DE2539355A1

DE2539355A1 - Verfahren zum schmelzen von glas und glasschmelzofen zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2539355A1
Application number: DE19752539355
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Pieper; Helmut Dipl Ing Sorg
Original assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Current assignee: Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1977-07-21
Also published as: DE2539355B2; DE2539355C3

Description

Verfahren zum Schmelzen von Glas und Glasschmelz-
ofen zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von Glas, wobei auf ein Bad aus geschmolzenem Glas eine Gemengeschicht aufgegeben und das flüssige Glas durch eine Öffnung unten aus dem Bad abgezogen wird und wobei das Gemenge von oben mit Wärmeenergie zum Schmelzen beaufschlagt wird sowie einen Glas schmelzofen zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Schmelzteil und einem daneben angeordnetem Läuterteil, die über eine querschnittsverringernde Schwelle miteinander verbunden sind.
Es sind bereits konventionell zu bezeichnende Glasöfen bekannt, bei welchen in nebeneinander liegenden Läuter-und Schmelzteilen Glas geschmolzen und dann geläutert wird. Es ist auch bereits bekannt, in solchen Öfen Zusatzelektroden anzuordnen, Nachteilig hat sich hierbei aber herausgestellt, daß der Wirkungsgrad dieser Öfen nicht befriedigend ist, daß die Qualität des geschmolzenen Glases bei hohen Durchsatzleistungen ebenfalls oft nicht befriedigend ist und daß insbesondere große typen mit großen Badoberflächen benötigt werden, die bekannten Öfen also auf ihr Volumen bezogen nur eine geringe Leistung aufweisen.
Die sich in diesen Glasschmelzöfen ausbildende Horizontalströmung kann nur schwer beeinflußt werden und führt dazu, daß einige Glasanteile nach sehr kurzer Verweilzeit in der Wanne in den Durchflußbereich gelangen, was ersichtlicherweise die Leistung dieser Wannen begrenzt, da diese Glasanteile mit kurzer Verweilzeit noch Blasen beinhalten.
Es sind weiterhin vertikal arbeitende, vollelektrische Schmelzöfen bekannt, bei denen die Elektroden in mehreren Ebenen übereinander angeordnet sind. Diese bekannten Öfen weisen den Nachteil auf, daß sie speziell ausgebildet sind und daß ein Umbau von vorhandenen, bekannten und konventionell beheizten Öfen dafür nicht möglich ist. Nachteilig ist weiterhin, daß sie ausschließlich mit elektrischer Energie betrieben werden und, daß daher die Verwendung von gegebenenfalls billigerem Gas oder Ö1 nicht möglich ist und die volle Abhängigkeit von der Zuführung von elektrischer Energie besteht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schmelzen von Glas sowie einen Glasschmelzofen zu schaffen, denen die vorgenannten Nachteile nicht mehr anhaften und aufgrund deren insbesondere möglich ist, zusammenwirkend mit konventioneller Feuerung und elektrischer Energie Glas in hoher Qualität zu erschmelzen, wobei bezogen auf das Volumen,der Ofen eine sehr hohe Leistung haben soll. Insbesondere soll es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich sein, vorhandene konventionell befeuerte Glasöfen so urnzubauen, daß sie mit einem hohen Anteil an elektrischer Energie arbeiten und unter erheblicher Steigerung der Leistung eine verbesserte Glasqualität liefern. Es soll dabei weiterhin gewährleistet sein, daß diese Öfen sowohl rein konventionell beheizt als auch rein elektrisch beheizt zu arbeiten in der Lage sind.
Insgesamt soll die Erzeugung von hochwertigem Glas wirtschaftlicher gemacht werden, da je nach Kosten der verschiedenen Energien die Energieanteile ausgewählt werden können und wobei weiterhin bei Benutzung vorhandener Öfen die Herstellung des erfindungsgemäßen Ofens besonders wirtschaftlich, schnell und einfach sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem eingangs genannten Verfahren das Glas nach und während dem Aufschmelzen zunächst durch mechanische Barrieren quantitativ in einer aufsteigenden Strömung an die Oberfläche des tieferen Läuterteiles geführt wird.
Dort wird es in einer horizontalen Zone durch Durchleiten von elektrischem Strom zusätzlich erhitzt, so daß in dieser Zone der Gasgehalt des Glases auf den erforderlichen Wert gesenkt wird. Unter dieser horizontalen Zone der Energie zugabe homogenisiert sich das Glas und wird danach abgezogen. Die Elektroden im Läuterteil sind dabei so angeordnet und geschaltet, daß keine starke abwärtsgerichtete Strömung entstehen kann, daß vielmehr das Glas weitgehend gleichmäßig über den Querschnitt des Läuterteiles absinkt. Voraussetzung dafür ist, daß eine Energien zentration in dem Teil des Läuterteils stattfindet in welchem ohne elektrische Beheizung sich die llauptentnahmeströmung zum Durchfluß befinden würde.
Der GlasschmeLzofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich vorteilhaft dadurch, daß der Läuterteil in mindestens einer Ebene eine Anzahl von in das Glasbad eintauchenden Elektroden aufweist, über die dem Bad Energie zugeführt wird, so daß es zur Austreibung der Blasen kommt und, daß darunter eine Zone angeordnet ist, in welcher eine gewisse Temperaturhomogenisierung erfolgt und aus welcher das Glas unten durch einen Auslaß abgeführt wird.
Vorteilhaft kann zur Erzielung eines hochwertigen Glases die Tiefe des Läuterteils ca. zweimal so groß sein, wie die des Schmelzteils, wodurch auch ein wirtschaftlicher Aufbau des Ofens gegeben ist.
Die Elektroden können bei der vorgenannten Ausgestaltung ungefähr in der Höhe des Bodens des Schmelzteils angeordnet sein und die Oberfläche des Schmelzteils kann bis zu dreimal größer sein, vorzugsweise bis zu zweimal größer sein als die des Läuterteils. Das Gemenge bedeckt zur Einstellung einer hohen spezifischen Leistung die Badoberfläche vorteilhaft sowohl im Bereich des Schmelz- als auch des Läuterteils.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen: Figur 1 den Vertikalschnitt durch einen Glasschmelzofen gemäß der Erfindung und Figur 2 einen Horizontalschnitt gemäß der Linie II-lI in Figur 1 Der erfindungsgemäße Glas schmelzofen ist in herkömmlicher Weise aus feuerfestem Material aufgebaut, welches mit einem Stahlgerüst versehen und nach außen isoliert ist, Über dem Glasbad ist ein Gewölbe mit Brennen ion Brenneröffnungen 6 angeordnet und sowohl das Gewölbe als auch das Mauerwerk mit dem Stahlgerüst sind den üblichen entsprechend, sie stehen im Belieben des Fachmannes und brauchen daher nicht näher beschrieben zu werden.
Der erfindungsgemäße Glasschmelzofen weist einen flachen Schmelzteil 1 und daneben einen erheblich tieferen Läuterteil 2 auf, die über eine Überlaufschwelle 4 so miteinander verbunden sind, daß geschmolzenes Glas aus dem Teil 1 in den Teil 2 strömen kann. Die Badtiefe im Teil 2 ist dabei ca. zweimal so groß wie in Teil 1, d. h. der Boden 10 in dem Läuterteil 2 ist doppelt so tief angeordnet wie der Boden 8 in dem Schmelzteil 1.
Aus dem Läuterteil 2 führt ein Auslaß 3 zu einem Speiser 7, wobei durch Zusatzelektroden 9 in bekannter Weise Energie in den Strom des ausfließenden Glases abgegeben wird, so daß die Temperatur in diesem Strom gehalten wird oder nicht zu stark absinkt.
Der Läuterteil 2 weist eine obere Schmelzzone 2a und eine untere Läuterzone 2b auf, zwischen denen sich eine Anzahl von Elektroden 5 befinden. Die Elektroden 5 können sowohl an den Längs- als auch an den Schmalseiten des rechteckigen Läuter teils 2 angeordnet sein und sie können gemäß den Figuren in einer, in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aber auch in mehreren Ebenen angeordnet sein. Ihre Höhe ist so gewählt, daß sie leicht höher liegen als der Boden 8 des Schmelzteils 1 bzw.
sich in Höhe des Bodens 8 befinden, Die gesamte Badoberfläche kann mit Gemenge bedeckt sein, es ist aber auch möglich, nur die Oberfläche des Schmelzteils 1 mit Gemenge zu beschicken.
Der Schmelzteil 1 weist meist eine größere Oberfläche als die des Läuterteils 2 auf, von der Gesamtoberfläche können zwei Drittel im Schmelzteil und ein Drittel im Läuterteil vorliegen. Je nach der Art des zu erschmelzenden Glases und der spezifischen Leistung des Ofens können diese Verhältnisse aber auch geändert werden, so können z. B. die Oberflächen von Schmelz- und Läuterteil auch die Verhältnisse von 3/1 bzw. 1/1 aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird jetzt wie folgt durchgeführt: Das auf die gesamte Badoberfläche aufgegebene Gemenge wird von oben mit den Brenngasen der Brenner beaufschlagt und erhitzt und schmilzt in der Trennlinie zwischen dem Gemenge und dem Glasbad auf.
Das geschmolzene, noch nicht geläuterte Glas aus dem Schmelzteil 1 strömt über die Schwelle 4 in den Läuterteil 2, wo es sich mit dem in diesem geschmolzenen Glas vermischt. Das Glas strömt dann durch die Zone der Elektroden 5 gleichmäßig nach unten, wobei es stärker erhitzt und geläutert in der darunter liegenden Zone 2b homogenisiert wird. In der Zone 2b sinkt die Temperatur des Glases wieder etwas ab, die Strömung ist nicht turbulent und das Absinken von nicht geschmolzenen Gemengepartikeln wird durch die Elektroden 5 sicher verhindert.
Das jetzt geläuterte Glas tritt durch den Auslaß 3 zu einem gegebenenfalls als Speiser ausgebildeten weiterführenden Glaskanal 7.
Alternativ kann auch das Gemenge das Glasbad im Bereich des Läuterteils 2 nicht bedecken. Dadurch sinkt zwar die spezifische Leistung des Ofens, es ist aber auch möglich, besonders hochwertiges Glas zu er schmelzen bzw. bestimmte, schwierig zu schmelzende Glassorten zu erzeugen. Diese Maßnahme wird aber im allgemeinen nicht nötig sein, da die Anordnung der Schmelzzone, der Elektroden in einer Ebene und der Läuterzone untereinander für eine genügend gute Läuterung sorgen.
Ersichtlicherweise kann der erfindungsgemäße Glaschmelzofen so ausgeführt werden, daß bei einer Erneuerung eines konventionellen Glasschmelzofens der Läuterteil erheblich vertieft wird und in ihm die Elektroden 5 eingesetzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, daß auch dann ein Elektroschmelzen von Glas durchgeführt werden kann, wenn ein völliger Neubau eines vollelektrischen Glasschmelzofens nicht geraten oder möglich erscheint.
Für den Fachmann überraschend hat sich herausgestellt, daß das geschmolzene Glas auch bei schwierig zu erschmelzenden Gläsern in der Qualität vollelektrisch geschmolzenem Glas nicht nachsteht. Ersichtlicherweise ist abhängig von den Kosten der verschiedenen Energien der erfindungsgemäße Glasschmelzofen sogar wirtschaftlicher zu betreiben als vollelektrische Glasschmelzöfen; sein Betrieb ist dem Personal konventioneller Glasschmelzöfen vertrauter und durch seine Flexibilität bietet er eine ideale Lösung der anstehenden Probleme.

Claims

Patentansprüche Q. Verfahren zum Schmelzen von Glas, wobei auf ein Bad aus geschmolzenem Glas eine Gemengeschicht aufgegeben und das flüssige Glas durch eine Öffnung unten aus dem Bad abgezogen wird und das Gemenge von oben mit Wärmeenergie zum Schmelzen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas nach dem Aufschmelzen in einer absteigenden Strömung geführt und in einer horizontalen Zone durch Durchleiten von elektrischem Strom zusätzlich bis zur endgültigen Gasabgabe erhitzt, dann darunter ohne Zugabe von Energie in einer Zone homogenisiert und aus dieser Zone unten abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teil- oder die Gesamtmenge des geschmolzenen Glases in einer praktisch horizontalen Strömung in den Bereich oberhalb der Zone der Elektroden einströmt.
3. Verfahren nach anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Elektroden so festgelegt sind und ihre Schaltung derart erfolgt und die durch die Elektroden zugeführte Energie so abgestimmt ist, daß das Glas im Läuterteil weitgehend gleichmäßig absinkt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas nach und während dem Aufschmelzen zunächst durch mechanische Barrieren quantitativ in einer aufsteigenden Strömung an die Oberfläche des tieferen Läuterteiles geführt wird.
5. Glasschmelzofen zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, mit einem Schmelzteil und einem daneben angeordneten Läuterteil, welche über eine querschnittsverringernde Schwelle miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuterteil (2) in mindestens einer Ebene eine Anzahl von in das Glasbad eintauchenden Elektroden (5) aufweist, über die dem Bad Energie zugeführt wird und, daß darunter eine Läuterzone (2a) angeordnet ist, aus welcher das Glas unten durch einen Auslaß (3) abgeführt wird.
6. Glasschmelzofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Läuterteils (2) ca. zweimal so groß ist wie die des Schmelzteils (1).
7. Glasschmelzofen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) ungefähr in der Höhe des Bodens (8) des Sohmelzteils (1) angeordnet sind.
6. Glasschmelzofen nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schmelzteils (1) bis zu dreimal größer ist als die des Läuterteils (2).
9. Glasschmelzofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schmelzteils (1) bis zu zweimal größer ist als die des Läuterteils (2.)
10. Glasschmelzofen nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslaß (3) Zusatzelektroden t9) angeordnet sind.
II. Glasschmelzofen nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Badoberfläche sowohl des Schmelz- als auch des Läuterteils mit Gemenge bedeckt ist.
12. Glasschmelzofen nach Anspruch 5 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schmelzteil eine Anzahl von Elektroden (11) am Umfang und an den Gemengeeingabeöffnungen angeordnet sind.