Verfahren zum Läutern von Glasschmelzen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die bekannten Glasschmelzwannen sind im allge meinen in eine Schmelz-, eine Läuter- und eine Arbeitszone eingeteilt. Diese Zonen können un mittelbar ineinander übergehen oder durch Schwim mer, Brücken oder Kanäle voneinander getrennt sein.
Bisher war es üblich, der Läuterzone unverhält nismässig grosse Abmessungen zu geben, da die Schmelze bei der üblichen Gasbeheizung von oben durch die Oberfläche der Glasschmelze nur bei gro ssen Dimensionen von Gasen befreit werden konnte. Bei derartigen Glasschrnelzwannen muss man stets mit einem beachtlichen Temperaturgefälle zwischen der beheizten Oberfläche und dem Wannenboden rechnen, so dass nur durch die für diesen Fall er wünschten Konvektionsströme auch das am Boden der Wanne befindliche Glas in die heissere Zone an der Oberfläche gelangt.
Um diesen Austausch be werkstelligen zu können, war es erforderlich, zur Durchführung des Läutervorganges für die Läuter- zone einen grossen Raum vorzusehen und die Schmelze über eine längere Zeitspanne in diesem Raum zu belassen.
Es hat sich nun aber gezeigt, dass die Konvek- tionsströme den Nachteil haben, dass sie zum grossen Teil eine entgegengesetzte Richtung wie die an die Oberfläche aufsteigenden Gasblasen aufweisen. In folgedessen wirken die Konvektionsströme der Glas schmelze bremsend auf die aus dieser entweichenden Gasblasen und behindern dadurch die Läuterung der Glasschmelze. Es ist auch nicht zu vermeiden, dass bereits an der Oberfläche befindliches, ausgeläutertes Glas mit dem noch Gase enthaltenden Bodenglas durcheinander gemischt wird.
Um den Läutervorgang zu beschleunigen, hat man schon vorgeschlagen, zusätzlich elektrische Be- heizung anzuwenden und den Schmelz- und Läuter- vorgang völlig voneinander zu trennen, so dass die Glasschmelze nur noch durch einen Kanal von einer zur andern Zone gelangen kann.
Die bisher bekannten Vorschläge zur zusätzlichen Beheizung führten aber dazu, dass in der Läuterkammer durch Temperatur gradienten innerhalb der Schmelze starke Konvek- tionsströme auftraten, welche dem gleichmässigen Ansteigen der Gasblasen entgegenwirkten.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung behoben.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Ver fahren zum Läutern von Glasschmelzen, gemäss wel chem die Glasschmelze nach der Schmelzzone durch eine Läuterungskammer geleitet wird, welche minde stens von unten und beiden Seiten derart beheizt wird, dass die Glasschmelze in der Läuterungskammer mindestens in vertikaler Richtung angenähert die gleiche Temperatur erhält.
Mit diesem Verfahren wird erreicht, dass Konvek- tionsströme in der Glasschmelze weitgehend oder vollständig unterbunden werden und die Gasblasen ungehindert vom Boden durch die ganze Schmelze bis zur Oberfläche aufsteigen und entweichen können.
Es ist nicht erforderlich, dass die Glasschmelze auch in Längsrichtung der Läuterzone gleiche Tempe raturen besitzt. Dies kann jedoch in manchen Fällen zweckmässig sein.
Es ist verständlich, dass dadurch der Läutervor- gang erheblich beschleunigt wird und der gesamte Glasschmelzprozess erheblich an Wirtschaftlichkeit gewinnt.
Zweckmässig ist es, die Beheizung in an sich bekannter Weise durch Joulesche Wärme vorzu nehmen, aber gegenüber bekannten Methoden die Elektroden in besonderer Weise auszubilden und anzuordnen. In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Aus führungsformen einer ebenfalls Gegenstand der Er findung bildenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung schematisch darge stellt.
Es zeigt: Fig. 1 einen waagrechten Schnitt durch einen Teil der ersten Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Ausführungsvariante einer Elektrode der Vorrichtung nach Fig. 1 in grösserem Massstab, Fig. 4 einen waagrechten Schnitt durch einen Teil der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 4, Fig. 5a die Stromquelle, welche zur Beheizung der Läuterkammer der Vorrichtung nach Fig. 4 be stimmt ist, und Fig. 6 eine Ansicht von Elektroden der Vorrichtung nach Fig. 4 in grösserem Massstab.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 besitzt eine Schmelzkammer 1, eine durch einen Kanal 2 mit dieser in Verbindung stehende Läuterkammer 3 und eine in der Zeichnung nicht dargestellte Arbeitskam mer. Die in der Schmelzkammer\l geschmolzene Glas schmelze gelangt durch den Kanal 2 in die Läuter- kammer und aus dieser in Richtung des Pfeils in die Arbeitszone der Arbeitskammer.
Die Läuterkammer 3 ist mindestens doppelt so lang wie breit bemessen, wodurch verhindert wird, dass durch die Entnahme strömung in Pfeilrichtung noch nicht ausgeläutertes Glas in die Arbeitskammer gelangen kann.
In der Läuterkammer 3 sind Elektroden 4 und 5 zur Beheizung der Glasschmelze vorgesehen, welche, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, rahmenartig ausge bildet sind und an den Innenwandungen der Läuter- kammer 3 anliegen. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die elektrische Energie gerade in dem Bereich, nämlich in der Nähe der Wandungen zuge führt wird, in welchem die grösste Abkühlung durch Abstrahlung und Wärmeleitung erfolgt.
Diese An ordnung und Ausbildung der Elektroden tragen in entscheidendem Masse dazu bei, dass die Glasschmelze in der Läuterkammer 3, sobald sie ihre Solltempe ratur erreicht hat, diese Temperatur in allen ihren Teilen behält und der Läuterung entgegenwirkende Konvektionsströme vermieden werden. Es ist ledig lich erforderlich, die elektrische Stromstärke so zu regeln, dass gerade so viel Energie zugeführt wird, wie durch die Aussenwände der Läuterkammer 3 verlorengeht.
Es ist selbstverständlich auch möglich, eine Be- heizung von aussen vorzunehmen. Ferner ist es zweckmässig, die rahmenförmigen Elektroden 4 und 5 teilweise in die Wandung der Läuterkammer 3 ein zulassen.
Wird die Beheizung der Läuterkammer 3 durch Joulesche Wärme mit einer Beheizung von oben, beispielsweise durch Gas, kombiniert, so brauchen die Elektroden nicht rahmenförmig zu sein. Es ge- nügt dabei eine U-förmige Ausbildung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig.4 ist mit 1 wiederum die Schmelzkammer be zeichnet, aus welcher die Glasschmelze durch den Kanal 2 in die Läuterkammer 3 gelangt, um dann in Richtung des Pfeils in die in Fig. 4 nicht darge stellte Arbeitskammer zu fliessen. Bei dieser Aus führungsform der Vorrichtung sind die die Läuter- kammer 3 beheizenden Elektroden 6 und 7, wie aus den Fig. 4, 5 und 6 ersichtlich ist, stabförmig ausge bildet und über die Anschlüsse ABCD bzw.
EFGH mit der Stromquelle verbunden. Durch Zwischen schalten von bekannten elektrischen Regelaggregaten zwischen die Stromquelle und die Anschlüsse der stabförmigen Elektroden 6 und 7 kann die Strom zufuhr für die Elektroden 6 und 7 einzeln oder gruppenweise geregelt werden.
Ferner ist, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, zwischen den Elektroden 6 und 7 an der Innenwandung der Läuterkammer 3 ein Rahmen 8 aus leitendem Mate rial angeordnet. Dieser Rahmen 8 steht mit keiner der Elektroden 6 und 7 in leitender Verbindung und hat die Aufgabe, die elektrischen Strombahnen an den Wandungen der Läuterkammer 3 zu konzentrie ren. Gegebenenfalls kann der Rahmen 8 auch aus halbleitendem Material bestehen.
Wird die elektrische Beheizung mit einer Be- heizung von oben kombiniert, so können die an der Oberfläche der Schmelze angeordneten Elektroden 6 und 7 in Fortfall kommen, so dass die verbleibenden Elektroden der Fig. 6 entsprechen.
Es wurde gefunden, dass es nach dem Verfahren gemäss der Erfindung gelingt, nach Erreichen der Solltemperatur in allen Teilen der Läuterzone min destens in vertikaler Richtung Temperaturen zu er halten, die keine grösseren Differenzen als 10-201C aufweisen. Dies genügt, um schädliche Wirkungen von Konvektionsströmen zu verhindern.
Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es unter diesen Umständen nicht erforderlich ist, die Glasoberfläche grösser als 1 m2 i 4 t Glasdurchsatz täglich bei einer Glasstandhöhe von etwa 80 cm zu bemessen.
Process for refining glass melts and apparatus for carrying out this process The known glass melting tanks are generally divided into a melting, a refining and a work zone. These zones can merge directly into one another or be separated from one another by swimmers, bridges or canals.
Up to now it has been customary to give the refining zone disproportionately large dimensions, since the melt could only be freed of gases through the surface of the glass melt with the usual gas heating from above through the surface of the glass melt. With such glass shrink tubs, one must always reckon with a considerable temperature gradient between the heated surface and the tub bottom, so that the glass located at the bottom of the tub only gets into the hotter zone on the surface through the convection currents desired for this case.
In order to be able to accomplish this exchange, it was necessary to provide a large space for the refining zone to carry out the refining process and to leave the melt in this space for a longer period of time.
It has now been shown, however, that the convection currents have the disadvantage that for the most part they have a direction opposite to that of the gas bubbles rising to the surface. As a result, the convection currents of the glass melt have a braking effect on the gas bubbles escaping from this and thereby hinder the refining of the glass melt. It is also unavoidable that the refined glass that is already on the surface is mixed up with the bottom glass that still contains gases.
In order to accelerate the refining process, it has already been proposed to use additional electrical heating and to completely separate the melting and refining process from one another so that the molten glass can only get from one zone to the other through a channel.
However, the previously known proposals for additional heating resulted in strong convection currents occurring in the refining chamber due to temperature gradients within the melt, which counteracted the uniform rise in the gas bubbles.
These disadvantages are eliminated by the invention.
The present invention relates to a process for refining glass melts, according to which the glass melt is passed through a refining chamber after the melting zone, which is heated at least from below and both sides in such a way that the glass melt in the refining chamber approximates at least in the vertical direction gets the same temperature.
This process ensures that convection currents in the glass melt are largely or completely prevented and the gas bubbles can rise unhindered from the bottom through the entire melt to the surface and escape.
It is not necessary for the glass melt to have the same temperatures in the longitudinal direction of the refining zone. However, this can be useful in some cases.
It is understandable that the refining process is considerably accelerated and the entire glass melting process is considerably more economical.
It is useful to vorzu heating in a manner known per se by Joule heat, but to design and arrange the electrodes in a special way compared to known methods. In the drawing, two exemplary embodiments from a likewise subject of the invention forming device for performing the method according to the invention are shown schematically.
1 shows a horizontal section through part of the first embodiment of the device, FIG. 2 shows a perspective illustration of part of the device according to FIG. 1, FIG. 3 shows an embodiment variant of an electrode of the device according to FIG. 1 on a larger scale, 4 shows a horizontal section through part of the second embodiment of the device,
FIG. 5 shows a perspective view of part of the device according to FIG. 4, FIG. 5a shows the power source which is used to heat the refining chamber of the device according to FIG. 4, and FIG. 6 shows a view of electrodes of the device according to FIG. 4 on a larger scale.
The device according to FIG. 1 has a melting chamber 1, a refining chamber 3 communicating with this through a channel 2, and a working chamber not shown in the drawing. The glass melt melted in the melting chamber 1 passes through channel 2 into the refining chamber and from there in the direction of the arrow into the working zone of the working chamber.
The refining chamber 3 is at least twice as long as it is wide, which prevents glass that has not yet been refined from reaching the working chamber as a result of the removal flow in the direction of the arrow.
In the refining chamber 3 electrodes 4 and 5 are provided for heating the molten glass, which, as can be seen from FIG. 2, are formed like a frame and bear against the inner walls of the refining chamber 3. This arrangement ensures that the electrical energy is supplied precisely in the area, namely in the vicinity of the walls, in which the greatest cooling takes place through radiation and heat conduction.
This arrangement and formation of the electrodes contribute significantly to the fact that the glass melt in the refining chamber 3, as soon as it has reached its target temperature, retains this temperature in all its parts and the refining counteracting convection currents are avoided. It is only necessary to regulate the electrical current strength so that just as much energy is supplied as is lost through the outer walls of the refining chamber 3.
It is of course also possible to provide heating from the outside. It is also useful to allow the frame-shaped electrodes 4 and 5 partially into the wall of the refining chamber 3.
If the heating of the refining chamber 3 by Joule heat is combined with heating from above, for example by gas, the electrodes do not need to be frame-shaped. A U-shaped design, as shown in FIG. 3, is sufficient.
In the embodiment of the device according to FIG. 4, the melting chamber 1 is again marked, from which the molten glass passes through the channel 2 into the refining chamber 3, in order then to flow in the direction of the arrow into the working chamber not shown in FIG . In this embodiment of the device, the electrodes 6 and 7 heating the refining chamber 3, as can be seen from FIGS. 4, 5 and 6, are rod-shaped and are connected via the connections ABCD or
EFGH connected to the power source. By switching between the known electrical control units between the power source and the connections of the rod-shaped electrodes 6 and 7, the power supply for the electrodes 6 and 7 can be regulated individually or in groups.
Furthermore, as shown in FIGS. 4 and 5, a frame 8 made of conductive material is arranged between the electrodes 6 and 7 on the inner wall of the refining chamber 3. This frame 8 is not in a conductive connection with any of the electrodes 6 and 7 and has the task of concentrating the electrical current paths on the walls of the refining chamber 3. If necessary, the frame 8 can also be made of semiconducting material.
If the electrical heating is combined with heating from above, the electrodes 6 and 7 arranged on the surface of the melt can be omitted, so that the remaining electrodes correspond to FIG. 6.
It has been found that the method according to the invention succeeds, after reaching the target temperature, in all parts of the refining zone at least in the vertical direction to keep temperatures that do not have greater differences than 10-201C. This is enough to prevent the harmful effects of convection currents.
It has also been shown that under these circumstances it is not necessary to measure the glass surface greater than 1 m2 i 4 t glass throughput per day with a glass stand height of about 80 cm.