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Verfahren und Ofen zur fortlaufenden Herstellung von Glas Die vorliegende
Erfindung betrifft die Herstellung von Glas im sogenannten fortlaufenden -'erfahren.
hei dem die zu behandelnde, an einem Ofenende eingebrachte und am anderen entnommene
-lasse auf ihrem Weg durch den Ofen den Vorgängen des Schmelzens, Läuterns und Ahkühlens
unterworfen wird. Ein fortlaufend arbeitender Wannenofen umfaßt deshalb im allgemeinen
drei diesen drei Phasen der Glasbereitung entsprechende Zonen, wobei, abgesehen
von der Bewegung des Glases, die sich durch die Entnahme an dem Ende des Ofens,
zu "velcheni das fertige Glas gelangt, ergibt, alle Bewegungen des Glases von einer
zur anderen Zone vermieden werden sollen. Ztt dienern Zweck teilt man den Ofen in
gesonderte, den genannten Zonen entsprechende Abteilungen, die voneinander durch
-`'finde oder Sperren getrennt sind, die Glas von einem zum anderen Abteil nur durch
eine Öffnung kleinen Querschnitts hindurchtreten lassen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft nun den Betrieb und die 3tisgestaltung
des Abkühlungsabteils.
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Das Altkühlen des Glases, vielfach auch Abstelienlassen genannt, hat
vor allem den Zweck, das Glas von der sehr holten Läufertemperatur, hei der es sehr
flüssig ist. auf die niedrigere sogenannte Verarbeitungstemperatur zu bringen, bei
welcher das Glas zum Formen von Gegenständen benutzt werden kann. leas Abstelienlassen
hat aber auch den Zweck, in dem Glas eine Art Absorption oder Auflösung der kleinen
Gasblasen zu bewirken, die im Laufe der Läuterung nicht Haben entfernt werden können;
außerdem ist es notwendig, daß (las Glas, welches
<las Abstehenlassen
durchgemacht hat und zu den Verarbeitungsmaschinen gelangt, ein Glas von gleichmäßiger
Temperatur ist.
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Bisher haben sich diese verschiedenen Bedingungen nur unvollkommen
und schwierig erfüllen lassen, wobei man im übrigen bestrebt war, durch Verwendung
eines Abteils großer Abmessungen und auf Kosten eines zusätzlichen Wärmeaufwandes
durch einen langen Aufenthalt des Glases im Abteil und durch die Wirkung von Konvektionsströmen
die :\lisorlitioti der Gasblasen und die Homogenisierung des Glases zu erreichen.
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Durch die vorliegende Erfindung läßt sich das angestrebte Ziel leichter
und in wirtschaftlicherer Weise erreichen.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Abstehenla>seti des Glases in
einem Abteil vorgenommen wird, in tvelclies das mit hoher Temperatur aus dem 1_äuterabteil
kommende Glas in dein oberen Teil eintritt. und aus dein es in dem unteren Teil
austritt.
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liei einer derartigen Anordnung findet die I\bkühlung des Glases,
wie festgestellt werden konnte, zugleich gleichmäßig und schnell statt.
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Dieser Erfolg läßt sich dadurch erklären, daß das Glas, wenn es sich
abgekühlt hat, das Bestreben hat, ztt sinken und sich dadurch von selbst von der
Eintrittsöffnung zu entfernen und zur Austrittsöffnung des Abteils hin zu gelangen,
wobei es jedoch zu der Austrittsöffnung nur in dem Maße kommen kann, wie es sich
genügend abgekühlt hat und die gleiche "Temperatur annimmt wie das Glas, welches
sich schon vor dieser Öffnung befindet. Mit anderen \\'orten soll bei dein Verfahren
dem Glas in jeder waagerechten Ebene selbsttätig die gleiche Temperatur gegeben
werden ohne die Mitwirkung von durch Konvektion hervorgerufenen senkrechten Bewegungen,
die bei den jetzt üblichen Einrichtungen entstehen und im übrigen notwendig sind,
um durch eine .\rt Rührwirkung zu einer Homogenisierung des Glases zu gelangen.
Diese Bewegungen sind natürlich schwer ztt kontrollieren. Bei der erfindungs-:;etniil.ien
Anordnung besteht also keine Gefahr dafür. (laß im Abstehabteil heißere Glasströmungen
auftreten, die zu ungleichen Temperaturen in dem zu entnehmenden Glas führen, wie
dies bei den bekannten fortlaufend arbeitenden Einrichtungen der I@all ist, bei
denen bekanntlich das Glas unten eintritt und oben austritt. Es besteht auch keine
Gefahr, (laß das abgekühlte Glas, welches durch das .\bstehabteil hindurchgegangen
ist und sich mit der richtigen Temperatur vor der Austrittsöffnung befindet, in
das Läuterabteil zurückkehrt, da das abgekühlte Glas dafür in dem Abstehabteil wieder
hochsteigen miißte. um in entgegengesetzter Richtung durch die Eintrittsöffnung
des Abteils hindurchzu"elien. Es wird auf diese Weise eine Bewegung des l;lases
verhindert, die dazu führen würde, die vom l.iititeral>teil in das Abstehabteil
zu schickende l;la<menge ztt vergrößern. so daß das letztere mehr t;l;is abkühlen
müßte. als für die Speisung der Ver-;irl@eitt:ngsma#ritinen notwendig ist.
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I i(tti ertin(itnigsgemäßen Abstehabteil können ge-`@i>netit,@lls
iliifsaliteile zugeordnet werden, die zwischen dem Abstehabteil und dein vorhergehenden,
d. 1i. dem Läuterabteil, und/oder dein nachfolgenden, d. h. dem Entnahmeabtei 1,
vorzusehen sind. Derartige Hilfsabteile können notwendig werden, um das erfindungsgemäße
Abstehabteil bei verschiedenen Typen von Läuter- oder Entnahmeabteilen vorzusehen.
Wesentlich ist, daß nach der Läuterung des Glases seine Abkühlung in einem Abteil
vorgenommen wird, welches entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren angeordnet
wird.
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In der Zeichnung sind verschiedene beispielsweise Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt: Abb. i einen schematischen
Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung, Abb. 2 einen Längsschnitt durch
einen Ofen mit einem der Erfindung entsprechenden Abstehabteil, Abb. 3, ,I und 5
Längsschnitte durch andere Ausführungsformen von Ofen mit einem solchen Abteil.
In allen Abbildungen bezeichnet i das Abstehabteil, welches einerseits durch eine
im oberen Teil des Glasbades des Abteils i gelegene Öffnung 3 mit dem Läuterabteil
2 und andererseits durch eine im unteren Teil des Bades gelegene Öffnung 5 mit dem
Entnahme- oder Gebrauchabteil .I verbunden ist. Bei dieser Anordnung tritt das Glas
hoher Temperatur, welches aus dem Läuterabteil kommt, durch die Öffnung 3 in den
oberen Teil des Abteils i und geht in den unteren Teil dieses Abteils, um durch
die öffnung 5 in das abschließende Entnahmeabteil zu gelangen, wobei es sich in
dein Abteil i während seiner Abwärtsbewegungabkühlt. In jedem Fall ist es zNveckmäßig,
die Wände des Abteils i so anzuordnen und wirken zu lassen, daß die vier Seiten
des Abteils in ein und derselben waagerechten Ebene praktisch dieselbe Kühlwirkung
auf das Glas in dem Abteil ausüben.
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Hinsichtlich der stromaufwärts liegenden Pfand 6 muß vor allem dein
Umstand Rechnung getragen werden, daß diese \\'and zur Läuterseite hin in Berührung
mit sehr heißem Glas steht. so daß es im allgemeinen zweckmäßig ist, zur Erzielung
einer guten Abkühlung in dein Abstehabteil an dieser Stelle eine Doppelwand vorzusehen
und in dem Zwischenraum der beiden Wandteile an der einen Seite, d. h. der Seite
des Abteils i, geeignete regelbare Kühlvorrichtungen (Wassermantel, Luftumlauf usw.)
und an der anderen Seite, d. 1i. der Seite des Abteils 2, für den betrettenden Wandteil
eine Wärmeisolierung vorzusehen.
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\\'as die stromabwärts liegende Wand 7 anbelangt, ist zu berücksichtigen,
daß diese zur Entnahmeseite d hin in Berührung mit Glas steht. welches im wesentlichen
von für die Verarbeitung geeigneter Temperatur und daher kühler ist als das Glas
des Abteils i, insbesondere in dessen oberen Schichten. Es kann daher angebracht
sein, (las Glas desAbteils4 gegen eine Erhitzung durch das Glas des Abteils i zu
schützen und zu diesem Zweck ebenfalls eine Doppelwand vorzusehen, jedoch ist eine
solche Vorsichtsmaßnahme nicht immer erforderlich. da man eine gewisse Wiedererhitzung
des Glases bei seiner Aufwärtsbewegung in (lein zum Abteil 4 führenden
senkrechten
Kanal 8 zulassen kann. Im übrigen erhält der Kanal 8 zweckmäßig einen im Verhältnis
zum Abteil i kleinen waagerechten Querschnitt, so daß das Glas in dem Kanal 8 sich
nur kurze Zeit aufhält und so bei .4 mit einer Temperatur ankommt, die nicht wesentlich
verschieden ist von derjenige:], die es beim Austritt aus der Öffnung 5 besitzt.
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Während die soeben beschriebenen Wände doppelwandig ausgeführt sein
können, sind diese Wände 6 und 7 in -b1. i und in den folgenden Abbildungen der
Einfachheit halber nur als einfache \1'äiide dargestellt.
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Bei der in Abb. i gezeigten Ausführung liegt die Off 1111119 3. obschon
sie sich im oberen Teil des Abteils t befindet, völlig unterhalb der Oberfläche
des Glasbades. In der Praxis ist es jedoch vorteilhaft, eine Schwelle vorzusehen,
über welche die beiden Abteile in Höhe der freien Oberfläche des Bades miteinander
in Verbindung stehen. Diese Anordnung ist auch bei den Ausführungsformen der Abb.
2 bis 3 vorgesehen.
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Gemäß Abb. 2 besitzt der Ofen 9 eine Beschikkungsöffnung 1o für die
Rohstoffe und eine Entnahmeöffnung i i. Die Läuferzone 2 schließt sich an die Schmelzzone
12 an, ohne für diese Zonen gesonderte. Abteile zti bilden. Beide Zonen befinden
sich vielmehr in einem vereinigten Schmelzläuterabteil, welches in der Längsrichtung
durch die Wände 6 und 13 begrenzt ist. Das Entnahmeabteil selber ist in der Längsrichtung
durch die \\'ände 7 und 14 begrenzt. Das Heizen des Glases für das Schmelzen und
Läutern erfolgt in bekannter Weise mittels elektrischen Stromes, der in das Bad
durch Elektroden i5a, 15b, i5c in Form von waagerechten Stäben eingeführt wird,
die sich über die ganze Breite des Ofens oder einen Teil dieser Breite erstrecken
und wenigstens in der Läuferzone (Elektroden 15b. 15c) auf den olleren Teil des
Bades lokalisiert sind.
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Zufolge der dem Abstehabteil i gemäß der Erfindung gegebenen Anordnung
tritt das Glas aus dem Schmelz- und Läuferabteil 12, 2 im oberen Teil aus, wodurch
das Glas gezwungen ist, am Ende seiner Läuferperiode bei hoher Temperatur sowohl
in der Nähe der Elektroden 15b, 15c \vie in der Nähe der freien Oberfläche des Bades
durchzugehen. Dabei kommt dem Glas sowohl die sehr hohe Temperatur, die in der Nähe
dieser Elektroden erzeugt werden kann, wie auch die Möglichkeit zugute, daß die
Gasblasen leicht in die :",tillosphäre entweichen können.
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Bei dem Ofen der -1b.3 findet das Schmelzen und das Läutern in gesonderten
Abteilen 12 und 2 statt, die durch die Wand 16 getrennt sind, die zwischen den beiden
Abteilen nur eine Verbindung durch eine Schwelle 18 ähnlich der Schwelle 3 der Wand
6läßt. In dem Schmelzabteil erfolgt die Beheizungder Rollstoffe in üblicher Weise
durch dieFlammen der Brenner 17a, 17b. während im I_ättteral>teil die Beheizung
hauptsächlich mittels elektrischen Stroms erfolgt, der durch zwei Elektroden iga,
19b eingeführt wir(]. Von diesen Elektroden in Form von waagerechten Stäben ist
die eine im oberen Teil und die andere im unteren Teil des Abteils 2 angeordnet.
Durch die höhere Temperatur, die das Glas in der Nähe der unteren Elektrode 19°
annimmt, ruft diese Elektrode in dem Glas nach oben gerichtete Ströniungen hervor.
und die Elektrode igb gibt dem durch diese aufsteigenden Ströme zur Oberfläche geführten
Glas die für die Läuterung notwendige sehr hohe Temperatur in dem Augenblick, wo
dieses Glas, indem es sich der Oberfläche nähert, in einem ausgezeichneten Zustand
befindet, utn die Gasblasen in die Atmosphäre entweichen zu lassen. Die Elektrode
i 9b bildet außerdem eine Art körperliches Ilindernis, welches das bei 18 ankommende
Glas verhindert, zu der Austrittsöffnung 3 des Läuferabteils zu gelangen, ohne sich
in diesem Abteil hinreichend lange aufgehalten zu haben. Die Wirkung des Hindernisses
wird noch dadurch verstärkt, daß das aus dem Abteil 12 kommende Glas in Höhe der
Öffnung 18 auf heißeres Glas trifft und daher von selbst längs der Wand 16 zum Boden
des Abteils 2 absinkt, um von den aufsteigenden Strömen erfaßt zu werden, die ihren
Ausgang an der Elektrode 19a nehmen. ]las ganze Abteil 2 trägt auf diese Weise zur
Erhitzung des Glases bei. Da anderseits die Verbindung zwischen den Abteilen 12
und 2 nur über der Schwelle 18 nahe der Badoberfläche besteht, entsteht praktisch
kein Glasstrom, der aus dem Abteil 2 in das Abteil 12 zurückkehrt. Auf diese Weise
wird vermieden, daß man für die Läuterung mehr Glas erhitzen inuß, als der Glasmenge
entspricht, die aus dem Endabteil durch die Öffnungi i entnommen wird.
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Ein derartig gebauter Ofen hat also den Vorteil, daß er hintereinander
ein Läuferabteil 2 und ein Abstehabteil i aufweist, die bei kleinen Abmessungen
eine große Leistung ermöglichen und infolgedessen zu einer wirtschaftlichen Herstellung
führen.
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Gegebenenfalls kann in dem Läuferabteil noch ein Breitner 17,
betrieben Nverden, um die Beheizung der Badoberfläche zu verstärken.
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In dem folgenden, in Abb..I dargestellten Ofen stellen das Schmelzabteil
und das Läuferabteil durch eine Offnung 20 miteinander in Verbindung, die im unteren
Teil einer Wand 21 vorgesehen ist, welche die beiden Abteile voneinander trennt.
DieBeheizung kann für Glas Schmelzen durch Brenner 17a, 1;b und für das Läutern
durch senkrecht stehende Elektroden 22a, 22b usw. erfolgen, die in einer senkrechten
Querebene durch den Boden der Wannen eingeführt sind und mit dem unteren Teil des
Bades in Berührung stehen. Das bei 2o in das Abteil 2 gelangende Glas kommt sofort
in Berührung mit den Elektroden, wodurch es sich erhitzt und hochsteigt. Da diese
Elektroden senkrecht stehen, bleibt das Glas beim Hochsteigen während einer gewissen
Zeit mit den Elektroden in Berührung und erreicht infolgedessen eine Bolle Temperatur.
In einem solchen Läuferabteil steigt also (las Glas unter gleichzeitiger Erhitzung
hoch, wodurch sich eine Vorbedingung für eine Regelmäßigkeit in der Zirkulation
ergibt und es 111 gewissen Graden möglich ist, zu vermeiden. daß (las schon in das
Läuferabteil gelangte Glas zum Schmelzabteil zurückkehrt.
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Gegebenenfalls ist es vorteilhaft. Flaininenbrentler 17' vorzusehen,
um das Glas an der Oberfläche des Läuferabteils zu erhitzen.
ltci
dein Ofen der Abb. 5 steht (las Läuferabteil 2 finit dem Schmelzabteil 12 durch
eitle Öffnung tg in Verbindung, die wie bei Abb. 3 sich im oberen Teil des Bades
befindet. Die Beheizung erfolgt mittels senkrecht stellender Elektroden 23, die
durch die Sohle des Ofens eingeführt sind. Das Beheizen des Scbnielzal)teils selber
kann durch Gastrenner 17, 17l' erfolgen. Dabei kann wiederum ein 13rentter i 7c
im 1.ä uterabteil angeordnet sein.
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Otter zum Läuferabteil kann in diesem eine Trenn-%rand 24 vorgesehen
sein, die das Glas nur im untereil Teil 25 durchtreten läßt und somit (las gesamte
Glas zwingt. zum unteren Teil des Läuferabteils und in die Nähe der Elektroden 23
zu gehen. Auf diese Weise entsteht gewissermaßen zwischen den \\ ändert 2I und 6
ein Hilfsläuterabteil, in welchem das geliititerte Glas im Sinne der Erfindung zum
oberen Teil des Abstehabteils I geführt wird.
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Ganz allgemein ist zu bemerken, daß das in das Altteil t gelangende
Glas Glas ist, welches urimittelbar an der Oberfläche des Läuferabteils, d. h. auf
einer Höhe entnommen wird, wo (las Glas :ich von den größten Gasblasen reinigt und
von wo aus die Abkühlung und die Absorption der kleinen Blasen beginnen soll. -.Mit
anderen Worten erfolgt die Abkühlung von der Läufertemperatur all, wenn nicht ganz.
s(# (loch im wesentlichen in dein (lern Abstehen dienenden Abteil.
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Es ;ei noch darauf hingewiesen, daß die in den Abb. 3, .4, und 5 dargestellten
Ofen, bei denen die Ileheizung gleichzeitig durch Gasbrenner und durch flarch die
Glasmasse geleitete elektrische Ströme erfolgt. sich gut zurAusführung einesVerfahrens
eignen, bei welchem durch außerhalb des Glases liegende lleizinittel, wie z. B.
Gasbrenner, eine Heizung durchgeführt wird, durch die sich sowohl im Schmelzabteil
wie im Läuferabteil eine verhältnismäßig niedrige Temperatur herbeiführen läßt.
die nahe der Temperatur des Abstehens liegt, während im Läuferabteil im Innern der
Glasmasse selber durch hindurchgeführten elektrischen Strom die zur Vollendung des
Schmelzens und zur Herbeifi.ihrung des Läuterns erforderliche hohe Temperatur erzeugt
wird.
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Natürlich können auch im Rahmen der Erfindung im Abstehabteil selber
Hilfsmittel für eine Beheizung. wie z. B. Gasbrenner, Strahlungskörper, elektrische
Ströme innerhalb des Glases, benutzt werden, uni dort das Glas auf die richtige
Temperatur zu bringen oder auf dieser zu halten. Auch kann in dem Abteil .I für
eine Beheizung Vorsorge getroffen sein, tun gewisse örtliche Wirkungen, die für
verschiedene llcrstellungsarten vorteilhaft sind, herbeizuführen.