1: Glaschemische Zusammensetzung von Kalk-Natron-Silicat-Flintglas
Komponente	Gew.-%	Rohstoff
SiO₂	60-80	Quarzsand
Na₂O	8-18	Natriumcarbonat
CaO	5-15	Kalk
Al₂O₃	0-2	Nephelinsyenit, Feldspat
MgO	0-5	Magnesit
K₂O	0-3	Pottasche
Fe₂O₃ + FeO	0-0,08	Eisen ist eine Verunreinigung
MnO₂	0-0,3	Mangandioxid
SO₃	0-0,5	Salzkuchen, Schlacke
Se	0-0,0005	Selen
F	0-0,5	Fluoride sind eine Verunreinigung

Damit die Glasschmelze 22 eine chemische Zusammensetzung von Kalk-Natron-Silicat-Flintglas aufweist, kann das Gemenge 30 beispielsweise Primärrohstoffe wie Quarzsand (kristallines SiO₂), Natriumcarbonat (Na₂CO₃) und Kalk (CaCO₃) in den zur Bereitstellung der erforderlichen Anteile an SiO₂, Na₂O und CaO nötigen Mengen enthalten. Dem zu Glas schmelzbaren Gemenge 30 können auch je nach chemischer Zusammensetzung des herzustellenden Kalk-Natron-Silicat-Flintglases andere Rohstoffe beigemischt werden, um eines oder mehrere der Elemente SiO₂, Na₂O, CaO und möglicherweise andere Oxid- und/oder Nichtoxid-Materialien in die Glasschmelze 22 einzubringen. Zu diesen anderen Rohstoffen können Feldspat, Dolomit und Calumit-Schlacke gehören. Darüber hinaus kann das Gemenge 30 auch sekundäre oder Rohstoffe für Nebenbestandteile enthalten, die die chemische Zusammensetzung des Kalk-Natron-Silicat-Flintglases mit eventuell benötigten Entfärbungsmitteln und/oder Redoxmitteln versorgen und darüber hinaus eine Quelle für chemische Läutermittel zur Unterstützung der nachgeschalteten Blasenentfernung darstellen können. Das zu Glas schmelzbare Gemenge 30 kann in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren sogar bis zu 80 Gew.-% Scherben enthalten, wobei der Rest typischerweise ganz oder größtenteils aus neuen Rohstoffen besteht.
Das zu Glas schmelzbare Gemenge 30 bildet keinen auf der Glasschmelze 22 ruhenden Gemengekuchen, wie es in einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen üblicherweise der Fall ist, sondern wird schnell aufgelöst und von der turbulenten Glasschmelze 22 aufgenommen. Das verteilte Gemenge 30 ist in der gesamten Glasschmelze 22 einem intensiven Wärmeübergang und einer raschen Partikelauflösung ausgesetzt, was auf die starke Schmelzbewegung und die Scherkräfte zurückzuführen ist, die durch den oder die Tauchbrenner 62 verursacht werden. Dadurch wird das Gemenge 30 schnell mit der Glasschmelze 22 vermischt, reagiert mit dieser und wird chemisch sie eingebunden. Die Bewegung und das Rühren der Glasschmelze 22 durch das Abgeben der Verbrennungsprodukte 68 aus dem Tauchbrenner oder den Tauchbrennern 62 fördert jedoch auch die Blasenbildung innerhalb der Glasschmelze 22. Folglich ist die Glasschmelze 22 von Natur aus schaumig/(stark) blasig und weist eine homogene Verteilung von mitgerissenen Gasblasen auf. Die mitgerissenen Gasblasen können 30 Vol.-% bis 60 Vol.-% der Glasschmelze 22 ausmachen, wodurch die Dichte der Glasschmelze 22 relativ niedrig ist und bei Kalk-Natron-Silicat-Glas typischerweise im Bereich von 0,75 g/cm³ bis 1,5 g/cm³ bzw. im engeren Bereich von 0,99 g/cm³ bis 1,3 g/cm³ liegt. Die in der Glasschmelze 22 mitgerissenen gasförmigen Einschlüsse variieren in ihrer Größe und können verschiedene Gase enthalten, darunter CO₂, H₂O (Dampf), N₂, SO₂, CH₄, CO und flüchtige organische Verbindungen (VOCs).
Das blasige geschmolzene Glas 36, das aus der TV-Schmelzwanne 10 durch den Glasschmelzenauslass 26 Glas abgegeben wird, wird aus der Glasschmelze 22 abgezogen und ist chemisch auf die gewünschte glaschemische Zusammensetzung homogenisiert, z. B. die chemische Zusammensetzung eines Kalk-Natron-Silicat-Flintglas, jedoch mit der gleichen relativ geringen Dichte und dem gleichen mitgerissenen Volumen an Gasblasen wie die Glasschmelze 22. Das blasige geschmolzene Glas 36 wird schließlich - mit oder ohne vorheriges Sammeln im Halteraum 42 des Abstehgefäßes 38 - zu weiteren nachgeschalteten Anlagen, wie z. B. einer Einzelteilformmaschine für Glasbehälter, zur Weiterverarbeitung zu Glasartikeln geleitet. Die Glasschmelze 22 und das blasige geschmolzene Glas 36, das aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegeben wird, können durch die Steuerung von vier Betriebsbedingungen der TV-Schmelzwanne 10 zu Glasartikeln geformt werden, die im Dauerbetrieb der TV-Schmelzwanne 10 die Farbvorgaben für Flintglas erfüllen. Zu den identifizierten Betriebsbedingungen der TV-Schmelzwanne gehören: (1) das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemischs G, das jedem des einen oder der mehreren TV-Brenner 62 zugeführt wird; (2) die Temperatur der Glasschmelze 22, die sich in der inneren Reaktionskammer 20 der TV-Schmelzwanne 10 befindet; (3) die spezifische Durchsatzrate des blasigen geschmolzenen Glases 36, das aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegeben wird; und (4) die Verweilzeit der Glasschmelze 22.
Für jeden des einen oder der mehreren Tauchbrenner 62 bezieht sich das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemischs G auf das Verhältnis des Massendurchsatzes von Sauerstoff MD_Ox (unabhängig davon, ob es sich um einen Durchsatz von reinem Sauerstoff oder einen Durchsatz von Sauerstoff in einem sauerstoffhaltigen Gas wie Luft handelt) zum Massendurchsatz von Brennstoff MD_Brenn innerhalb des Massendurchsatzes MD_Mix des brennbaren Gasgemischs G in Bezug auf die Stöchiometrie, wie unten in Gleichung (1) dargestellt. $S a u e r s t o f f - B r e n n s t o f f - V e r h \ddot{a} l t n i s = \frac{M D_{O x}}{M D_{B r e n n}}$
Stöchiometrie ist definiert als der Sauerstoffmassendurchsatz MD_Ox und der Brennstoffmassendurchsatz MD_Brenn, die theoretisch erforderlich sind, um jeden der Sauerstoff- und Brennstoffströme in der Verbrennungsreaktion vollständig zu verbrauchen, ohne dass ein Überschuss eines der Bestandteile entsteht. Beispielhaft müsste bei der Verwendung von Methan als Brennstoff zum stöchiometrischen Umsatz der Massendurchsatz von Sauerstoff MD_Ox und der Massendurchsatz von Methan MD_Meth im brennbaren Gasgemisch G zusammen die Bedingung MD_Ox = 4,0(MD_Meth) erfüllen. Würde aber beispielsweise Propan als Brennstoff verwendet, müssten für den stöchiometrischen Umsatz der Massendurchsatz des im Brennergasgemisch kombinierten Sauerstoffs MD_Ox und der des Propans MD_ProP die Bedingung MD_Ox = 3,63(MD_Prop) erfüllen. Das von jedem der Tauchbrenner 62 eingespritzte Brenngasgemisch G kann stöchiometrisch sein, einen Sauerstoffüberschuss (mager) relativ zur Stöchiometrie enthalten oder einen Brennstoffüberschuss (fett) relativ zur Stöchiometrie enthalten.
Bei der Versorgung des Tauchbrenners oder der Tauchbrenner 62 mit überschüssigem Sauerstoff oder überschüssigem Brennstoff kann das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis als Prozentsatz über (oder oberhalb) der Stöchiometrie ausgedrückt werden. In Bezug auf die vorstehenden Beispiele würde der Betrieb der Tauchbrenner 62 mit einem Sauerstoffüberschuss von 10 % bedeuten, dass der Sauerstoffmassendurchsatz MD_Ox an jedem der Brenner 62 MD_Ox = 4,4(MD_Meth) beträgt, wenn der Brennstoff Methan ist, und MD_Ox = 3,99(MD_ProP), wenn der Brennstoff Propan ist. Das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des jedem der Tauchbrenner 62 zugeführten brennbaren Gasgemischs G kann durch Einstellen der Durchsätze von Sauerstoff und/oder vom dem Brennern 62 zugeführten Brennstoffs gesteuert werden. Solche Einstellungen können durch bekannte automatische Steuersysteme oder durch manuelle Eingriffe erfolgen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des jedem Tauchbrenner 62 zugeführten brennbaren Gasgemischs G von der stöchiometrischen Zusammensetzung (d. h. 0 % Sauerstoffüberschuss und 0 % Brennstoffüberschuss) bis zu einem Sauerstoffüberschuss von 30 % in Bezug auf die Stöchiometrie oder, enger gefasst, von 15 % Sauerstoffüberschuss bis 25 % Sauerstoffüberschuss in Bezug auf die Stöchiometrie liegen.
Das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemisches G an jedem der Tauchbrenner 62 kann durch die Veränderung der Chemie der Schmelze 22 das Redoxverhältnis der Glasschmelze 22 beeinflussen. Wenn das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des von dem Tauchbrenner oder den Tauchbrennern 62 eingespritzten Brenngasgemisches G stöchiometrisch ist, enthalten die in und durch die Glasschmelze 22 abgegebenen Verbrennungsprodukte 68 nur CO₂ und H₂O (und möglicherweise nicht umgesetzte Inertgase wie N₂, wenn der oder die Brenner 62 mit Luft gespeist wird bzw. werden) sowie höchstens eine vernachlässigbare Menge anderer Nebenprodukte. Wenn das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis über die Stöchiometrie hinaus erhöht wird, wird überschüssiger Sauerstoff in den Verbrennungsprodukten 68 enthalten sein und durch die Glasschmelze 22 abgegeben werden. Da die aus jedem Tauchbrenner 62 abgegebenen Verbrennungsprodukte 68 durch engen Scherkontakt Wärme und Impuls auf die Glasschmelze 22 übertragen, kann eine durch eine Änderung des Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnisses des dem Tauchbrenner oder den Tauchbrennern 62 zugeführten brennbaren Gasgemisches G verursachte Änderung der Zusammensetzung der Verbrennungsprodukte 68 das Redoxverhältnis der Schmelze 22 verschieben.
Das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des Brenngasgemisches G und das Redox-Verhältnis der Glasschmelze 22 stehen in umgekehrter Beziehung zueinander. Eine Erhöhung des Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnisses des von dem Tauchbrenner oder den Tauchbrennern 62 eingespritzten brennbaren Gasgemischs G auf einen über die Stöchiometrie hinausgehenden Sauerstoffüberschuss hat eine oxidierende Wirkung auf die Glasschmelze 22 und senkt folglich durch die Verringerung der Menge an Fe²⁺ im Verhältnis zu Fe³⁺ das Redoxverhältnis der Glasschmelze 22. Dies liegt daran, dass der in den Verbrennungsprodukten 68 enthaltene überschüssige unverbrauchte Sauerstoff mit den Reduktionsmitteln in der Glasschmelze 22 reagieren und diese neutralisieren kann. Der überschüssige Sauerstoff kann mit FeO (Fe²⁺) unter Bildung von Fe₂O₃ (Fe³⁺), mit Sulfiden unter Bildung von Sulfiten oder Sulfaten, mit Kohlenstoff unter Bildung von CO und/oder CO₂ sowie mit anderen in der Glasschmelze 22 gegebenenfalls vorhandenen Reduktionsmitteln reagieren. Alle diese Reaktionen verschieben das Redoxverhältnis der Glasschmelze 22 direkt oder indirekt auf einen niedrigeren Wert.
Die Temperatur der Glasschmelze 22 bezeichnet die durchschnittliche Temperatur der Schmelze 22 im Bulk. Diese Temperatur kann in einer von mehreren Arten ermittelt werden. Beispielsweise kann die Temperatur der Glasschmelze 22 durch eine Vielzahl von Temperaturmessungen in der gesamten Glasschmelze 22 und anschließende Mittelwertbildung dieser Messungen, um einen arithmetischen Mittelwert der Temperatur zu erhalten, bestimmt werden. Hierzu können an verschiedenen, in der Schmelze 22 verteilten Stellen zwei bis zehn Temperaturmessungen vorgenommen werden, um auf diese Weise die durchschnittliche Temperatur der Glasschmelze 22 zu ermitteln. Alternativ kann die Temperatur der Glasschmelze 22 auch durch eine einzige Temperaturmessung an einer Stelle innerhalb der Schmelze 22 bestimmt werden, von der bekannt ist oder angenommen wird, dass sie die durchschnittliche Temperatur der Schmelze 22 im Bulk widerspiegelt. Darüber hinaus kann die durchschnittliche Temperatur der Glasschmelze 22 indirekt durch Modellierung oder Berechnung auf der Grundlage anderer gemessener Eigenschaften der Glasschmelze 22 bestimmt werden. Die Temperatur der Glasschmelze 22 ist abhängig vom Gesamtstrom der Verbrennungsprodukte 68 in und durch die Glasschmelze 22 sowie vom Gewicht der Glasschmelze 22 und kann dementsprechend durch Erhöhen oder Verringern dieser Parameter nach Bedarf eingestellt werden. Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird die Temperatur der Glasschmelze 22 in einem Bereich von 1200°C bis 1500°C oder, enger gefasst, von 1330°C bis 1380°C eingestellt. Zu hohe Temperaturen in der Glasschmelze 22 können die Verflüchtigungsrate bestimmter Spezies im Glas, z. B. Selen, erhöhen. Da Selen die Auswirkungen von Eisenverunreinigungen auf die Farbe des Glases überdeckt, kann ein Selenverlust dazu führen, dass sich die Farbe des Glases in Richtung der durch Eisen hervorgerufenen blau/grünen Farbe verschiebt, wodurch das Glas aus dem Spezifikationsbereich für die Flintglasfarbe herausfallen kann, allein oder in Kombination mit anderen Glaseigenschaften.
Die spezifische Durchsatzrate des blasigen geschmolzenen Glases 36 aus der TV-Schmelzwanne 10 bezieht sich auf die Menge des aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegebenen blasigen geschmolzenen Glases 36 in Masse pro Zeiteinheit pro Querschnittsflächeneinheit der inneren Reaktionskammer 20 in Höhe des Glasschmelzenauslasses 26. Mit anderen Worten ist die spezifische Durchsatzrate die Massendurchflussrate oder Massendurchsatzrate des blasigen geschmolzenen Glases 36, das aus der TV-Schmelzwanne 10 durch den Glasschmelzenauslass 26 austritt (MD_{Austretendes Glas}), die in US-Tonnen pro Tag (Tonnen/Tag) angegeben werden kann, geteilt durch die Querschnittsfläche der inneren Reaktionskammer 20 auf der Höhe des Glasschmelzenauslasses 26 (QF_Schmelzwanne), die in Quadratmetern (m²) angegeben werden kann, wie in Gleichung (2) unten dargestellt. $\begin{array}{l} S p e z i f i s c h e D u r c h s a t z r a t e = \frac{M D_{A u s t r e t e n d e s G l a s}}{Q F_{S c h m e l z w a n n e}} \\ Typischerweise angegeben in (\frac{Tonnen}{Tag \times m^{2}}) oder ({t/Tag/m}^{2}) \end{array}$
Die Einheiten der spezifischen Durchsatzrate des blasigen geschmolzenen Glases 36 werden in der Regel, wie oben angegeben, in Tonnen/Tag/m² angegeben und können durch einfache mathematische Umrechnungen leicht aus anderen Gewichts-, Zeit- und Flächeneinheiten berechnet werden. Die spezifische Durchsatzrate des geschmolzenen Glases 36 kann nach oben oder unten angepasst werden, indem der Massendurchsatz des aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegebenen blasigen geschmolzenen Glases 36 bei einer bestimmten Querschnittsfläche der inneren Reaktionskammer 20 erhöht bzw. verringert wird. Zu diesem Zweck sollte bei der Auslegung der TV-Schmelzwanne 10 darauf geachtet werden, dass die Querschnittsfläche der inneren Reaktionskammer 20 nicht zu groß oder zu klein ist, so dass die gewünschte spezifische Durchsatzrate des blasigen geschmolzenen Glases36 nicht erreicht werden kann, wenn der vorgesehene Bereich von Massendurchsätzen für das abgegebene blasige geschmolzene Glas 36 verwendet wird. Im vorliegenden Verfahren wird die spezifische Durchsatzrate des blasigen geschmolzenen Glases 36, das aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegeben wird, in einem Bereich von 2 t/Tag/m² bis 25 t/Tag/m² oder, enger gefasst, von 6 t/Tag/m² bis 12 t/Tag/m² geregelt.
Die Verweilzeit der Glasschmelze 22 bezeichnet die theoretische mittlere Zeitspanne, die eine Gewichtseinheit der Glasschmelze 22 in der inneren Reaktionskammer 20 verbringt, bevor sie als blasiges geschmolzenes Glas 36 aus der TV-Schmelzwanne 10 austritt. Die Verweilzeit ist ein grober Anhaltspunkt dafür, wie lange eine Gewichtseinheit des schmelzbaren Gemenges 30 benötigt, um sich chemisch in die Glasschmelze 22 einzubinden und diese zu durchlaufen, und zwar von dem Zeitpunkt an, an dem die Einheit des Gemenges in die innere Reaktionskammer 20 eingebracht wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Einheit des Gemenges aus der Kammer 20 als eine entsprechende Einheit blasigen geschmolzenen Glases 36 abgegeben wird. Zur Berechnung der Verweilzeit der Glasschmelze 22 wird das Gewicht der in der inneren Reaktionskammer 20 befindlichen Glasschmelze 22 (G_Glasschmelze) durch den Massendurchsatz des aus der TV-Schmelzwanne durch den Glasschmelzenauslass 26 abgegebenen blasigen geschmolzenen Glases 36 (MD_{abgegebenes Glas}), wie in Gleichung (3) dargestellt, dividiert. $V e r w e i l z e i t = \frac{G_{G l a s s c h m e l z e}}{M D_{a b g e g e b e n e s G l a s}}$
Die Verweilzeit der Glasschmelze 22 kann durch Erhöhen oder Verringern des Massendurchsatzes des aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegebenen blasigen geschmolzenen Glases 36 und/oder durch Erhöhen oder Verringern des Gewichts der in der inneren Reaktionskammer 20 befindlichen Glasschmelze 22 eingestellt werden. Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird die Verweilzeit der Glasschmelze 22 auf den Bereich von 1 Stunde bis 10 Stunden oder, enger gefasst, von 2 Stunden bis 4 Stunden gesteuert.
Die Verweilzeit der Glasschmelze 22 kann durch ihren Einfluss auf die Verflüchtigung flüchtiger Verbindungen in der Schmelze 22 das Redoxverhältnis der Glasschmelze 22 beeinflussen. Geschmolzenes Glas enthält im Allgemeinen eine Reihe flüchtiger Verbindungen, darunter vor allem Sulfate, die sich mit der Zeit zu Gasen verflüchtigen. Die Verflüchtigung findet in der Regel an den Grenzflächen zwischen Schmelze und Gas statt. In einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen verflüchtigen sich die meisten flüchtigen Verbindungen an der Oberfläche des Glasschmelzbades oder in unmittelbarer Nähe der im Glasschmelzbad enthaltenen Luftblasen infolge von Lufteinschlüssen oder Reaktionen mit dem Gemenge. Der Mechanismus der Verflüchtigung ist beim Schmelzen mit Tauchverbrennung ein ganz anderer und viel schnellerer. Die Verbrennungsprodukte 68 werden nicht nur von dem Tauchbrenner oder den Tauchbrennern 62 direkt in und durch die Glasschmelze 22 abgegeben und eingefeuert, sondern die Menge der in der Glasschmelze 22 eingeschlossenen Blasen ist im Vergleich zu einem Glasschmelzbad in einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen viel größer. Infolgedessen verflüchtigen sich flüchtige Verbindungen in der Glasschmelze 22 des TV-Schmelzofens 10 schneller als in einem herkömmlichen kontinuierlichen Schmelzofen und reagieren wesentlich empfindlicher auf Änderungen der Verweilzeit.
Die Verweilzeit der Glasschmelze 22 ist direkt proportional zum Umfang der Verflüchtigung von in der Glasschmelze 22 enthaltenen flüchtigen Verbindungen, insbesondere Sulfaten. Mit zunehmender Verweilzeit nimmt der Umfang der Verflüchtigung der flüchtigen Verbindungen zu, und weniger der flüchtigen Verbindungen verbleiben in der Glasschmelze 22 und dem daraus hergestellten Glas. Im Falle von Sulfaten beispielsweise führt eine Erhöhung der Verweilzeit der Glasschmelze 22 zu einer verstärkten Verflüchtigung der Sulfate und folglich zu einer Abnahme der Menge an in der Glasschmelze 22 verbleibenden Sulfaten, ausgedrückt als SO₃. Und da SO₃ als Oxidationsmittel wirkt, führt eine Abnahme der Menge an in der Glasschmelze 22 verbleibenden Sulfaten zu einer stärkeren Reduktion der Schmelze 22 und damit zu einer Erhöhung des Redoxverhältnisses der Schmelze 22. Umgekehrt nimmt bei einer Verkürzung der Verweilzeit der Umfang der Verflüchtigung der flüchtigen Verbindungen ab, und mehr der flüchtigen Verbindungen verbleiben in der Glasschmelze und dem daraus hergestellten Glas. Bezogen wiederum auf die Betrachtung der Sulfate bewirkt eine Verringerung der Verweilzeit der Glasschmelze eine geringere Verflüchtigung der Sulfate und folglich eine Zunahme der Menge der in der Glasschmelze verbleibenden Sulfate. Dadurch wird die Glasschmelze 22 stärker oxidiert und das Redoxverhältnis der Schmelze 22 sinkt.
Durch die Regelung des Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnisses des jedem des einen oder der mehreren TV-Brenner 62 zugeführten brennbaren Gasgemisches G werden die Temperatur der in der inneren Reaktionskammer 20 der TV-Schmelzwanne befindlichen Glasschmelze 22, die spezifische Durchsatzrate des aus der TC-Schmelzwanne 10 abgegebenen blasigen geschmolzenen Glases 36 und die Verweilzeit der Glasschmelze 22, werden das Redoxverhältnis der Glasschmelze 22 und die glaschemische Zusammensetzung der Glasschmelze 22 so aufeinander abgestimmt, dass aus dem aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegebenem blasigen geschmolzenen Glas 36 reproduzierbar Glasartikel hergestellt werden können, die den Farbvorgaben für Flintglas entsprechen. Es wird davon ausgegangen, dass die Betriebsbedingungen der TV-Schmelzwanne 10 eine oxidierende Wirkung auf die Glasschmelze 22 und das blasige geschmolzene Glas 36 haben. Damit kann die Notwendigkeit, dem mittels Tauchverbrennung schmelzbaren Gemenge 30 Oxidationsmittel, wie z. B. Sulfate, beizumischen, verringert oder sogar ganz beseitigt werden, da die Betriebsbedingungen im Wesentlichen dieselbe Funktion erfüllen, was wiederum die Gemengekosten senken, die Rohstoffe schonen und die SO_x-Emissionen aus der TV-Schmelzwanne 10 verringern kann.
Wie bereits erwähnt, kann das aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegebene blasige geschmolzene Glas 36, mit dem Glasartikel erzeugt werden können, die den Spezifikationen für Flintglas entsprechen, nach der TV-Schmelzwanne 10 weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann das blasige geschmolzene Glas 36, wie in 3 dargestellt, über eine chemische Zusammensetzung entsprechend Kalk-Natron-Silicat-Flintglas verfügen und zu Glasbehältern geformt werden. In 3 beinhaltet der Schritt der Herstellung von geschmolzenem Glas mit einer solchen chemischen Zusammensetzung, Schritt 80, die Verwendung und den Betrieb der TV-Schmelzwanne 10, wie oben beschrieben, um das abgegebene blasige geschmolzene Glas 36 zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen, unabhängig davon, ob das abgegebene blasige geschmolzene Glas 36 nach dem Verlassen der TV-Schmelzwanne 10 vorübergehend im Abstehgefäß 38 gehalten wird oder nicht. Im nächsten Schritt 82 wird das aus der TV-Schmelzwanne 10 abgegebene blasige geschmolzene Glas 36 zu mindestens einem, vorzugsweise mehreren Glasbehältern geformt. Der Formgebungsschritt 82 umfasst einen Läuter-Schritt 84, einen thermischen Konditionierungsschritt 86 und einen Formgebungsschritt 88. Diese verschiedenen Teilschritte 84, 86, 88 des Formgebungsschritts 82 können mit jeder geeigneten Methode durchgeführt werden, einschließlich der Verwendung herkömmlicher Ausrüstung und Techniken.
Der Läuter-Schritt 84 beinhaltet das Entfernen von Blasen, Keimen (seeds) und anderen gasförmigen Einschlüssen aus dem blasigen geschmolzenen Glas 36, so dass die daraus geformten Glasbehälter nicht mehr als eine kommerziell akzeptable Menge an sichtbaren Glasfehlern enthalten. Zur Durchführung eines solchen Läuterns kann das blasige geschmolzene Glas 36 in ein Glasschmelzbad eingeleitet werden, das sich in einer Läuterkammer einer Läuterwanne befindet. Das Glasschmelzbad fließt von einem Einlass der Wanne zu einem Auslass und wird auf diesem Weg mit einer Vielzahl von Brennern erhitzt - insbesondere mit Flachflammenbrennern, Seitenwand-Stiftbrennern, Prallbrennern usw. -, um die Viskosität des Glasschmelzbades zu erhöhen, was wiederum das Aufsteigen und Zerplatzen der mitgerissenen Blasen fördert. In vielen Fällen wird das Glasschmelzbad in der Läuterkammer auf eine Temperatur zwischen 1400°C und 1500°C erhitzt. Zusätzlich können chemische Läutermittel, sofern sie im zu Glas schmelzbaren Gemenge 30 enthalten sind, die Blasenentfernung im Glasschmelzbad weiter erleichtern. Zu den üblicherweise verwendeten Läutermitteln gehören Sulfate, die sich unter Bildung von O₂ zersetzen. Das O₂ steigt dann leicht durch das Glasschmelzbad auf und nimmt auf seinem Weg kleinere mitgerissene Blasen mit. Infolge des Läuterprozesses in der Läuterwanne verfügt das Glasschmelzbad am Auslass der Läuterwanne in der Regel über eine Dichte von 2,3 g/cm³ bis 2,5 g/cm³ für Kalk-Natron-Silicat-Glas, so dass aus dem blasigen geschmolzenen Glas 36 ein geläutertes geschmolzenes Glas wird.
Die in der Läuterkammer gewonnene geläuterte Glasschmelze wird anschließend im thermischen Konditionierungsschritt 86 thermisch konditioniert. Dabei wird die geläuterte Glasschmelze mit kontrollierter Geschwindigkeit auf eine für die Glasformung geeignete Temperatur und Viskosität abgekühlt, wobei gleichzeitig ein gleichmäßigeres Temperaturprofil innerhalb der geläuterten Glasschmelze erhalten wird. Das geläuterte geschmolzene Glas wird vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 1050°C und 1200°C abgekühlt, um konditioniertes geschmolzenes Glas zu erhalten. Die thermische Konditionierung der geläuterten Glasschmelze kann in einem separaten Vorherd erfolgen, der die geläuterte Glasschmelze vom Auslassende der Wanne aufnimmt. Ein Vorherd ist eine längliche Struktur, die einen ausgedehnten Kanal definiert, in dem oben und/oder an der Seitenwand montierte Brenner die Temperatur der fließenden Läuterungsschmelze gleichmäßig absenken können. In einer anderen Ausführungsform können die Schritte des Läuterns und der thermischen Konditionierung 84, 86 jedoch in einer einzigen Struktur durchgeführt werden, die sowohl das Läutern des blasigen geschmolzenen Glases 36 als auch die thermische Konditionierung der geläuterten Glasschmelze aufnehmen kann.
Aus der konditionierten Glasschmelze werden dann im Formgebungsschritt 88 Glasbehälter geformt oder gegossen. Bei einem herkömmlichen Behälterformungsprozess wird die konditionierte Glasschmelze aus einem Glasspeiser am Ende der Läuterwanne/des Vorherds in Form von Glasschmelzeströmen oder -ausläufern abgegeben. Die geschmolzenen Glasausläufer werden in einzelne Tropfen mit einem bestimmten Gewicht zerteilt. Jeder Tropfen fällt in ein Tropfenspeisesystem und wird in eine Vorform einer Glasbehälterformmaschine geleitet. In der Vorform wird der geschmolzene Glastropfen bei einer Temperatur zwischen 1050 °C und etwa 1200 °C zu einem Vorformling gepresst oder geblasen, der eine röhrenförmige Wand aufweist. Der Vorformling wird dann aus der Rohform in eine Blasform der Formmaschine zur endgültigen Formgebung in einen Behälter überführt. Sobald der Vorformling in der Blasform angekommen ist, wird die Blasform geschlossen und der Vorformling mit Hilfe eines komprimierten Gases, z. B. Druckluft, schnell in die endgültige Behälterform geblasen, die der Kontur des Formhohlraums entspricht. Neben den Press- und Blasformverfahren können natürlich auch andere Verfahren zur Herstellung von Glasbehältern angewandt werden, z. B. Kompressions- oder andere Formgebungsverfahren.
Der in der Blasform geformte Behälter verfügt über einen axial geschlossenen Boden und eine umlaufende Wand. Die Umfangswand erstreckt sich vom axial geschlossenen Boden bis zu einer Mündung, die eine Öffnung zu einem durch den axial geschlossenen Boden und die Umfangswand definierten Aufnahmeraum bildet. Der geformte Glasbehälter wird abgekühlt, während er in Kontakt mit den Formwänden steht, und dann aus der Blasform entnommen und auf ein Förderband oder eine andere Transportvorrichtung gestellt. Anschließend wird der Glasbehälter in einem Kühlofen mit kontrollierter Geschwindigkeit wieder erwärmt und abgekühlt, um thermisch bedingte Spannungen abzubauen und innere Spannungspunkte zu beseitigen. Das Kühlen des Glasbehälters umfasst das Erhitzen des Glasbehälters auf eine Temperatur oberhalb oberen Kühlpunktes der chemischen Zusammensetzung eines Kalk-Natron-Silicat-Glases, der in der Regel im Bereich von 510 °C bis 550 °C liegt, gefolgt von einem langsamen Abkühlen des Behälters mit einer Geschwindigkeit von 1 °C/min bis 10 °C/min auf eine Temperatur unterhalb des unteren Kühlpunktes des Kalk-Natron-Silicat-Glases, der in der Regel im Bereich von 470 °C bis 500 °C liegt. Der Glasbehälter kann schnell abgekühlt werden, nachdem er auf eine Temperatur unterhalb des Dehnungspunktes abgekühlt wurde. Darüber hinaus kann die Oberfläche des Glasbehälters aus verschiedenen Gründen entweder vor (Beschichtungen am heißen Ende) oder nach (Beschichtungen am kalten Ende) dem Glühen mit einer beliebigen Beschichtung versehen werden.
Es wurde also ein Verfahren zur Herstellung von Flintglas unter Verwendung der Tauchverbrennungs-Schmelztechnologie offenbart, das eine oder mehrere der zuvor dargelegten Aufgaben und Ziele erfüllt. Das geschmolzene Flintglas kann zu Glasartikeln weiterverarbeitet werden, z. B. zu Glasbehältern. Die Offenbarung wurde unter Bezug auf mehrere beispielhafte Ausführungsformen vorgestellt, und es wurden zusätzliche Modifikationen und Variationen diskutiert. Andere Modifikationen und Variationen werden sich dem Durchschnittsfachmann unter Berücksichtigung dieser Ausführungen ohne Weiteres erschließen. So wird zum Beispiel der Gegenstand jeder der Ausführungsformen durch Bezugnahme in jede der anderen Ausführungsformen aufgenommen. Die Offenbarung soll alle Modifikationen und Variationen umfassen, die unter den Geist und den breiten Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16590068 [0018]

Claims

Glasartikel, hergestellt durch ein Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Einbringen eines zu Glas schmelzbaren Gemenges (30) in eine Glasschmelze (22), die sich in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne (10) befindet, wobei die Tauchverbrennungsschmelzwanne einen oder mehrere Tauchbrenner (62) umfasst; Abgeben von Verbrennungsprodukten (68) von dem einen oder den mehreren Tauchbrennern direkt in die Glasschmelze, wobei der eine oder die mehreren Tauchbrenner ein brennbares Gasgemisch (G) verbrennen, das Brennstoff und Sauerstoff umfasst, und wobei ein Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemisches im Bereich von der stöchiometrischen Zusammensetzung bis 30 % Sauerstoffüberschuss bezogen auf die Stöchiometrie liegt; Aufrechterhalten einer Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200°C und 1500°C; Aufrechterhalten einer Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden; und Abgeben von geschmolzenem Flintglas (36) aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate, die im Bereich von 2 Tonnen pro Tag pro Quadratmeter der Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelzwanne $[(\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})] bis 25 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt und Formen eines Glasartikels aus dem geschmolzenen Flintglas, wobei der Glasartikel die Flintglas-Spezifikationen einer dominanten Wellenlänge, die zwischen 572 nm und 578 nm liegt, einer Helligkeit über 50% und einer Reinheit unter 16% erfüllt.
Glasartikel nach Anspruch 1, wobei das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis im Bereich von 15 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, bis 25 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, liegt.
Glasartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Temperatur der Glasschmelze im Bereich von 1330°C bis 1380°C liegt.
Glasartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verweilzeit der Glasschmelze im Bereich von 2 Stunden bis 4 Stunden liegt.
Glasartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die spezifische Durchsatzrate des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen geschmolzenen Flintglases im Bereich von $6 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}}) bis 12 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt.
Glasartikel nach Anspruch 1, wobei das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis im Bereich von 15 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, bis 25 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie liegt, die Temperatur der Glasschmelze im Bereich von 1330 °C bis 1380 °C liegt, die Verweilzeit der Glasschmelze im Bereich von 2 Stunden bis 4 Stunden liegt und die spezifische Durchsatzrate des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen geschmolzenen Flintglases im Bereich von $6 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}}) bis 12 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt.
Glasartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebene geschmolzene Flintglas eine Dichte von 0,75 g/cm³ bis 1,5 g/cm³ aufweist.
Glasartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das geschmolzene Flintglas eine chemische Zusammensetzung besitzt, die 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% SiO₂, 8 Gew.-% bis 18 Gew.-% Na₂O und 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% CaO enthält.
Glasartikel nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Formens des Glasartikels aus dem geschmolzenen Flintglas umfasst: Formen mindestens eines Glasbehälters aus dem geschmolzenen Flintglas, das aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegeben wird.
Glasartikel nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Formens des mindestens einen Glasbehälters Folgendes umfasst: Läutern des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen geschmolzenen Flintglases bei einer Temperatur zwischen 1400°C und 1500°C, um geläutertes geschmolzenes Glas zu erhalten, wobei das geläuterte geschmolzene Glas eine Dichte im Bereich von 2,3 g/cm³ bis 2,5 g/cm³ besitzt; thermisches Konditionieren des geläuterten geschmolzenen Glases, um ein konditioniertes geschmolzenes Glas zu erhalten, das eine Temperatur zwischen 1050°C und 1200°C besitzt; und Abgeben eines geschmolzenen Glastropfens des konditionierten geschmolzenen Glases in eine Glasbehälterformmaschine und Formen des mindestens einen Glasbehälters aus dem geschmolzenen Glastropfen.
Glasbehälter, hergestellt in einem Verfahren umfassend die folgenden Schritte: Einbringen eines zu Glas schmelzbaren Gemenges (30) in eine in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne (10) befindlichen Glasschmelze (22), wobei die Tauchverbrennungsschmelzwanne einen oder mehrere Tauchbrenner (62) umfasst und das zu einem Glas schmelzbare Gemenge so formuliert ist, dass die Glasschmelze die chemische Zusammensetzung von Natronkalk-Siliziumdioxid-Flintglas mit 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% SiO₂, 8 Gew.-% bis 18 Gew.-% Na₂O, 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% CaO und 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Al₂O₃ erhält; Abgeben von Verbrennungsprodukten (68) von dem einen oder den mehreren Tauchverbrennungsbrennern direkt in die Glasschmelze, wobei der eine oder die mehreren Tauchbrenner ein brennbares Gasgemisch (G) verbrennen, das Brennstoff und Sauerstoff umfasst, wobei ein Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemisches im Bereich von der Stöchiometrie bis 30 % Sauerstoffüberschuss bezogen auf die Stöchiometrie liegt; Halten einer Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200°C und 1500°C und einer Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden; Abgeben von geschmolzenem Flintglas (36) aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate, die im Bereich von 2 Tonnen pro Tag pro Quadratmeter Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelzwanne $[(\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})] bis 25 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt und Formen mindestens eines Glasbehälters aus dem geschmolzenen Flintglas, das aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegeben wird.
Glasbehälter nach Anspruch 11, wobei das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis im Bereich von 15 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, bis 25 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, liegt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei die Temperatur der Glasschmelze im Bereich von 1330°C bis 1380°C liegt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Verweilzeit der Glasschmelze im Bereich von 2 Stunden bis 4 Stunden liegt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die spezifische Durchsatzrate des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen geschmolzenen Flintglases im Bereich von 6 $(\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}}) bis 12 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt.
Glasbehälter nach Anspruch 11, wobei das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis im Bereich von 15 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, bis 25 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, liegt, die Temperatur der Glasschmelze im Bereich von 1330 °C bis 1380 °C liegt, die Verweilzeit der Glasschmelze im Bereich von 2 Stunden bis 4 Stunden liegt und die spezifische Durchsatzrate des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen geschmolzenen Flintglases im Bereich von $6 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}}) bis 12 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebene geschmolzene Flintglas eine Dichte von 0,75 g/cm³ bis 1,5 g/cm³ besitzt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei der Glasbehälter die Flintglas-Spezifikationen einer dominanten Wellenlänge zwischen 572 nm und 578 nm, einer Helligkeit von über 50% und einer Reinheit von unter 16% erfüllt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei der Schritt des Formens des mindestens einen Glasbehälters aus dem geschmolzenen Flintglas umfasst: Läutern des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen Flintglases bei einer Temperatur zwischen 1400°C und 1500°C, um geläutertes geschmolzenes Glas zu erhalten, wobei das geläuterte geschmolzene Glas eine Dichte im Bereich von 2,3 g/cm³ bis 2,5 g/cm³ besitzt; thermisches Konditionieren des geläuterten geschmolzenen Glases, um ein konditioniertes geschmolzenes Glas zu erhalten, das eine Temperatur zwischen 1050°C und 1200°C besitzt; und Abgeben eines geschmolzenen Glastropfens des konditionierten geschmolzenen Glases in eine Glasbehälterformmaschine und Formen des mindestens einen Glasbehälters aus dem geschmolzenen Glastropfen.
Glasbehälter, hergestellt in einem Verfahren umfassen die folgenden Schritte: Abgeben von Verbrennungsprodukten (68) von einem oder mehreren Tauchverbrennungsbrennern (62) direkt in eine in einer Tauchverbrennungsschmelzwanne (10) befindliche Glasschmelze (22), wobei der eine oder die mehreren Tauchbrenner ein brennbares Gasgemisch (G) verbrennen, das Brennstoff und Sauerstoff umfasst, und wobei ein Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemisches im Bereich von der stöchiometrischen Zusammensetzung bis 30 % Sauerstoffüberschuss bezogen auf die Stöchiometrie liegt; Halten einer Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200°C und 1500°C und einer Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden; Abgeben von geschmolzenem Flintglas (36) aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate, die im Bereich von 2 Tonnen pro Tag pro Quadratmeter der Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelzwanne $[(\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})] bis 25 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt; und Formen mindestens eines Glasbehälters aus dem geschmolzenen Flintglas, das aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegeben wird.
Glasbehälter nach Anspruch 20, wobei der Glasbehälter die Flintglas-Spezifikationen einer dominanten Wellenlänge, die zwischen 572 nm und 578 nm liegt, einer Helligkeit über 50 % und einer Reinheit unter 16 % erfüllt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 20 bis 21, wobei die Glasschmelze eine Kalk-Natron-Silicat-Flintglas-Zusammensetzung besitzt, die 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% SiO₂, 8 Gew.-% bis 18 Gew.- % Na2O, 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% CaO und 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Al₂O₃ enthält.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei der Schritt des Formens des mindestens einen Glasbehälters aus dem geschmolzenen Flintglas umfasst: Läutern des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen Flintglases, um Blasen aus dem geschmolzenen Flintglas zu entfernen und geläutertes geschmolzenes Glas zu erhalten; Abkühlen des geläuterten geschmolzenen Glases mit einer kontrollierten Geschwindigkeit, um konditioniertes geschmolzenes Glas zu erhalten; und Abgeben eines geschmolzenen Glastropfens des konditionierten geschmolzenen Glases an eine Glasbehälterformmaschine und Formen des mindestens einen Glasbehälters aus dem geschmolzenen Glastropfen.
Glasbehälter, umfassend: einen axial geschlossenen Boden; eine umlaufende Wand, die sich von dem axial geschlossenen Boden zu einer Öffnung erstreckt und eine Öffnung zu einem Aufnahmeraum begrenzt, der durch den axial geschlossenen Boden und die umlaufende Wand begrenzt ist; wobei der Glasbehälter aus geschmolzenem Flintglas (36) gebildet ist, das aus einer Glasschmelze (22) abgezogen wird, die sich einer inneren Reaktionskammer (20) einer Tauchverbrennungsschmelzwanne (10) befindet, in der Verbrennungsprodukte (68) von einem oder mehreren Tauchverbrennungsbrennern (62) direkt in die Glasschmelze abgegeben werden, und wobei der eine oder die mehreren Tauchverbrennungsbrenner ein brennbares Gasgemisch (G) verbrennen, das Brennstoff und Sauerstoff umfasst, mit einem Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemisches im Bereich von der stöchiometrischen Zusammensetzung bis 30 % Sauerstoffüberschuss bezogen auf die Stöchiometrie, wobei eine Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200°C und 1500°C und eine Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden aufrechterhalten wird, und wobei das geschmolzene Flintglas aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate abgegeben wird, die im Bereich von 2 Tonnen pro Tag pro Quadratmeter der Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelzwanne $[(\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})] bis 25 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt.
Glasbehälter nach Anspruch 24, wobei der Glasbehälter die Flintglas-Spezifikationen einer dominanten Wellenlänge zwischen 572 nm und 578 nm, einer Helligkeit über 50 % und einer Reinheit unter 16 % erfüllt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 24 bis 25, wobei die Glasschmelze eine Kalk-Natron-Silicat-Flintglas-Zusammensetzung besitzt, die 60 bis 80 Gew.-% SiO₂, 8 bis 18 Gew.-% Na₂O, 5 bis 15 Gew.-% CaO und 0 bis 2 Gew.-% Al₂O₃ enthält.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis im Bereich von 15 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, bis 25 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie liegt, die Temperatur der Glasschmelze im Bereich von 1330 °C bis 1380 °C liegt, die Verweilzeit der Glasschmelze im Bereich von 2 Stunden bis 4 Stunden liegt und die spezifische Durchsatzrate des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen geschmolzenen Flintglases im Bereich von $6 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}}) bis 12 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt.
Glasartikel aus geschmolzenem Flintglas (36), das aus einer Glasschmelze (22) abgezogen wird, die sich in einer inneren Reaktionskammer (20) einer Tauchverbrennungsschmelzwanne (10) befindet, in der Verbrennungsprodukte (68) von einem oder mehreren Tauchverbrennungsbrennern (62) direkt in die Glasschmelze abgegeben werden, und wobei der eine oder die mehreren Tauchverbrennungsbrenner ein brennbares Gasgemisch (G) verbrennen, das Brennstoff und Sauerstoff umfasst, mit einem Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis des brennbaren Gasgemisches im Bereich von der stöchiometrischen Zusammensetzung bis 30 % Sauerstoffüberschuss bezogen auf die Stöchiometrie, wobei eine Temperatur der Glasschmelze zwischen 1200°C und 1500°C und eine Verweilzeit der Glasschmelze zwischen 1 Stunde und 10 Stunden aufrechterhalten wird, und wobei das geschmolzene Flintglas aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne mit einer spezifischen Durchsatzrate abgegeben wird, die von 2 Tonnen pro Tag pro Quadratmeter Querschnittsfläche der Tauchverbrennungsschmelzwanne $[(\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})] bis 25 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
reicht.
Glasartikel nach Anspruch 28, wobei der Glasartikel ein Glasbehälter ist, der einen axial geschlossenen Boden und eine umlaufende Wand besitzt, die sich von dem axial geschlossenen Boden zu einer Öffnung erstreckt und eine Öffnung zu einem Aufnahmeraum begrenzt, der durch den axial geschlossenen Boden und die umlaufende Wand begrenzt ist.
Glasbehälter nach Anspruch 29, wobei die Glasschmelze eine Kalk-Natron-Silicat-Flintglas-Zusammensetzung besitzt, die 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% SiO₂, 8 Gew.-% bis 18 Gew.-% Na₂O, 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% CaO und 0 Gew.-% bis 2 Gew.-% Al₂O₃ enthält.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 29 bis 30, wobei der Glasbehälter die Flintglas-Spezifikationen einer dominanten Wellenlänge, die zwischen 572 nm und 578 nm liegt, einer Helligkeit von über 50% und einer Reinheit von unter 16% erfüllt.
Glasbehälter nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis im Bereich von 15 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie, bis 25 % Sauerstoffüberschuss, bezogen auf die Stöchiometrie liegt, die Temperatur der Glasschmelze im Bereich von 1330 °C bis 1380 °C liegt, die Verweilzeit der Glasschmelze im Bereich von 2 Stunden bis 4 Stunden liegt und die spezifische Durchsatzrate des aus der Tauchverbrennungsschmelzwanne abgegebenen geschmolzenen Flintglases im Bereich von $6 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}}) bis 12 (\frac{T o n n e n}{T a g \times m^{2}})$
liegt.