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Elektrisch beheizter Ofen für die Glasherstellung Die Erfindung bezieht
sich auf Wannenöfen für die Glasherstellung, und zwar solche, deren Erhitzung durch
den Durchtritt eines elektrischen Stroms durch das Glas erfolgt. Gegenstand der
Erfindung ist eine Anordnung der Elektroden bei einem solchen Ofen, die es ermöglicht,
den Schmelz- und Läuterungsvorgang der aufgegebenen Stoffe unter vom Gesichtspunkt
der Leistung besonders günstigen Bedingungen durchzuführen.
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Die Erfindung ist anwendbar auf elektrische Ofen der bekannten Bauart,
bei welcher die Elektroden in dem Glasstrom zwischen dem Abteil, welchem das Rohmaterial
aufgegeben wird, und dem, aus welchem das Glas entnommen wird, angeordnet sind und
heiße Zonen erzeugen, die sich quer durch den Glasstrom, im wesentlichen über die
gesamte Breite des Ofens, erstrecken.
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Bei der Glasherstellung besteht die Behandlung des Gutes in einer
Anzahl aufeinanderfolgender Arbeitsvorgänge, und zwar allgemein gesagt, dem Schmelzen,
der Läuterung und der Einstellung des Glases auf die für seine Weiterverarbeitung
geeignete Temperatur.
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In einem Wannenofen vollziehen sich diese verschiedenen Arbeitsvorgänge,
während das Gut durch eine Reihe von Ofenabschnitten hindurchgeht, die der Durchführung
der einzelnen Arbeitsvorgänge dienen und in waagerechter Richtung aufeinanderfolgen.
In jedem dieser Abschnitte befindet sich das Gut in einem verschiedenen Zustande.
So sind in dem Aufgabeabschnitt die Stoffe, welche sich im allgemeinen in pulverförmigem
Zustande befinden, leichter als das geschmolzene Glas und im allgemeinen mehr oder
weniger undurchlässig für die Wärmestrahlen. In der Schmelzzone schmelzen die pulverförmigen
Stoffe, jedoch enthält das geschmolzene Gut einen hohen Anteil an eingeschlossenen
Gasen und ist aus diesem Grunde ebenfalls leichter als das fertigbehandelte Schmelzgut.
In der Läuterungszone schließlich wird das Gut von den Gasblasen befreit und gelangt
derart in den homogenen und fast durchsichtigen Zustand
unter gleichzeitiger
Steigerung seiner Dichte. Schließlich werden in der Zone, in welcher die Weiterverarbeitungstemperatur"
erreicht wird, die lezten Gasblasen aus dem Glas entfernt, während das Glas allmählich
von der Läuterungstemperatur auf die Weitervezarbeitungstemperatur heruntergekühlt
wird.
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Bekanntlich ist es möglich, in der Glasmasse Zonen besonders erhöhter
Temperatur mit Hilfe von Elektroden zu erzeugen, die quer zu dem Glasstrom liegen
und sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Ofens, im Wege des Glasstromes
liegend, erstrecken, nämlich zwischen der Aufgabezone und der Entnahmezone. Diese
heißen Zonen können entweder durch ein paar von Elektroden entgegengesetzter Polaritäten,
die in geringer Entfernung voneinander liegen, erzeugt werden, derart, daß praktisch
die gesamte durch die Elektrode gelieferte Wärmemenge für die Erhitzung einer Glasmasse
von beschränktem Ausmaß ausgenutzt wird, oder man kann die heiße Zone durch eine
einzige in der zu erhitzenden Zone angeordnete Elektrode erzeugen, deren mit dem
Glas in Berührung stehende Oberfläche hinreichend klein ist, um in der Nachbarschaft
dieser Oberfläche eine besonders hohe Stromdichte zu erzeugen, mit dem Ergebnis,
daß ein großer Teil der durch die Elektrode gelieferten Wärmemenge in einer die
Elektrode umgebenden Zone von beschränkten Abtnessungen ausgenutzt wird.
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Bei den bekannten Ausführungsformen dieses Ofentyps wurden die Elektroden
so angeordnet, daß sie in dem Schmelz- und Läuterungsabschnitt verteilt wurden.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die Gesamtheit der Elektroden
in einer Zone von in der Längsrichtung geringer Ausdehnung angeordnet werden, die
der Beschikkungszone folgt. Dank dieser Anordnung wird die gesamte in der unmittelbaren
Nähe aller Elektroden entwickelte Wärmemenge für das Schmelzen des aufgegebenen
Gutes verwendet. Dieses wird so der Wärmemenge teilhaftig, die in allen Zonen des
Glases erzeugt wird, die sich in Berührung mit den Elektroden befinden, und zwar
sind diese Zonen, wie oben erläutert, diejenigen, in welchen die elektrische Energie
die höchste Temperatur erzeugt.
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Es wurde erkannt, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung dieser
Zonen hoher Temperatur so, daß sie sämtlich dem Schmelzen dienen, im Gegensatz zu
ihrer Verteilung über verschiedene Teile des Ofens bei gleich großem Energieaufwand
ein wirksameres Schmelzen erzielt wird, demzufolge die Läuterung selbst in der Zone,
welche der Schmelztone folgt, erfolgen kann, trotzdem in der Läuterungszone keine
Elektroden vorgesehen sind.
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In gewissen Fällen kann man mit gleichem Aufwand elektrischer Energie
mit dem Ofen nach der Erfindung bessere Ergebnisse, was die Menge des behandelten
Gutes oder die Güte des endgültigen Erzeugnisses anbetrifft, erzielen als mit bisher
bekannten Anordnungen, welche mit sowohl in der Schmelzwie in der Läuterungszone
angeordneten Elektroden ausgerüstet sind.
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Bei Anwendung der Erfindung ist es vorteilhaft, die Elektroden in
der Nachbarschaft der freien Oberfläche des Bades anzuordnen, so daß diese Elektroden
und demzufolge die an ihrer Oberfläche erzeugten sehr heißen Zonen im Inneren der
Klumpen des zu schmelzenden Gutes liegen. Diese Anordnung besitzt den weiteren Vorteil,
daß die Wirkung des Hindernisses, das die Elektroden bilden, zu der der erhöhten
Temperatur in dem Sinne hinzutritt, daß hierdurch die Stoffe in der heißen Zone
zurückgehalten werden, solange sie nicht geschmolzen sind, und so der Zerfall der
Klumpen in dem Maße, in welchem ihr Schmelzen fortschreitet, gesichert wird.
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Da die Berührungszone zwischen dem zu schmelzenden Gut und der heißen
Schmelzzone nur eine geringe Tiefe hat, ist es von Vorteil, um eine hinreichende
Schmelzenergie zu erzeugen, daß der Ofen an der Stelle, an welcher das Schmelzen
erfolgt, eine genügende Breite erhält, die größer ist als die Breite des Ofens in
den der Schmelzzone folgenden Zonen. Diese Anordnung ermöglicht es, die Wärtneverluste
in den Teilen des Ofens, die der Schmelzzone folgen, zu verringern und trägt infolgedessen
zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades der Gesamtanordnung bei.
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Um eine Schmelzzone von großer Ausdehnung in der Richtung quer zur
Strömungsrichtung des Glases in der Wanne zu erhalten, wird der Ofen in dem Teile,
in welchem die Aufgabe des Gutes und das Schmelzen erfolgt, vorzugsweise, wie bei
Glasschmelzöfen an sich bekannt, in eine Reihe von beispielsweise aufeinander zu
laufenden und in eine gemeinsame Kammer mündenden Abteilen unterteilt. In jedem
Abteil kann eine durch einen waagerechten Stab gebildete Elektrode angeordnet werden,
deren Länge der für einen derartigen Elektrodentyp größtmöglichen entspricht. Die
Anzahl solcher Abteile kann, wie ebenfalls bekannt, vervielfacht werden, um so jede
gewünschte Ausdehnung der Schmelzzone zu erhalten.
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Nachstehend werden lediglich beispielsweise zwei Ausführungsformen
von Öfen nach der
Erfindung an Hand der Abbildungen beschrieben,
welche einen Ofen veranschaulichen, der eine gewisse Anzahl von Abteilenaufweist,
die in eine gemeinsame Kammer münden.
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Von den Abbildungen ist Fig. i ein waagerechter Schnitt durch eine
erste Ausführungsform eines Ofens nach der Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. i.
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Fig.3 ist ein waagerechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform
eines Ofens nach der Erfindung.
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Fig. q. ist ein Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3.
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Der in den Fig. i und 2 dargestellte Ofen besitzt in bekannter Weise
zwei Abteile i und ja, die in einen gemeinsamen Teil 2 münden. Die zu behandelnden
Stoffe werden jedem dieser Abteile i und ja durch Beschickungsöffnungen 3 aufgegeben,
und das fertige Glas wird durch die Öffnungen q. entnommen. Auf seinem Wege zwischen
diesen beiden öffnungen wird das Gut den verschiedenen aufeinanderfolgenden, für
die Herstellung des Glases erforderlichen Wärmebehandlungen unterzogen.
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Zu diesem Zwecke werden in jedem der Abteile i, ja hinter den Beschickungsöffnungen
3 zwei Elektroden 5, 511 angeordnet, und zwar quer zu der Richtung des Weges des
Gutes und sich von einer Kante der Abteile zur anderen erstreckend. Diese Elektroden
sind erfindungsgemäß die einzigen überhaupt in dem Ofen vorgesehenen. Die Elektroden
5, 5a jedes Paares von Elektroden besitzen entgegengesetzte Polaritäten, und ihr
Abstand voneinander ist so gewählt, daß er hinreichend klein ist, damit die durch
die Elektroden zugeführte elektrische Energie in dem Ofen eine heiße Zone 6 von
geringer Ausdehnung im Sinne der Richtung der Achse des entsprechenden Abteils erzeugen
kann. Diese heiße Zone wird durch die heiße Hülle, die die Elektroden umgibt, und
durch den zwischen -diesen befindlichen Teil des Bades von geringer Länge gebildet
und stellt die Schmelzzone dar.
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Alsbald nach seiner Aufgabe in den Ofen erreicht der Klumpen von rohem
Schmelzgut die Zone 6, in welcher sein Schmelzen unter vom Gesichtspunkt der Konzentration
der Energie in dieser Zone vorzüglichen Bedingungen erfolgt.
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Die Läuterung erfolgt ebenfalls sehr wirksam und leicht als Folge
der hohen Temperatur, auf welche das Gut, während es durch die Schmelzzone geht
und welche es beim Verlassen dieser Zone noch aufweist, erhitzt worden ist. Gemäß
der in den Fig. 3 und q. dargestellten Ausführungsform der Erfindung besitzt der
Ofen drei Abteile i, ja und ib mit Beschickungsöffnungen 3, welche in einen einzigen
Kanal s münden, an dessen Ende sich die Austragsöffnungen 4. befinden. In jedem
Abteil ist erfindungsgemäß eine einzige Elektrode 5 bzw. 511 bzw. 5b angeordnet.
Jede dieser Elektroden ist an eine Phase einer Dreiphasenstromquelle angeschlossen.
Diese Elektroden sind die einzigen des Ofens.
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Die Kontaktfläche zwischen diesen. Elektroden und dem Glas wird so
bemessen, daß sie einen hinreichend kleinen Wert besitzt, um eine in ihrer Nachbarschaft
hohe Stromdichte zu erzeugen und damit eine sehr heiße, die Elektrode umgebende
Zone zu schaffen.
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Bei dieser Anordnung begegnet das Gut auf seinem Wege nur einer einzigen
Elektrode. Mit anderen Worten, gelangen alle Elektroden in unmittelbare Berührung
mit dem Klumpen des Rohgutes vor Schmelzung derselben. Da auf diese Weise das rohe
Schmelzgut dem Schmelzvorgang in Gestalt solcher zusammenhängender Klumpen ausgesetzt
wird, vollzieht sich das Schmelzen, unter günstigsten Bedingungen, wogegen die Schmelzung
eine weniger vollkommene ist, wenn die auf die Elektrode auftreffenden Stoffe sich
in in dem geschmolzenen Glase verteiltem Zustande befinden.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung bestehtdarin, daß sie es ermöglicht,
eine gleichmäßige Belastung der Phasen in sehr einfacher Weise zu erzielen., da
es genügt, die Stellung der Elektroden in ihren Abteilen zu regeln, um so die mittleren
Abstände, die sie untereinander trennen, zu ändern und sie gleichmäßig zu gestalten;
wenn sich dies als notwendig erweist.
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Die Erfindung kann in verschiedener Weise abgeändert werden, sofern
.dabei von ihrem Grundgedanken nicht abgewichen wird, so kann beispielsweise auch
in dem erstbeschriebenen Falle an Stelle zweier nebeneinanderliegender Elektroden
mit verschiedenen Polaritäten eine einzige Elektrode verwendet werden, welche aus
zwei in derselben Achsrichtung angeordneten, gegeneinander isolierten, verschiedene
Polaritäten besitzenden Abschnitten besteht.