DD221162A1

DD221162A1 - Vorrichtung zur fortleitung oder verarbeitung einer glasschmelze

Info

Publication number: DD221162A1
Application number: DD25703383A
Authority: DD
Inventors: Juergen Breitenborn; Gerhard Langebach; Manfred Mund; Dietger Neumann; Heinz Penke; Frieder Pretschold
Original assignee: Inst Tech Glas Veb
Priority date: 1983-11-24
Filing date: 1983-11-24
Publication date: 1985-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fortleitung oder Verarbeitung einer Glasschmelze, z. B. Speiser, Zufuehrungs- bzw. Ueberfuehrungskanaele und Vorherde, die aus Feuerfestmaterial hergestellt ist und bei der eine Beheizung durch Joulesche Waerme erfolgt. Es ist das Ziel, den Aufwand fuer den Einbau und das Kuehlen der Elektroden zu verringern, die Waermeverluste zu senken und Glasqualitaetsminderungen zu vermeiden. Die Aufgabe, die Elektroden geeignet zu gestalten und anzuordnen sowie einen entsprechenden Elektrodenwerkstoff zu verwenden, wird geloest durch abwechselnd aneinandergereihte Elektroden- und Isolierelemente als innere Feuerfestmaterialschicht mit einem Laengenverhaeltnis von 1:1 bis 10:1, vorzugsweise 5:1. Die Elektrodenelemente sind an elektrisch voneinander getrennte, unabhaengig einstellbare Spannungsversorgungen angeschlossen. Zu einem Heizstromkreis gehoerende Elektrodenelemente stehen sich als Teile der Waende oder der Decke und des Bodens direkt oder versetzt gegenueber. Es werden bevorzugt Chromoxidsteine angewendet. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung zur Fortleitung oder Verarbeitung einer Glasschmelze .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Port- \ leitung oder Verarbeitung einer Glasschmelze, ζ·Β_β Speiser, Zuführungs- bzw« Überführungskanäle und Vorherde, die aus Peuerfestmaterial hergestellt ist und bei der eine Beheizung durch Joulesche Wärme erfolgt«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist aus DE-PS 1 053 145 bekannt, Zuführungskanäle und Speiser für Glasschmelzen elektrisch mittels in die Schmelze eingeführte«Elektroden durch Joulesche Wärme zu beheizen« Diese Methode erfordert den Einbau metallischer oder keramischer Elektroden in die Wände bzw_e in den Boden oder die Decke, wobei entsprechende Öffnungen in dem die Glasschmelze umschließenden Feuerfestmaterial vorgesehen werden müssen. Aufwendige Maßnahmen, Z₈B. Kühlung, zum thermischen Schutz des Elelrtrodenmaterials und gegen das Austreten von Glasschmelze an den Elektrodendurchführungsstellen sowie zur verlustfreien Stromzuführung an die Elektroden durch angepaßte Kontaktierungen und die Verwendung entsprechender Blektrodenwerkstoffe sind notwendig« Außerdem kann die Elektrodenkorrosion zur Verunreinigung des Glases führen«

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Pur Gläser mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit kann die direkte elektrische Beheizung mittels Elektroden nur mit einem hohen Aufwand an einzuführenden Elektroden realisiert werden, so wie das beispielsweise aus EP- 0 039 432 bekannt ist. Dadurch entstehen hohe Wärmeverluste an den Elektrodeneinführungsstellen, erhöhte Gefahr der Glasverunreinigung durch Elektrodenkorrosion und Störungen der gleichmäßigen Strömungsver- teilung'der Glasschmelze im Kanalquerschnitt.

Es ist ferner aus DE-PS 24 6-1 700 bekannt, Kanäle und Speiser dadurch zu beheizen, indem das Feuerfestmaterial als elektrischer Leiter vom Heizstrom durchflossen und die in ihm umgesetzte Wärmeleistung an das Glas abgegeben wird. Dieses überwiegend indirekte elektrische Beheizungsverfahren setzt voraus, daß die elektrische Leitfähigkeit des Feuerfestmaterials geringer ist, als die Leitfähigkeit des zu erhitzenden Glases, damit das verwendete Peuerfestmaterial als Widerstandsheizleiter wirkte Dieses Verfahren bringt die Vorteile der ' direkten elektrischen Beheizung - unmittelbare, verzöp;erungsfreie Energieumsetzung in der Glasschmelze nicht zur .Wirkung» Es erfordert außerdem einen hohen Wärmeisolationsäufwand«

Ziel der Erfindung . . _:

Es ist das Ziel der Erfindung, den Aufwand für den Einbau und das Kühlen der Elektroden in elektrisch beheizten Zuführungskanälen oder Speisern für Glasschmelzen zu verringern, somit die Wärmeverluste zu senken und die Beeinträchtigung der Glasqualität durch Verunreinigungen und-ungleichmäßige Strömung der Glasschmelze zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

:Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Fortleitung oder Verarbeitung einer Glasschmelze zu schaffen, bei der durch konstruktive Maßnahmen gewährleistet wird, daß das zur Erreichung des Jouleschen

,Effektes notwendige elektrische Feld ohne in die Glasschmelze ragende Elektroden aufgebaut wird<>

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wenn die · Wandung, gegebenenfalls der Boden und die Decke, aus < aneinander angeordneten, eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Elektrodenelementen und aus eine wesentlich geringere elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Isolierelementen besteht und das Längenverhältnis Elektrodenelement zu Isolierelement 1 : 1 bis 10 : 1, vorzugsweise 5 : 1 beträgt und zwei oder mehr Elektrodenelemente einen über einen Transformator geschlossenen Heizkreis bilden.

Die Erfindung sieht zur Steuerung der Heizleistung weiterhin vor, dem Transformator ein auf den Steuerimpuls eines Leistungskonstantreglers reagierendes Stellglied vorzuschalten und dem Leistungsregelkreis bzw» den Leistungsregelkreisen mit einem im wesentlichen aus Temperaturfühler, Sollwertsteller und Temperaturregler bestehenden Temperaturregelkreis zu überlagern und dessen Stellgröße als Führungsgröße für den bzw, die Leistungckonstantregler zu verwenden«, Sofern mehrere Heizstromkreise zum Einsatz kommen, ist es empfehlenswert, den Leistungskonstantreglern einen Verhältnisregler vorzuGchalten, Als Elektrodenelemente haben sich Chromoxidsteine bewährt» ·

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur Verminderung der Abstrahlung der Wärme weiterhin vorgesehen, die Wandung, gegebenenfalls die Decke und den Boden mit einer Isolierung zu umgebene · Wird nun an die Slektrodenelemente über eine Stromzuführung elektrische Spannung angelegt, so baut sich auf Grund der unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeit der Elektrodenelemente, der Glasschmelze und der Isolierelemente in der Glasschmelze ein elektrisches Feld auf und die zugeführte Elektroenergie wird durch den Jouleeffekt überwiegend in der Glasschmelze- in Wärme umgewandelt» - 4 -

iDamit wird eine Beheizung der im Speiser oder in einem Planal sich befindenden Glasschmelze ohne in diese hineinragenden Elektroden erreicht und die nötige Temperatur gewährleistete \

Ausf ilhrungsbeispiel

Anhand schematischer Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise erläuterts ';

Es zeigen:

Pig« 1 den Querschnitt eines rinnenförmigen Speisers mit Spannungsversorgung; '...'.

Pig· 2 im Schnitt die Draufsicht auf einen Teil des Speisers von Pig» 1 mit Spannungsversorgung und Regeleinrichtung für zwei Heizzonen;'

Fig. 3 den Querschnitt eines geschlossenen Speisers mit Spannungsversorgung.

In dem Speiser wird die mit der Glasschmelze 2 in Kontakt stehende Wandung 14 aus Feuerfestmaterial von den ; Elektrodenelementen 1 und Isolierelementen 4 gebildet, die aus verschiedenen Feuerfestmaterialien bestehen. Bei der Temperatur der Glasschmelze 2 vom E-Glastyp im

Speiser von etwa 1200° C beträgt die elektrische Leit-

—3 ' ' !Fähigkeit 2 . · 10 S/cm, die der aus Zirkonsilikat be-

—4 stehenden Isolierelemente 4 2 ^β 10 S/cm. Die Elektrodenelemente 1 weisen jedoch eine hohe elektrische Leitfähigkeit von 1 S/cm auf« Diese relativ hohe elektrische Leitfähigkeit wird erreicht durch den Einsatz von Chromoxidsteinen mit einem hohen C^O^-Gehalt, aus denen die .Elektrodenelemente 1 bestehen. Elektrodenelemerite 1 und Isoliereleroente 4 sind abwechselnd aneinander angeordnet» Bei geschlossenen Speisern, bei denen die Glasschmelze 2 die Speiser bis zur Decke 15 ausfüllt,

gönnen auch Boden 3 und Decke 11? wie die Wandung 14 ausgebildet sein. Das Längenverhältnis, doh« das Verhältnis der Abmessung in Speiserlängsrichtung,, von₍ aneinander angeordneten Elektrodenelementen 1 zu Isolierelementen 4 beträgt 1 : 1 bis 10 : 1,' vorzugsweise 5 : 1. Zu einer Heizzone 13 gehörende Elektrodenelemente 1 stehen sich direkt oder schräg versetzt gegenüber» Bei Einhaltung dieser Bedingungen reichen die Slektrodenelemente 1 und Isalierelemente 4 auch bis in den Speiserkopf hinein» Bei der beispielsweise versetzten Anordnung stehen zwei elektrisch parallel geschaltete einem Elektrodenelement 1 symmetrisch gegenüber«

Die Feuerfestmaterialschicht aus Elektroden- und Isolier-'elementen 1; 4 ist von einer Isolierung 8 umgeben» Sie gewährleistet die elektrische- und Wärmeisolation des Speisers und besteht aus. einem geeigneten, feuerfesten,

keramischen Material« . .

Me Elektrodenelemente 1 sind i-n geeigneter Weise, mit Stromzuführungen 7 aus hitze- und zunderbeständigem Material verbunden. Das Herausführen der Stromzuführungen 7 durch die Isolierung 8 wird z.'B» in Fugen so vorgenommen, daß keine Kühlung erforderlich ist«

An die Stromzuführungen 7 ist die Spannungsversorgung angeschlossen» Jeweils die zu einer Heizzone 13 gehörenden, gegebenenfalls einseitig parallel geschalteten Elektrodenelemente 1 sind an einen Transformator 5 und dieser an ein Stellglied 6 angeschlossen und.bilden so einen Heizstromkreis. Durch die abwechselnde Anordnung von Elektrodenelementen 1 und Isolierelementen 4 und durch den Einsatz von Transformatoren 5 mit galvanisch getrennten Wicklungen sind die nebeneinander liegenden Heizstromkreise elektrisch voneinander getrennt, so daß ihre Leistung unabhängig voneinander geregelt werden kann, Auf Grund der Unterschiede der elektrischen Leitfähigkeit der Elektrodenelemente 1, der Glasschmelze 2 und der Isolierelemente 4 um jeweils mindestens.den Faktor sehn, wird die zugeführte Elektroenergie überwiegend in

,der Glasschmelze 2 in Joule rs ehe wärme umgewandelt, was eine verlustarme und verzöge rungrsfre ie Energieumwandlung bedeutet.

Die Regelung der Heizleistung jeder Heizzone 13 und des Heisleistungsverhältnisses der Heizzonen 13 untereinander wird dadurch erreicht, daß mit Regeleinrichtungen verrnaschte Regelkreise gebildet werden«. Das Produkt aus Heizspannung und Heizstrom jedes Heizstromkreises wird einem zugehörigen Leistungskonstantregler 9 aufgeschaltet, der mit Stellimpulsen das Stellglied 6, ζ·Β_β Thyristorsbeller beeinflußt. Ein auf einen Teil oder alle Leistungskonstantregler 9 wirkender Verhältnisregler 10 hält ein vorbestimmtes und/oder von technologischen Bedingungen abhängiges Verhältnis der Leistungen der Heizstromkreise aufrecht. . .

Als überlagerte Regeleinrichtung ist ein Temperaturregler 11 angeordnet, dessen Stellgröße als Führungsgröße den Sollwert der unterlagerten Leistungskonstantregler. 9 entsprechend der zu führenden Temperatur der Glasschmelze beeinflußt,. Dem Temperaturregler 11 ist der Meßwert eines Temperaturfühlers 12 des Speisers, gegebenenfalls der Mittelwert mehrerer Temperaturfühler 12, z„B_e der Temperaturen der Glasschmelze verschiedener Heizzonen 13 und der Sollwert'vom Sollwertsteller 16 aufgeschaltet»

Die Erfindung ist nicht auf waagerechte Speiser oder Zu führung s k anale beschränkt., Sie kann bei jeder Art von Zuführungskanälen, die der Fortleitung der Glasschmelze von einem Schmelz- oder Arbeitsteil eines Glasschmelzofens zu einer Verarbeitungsstelle dienen, also auch in schräger oder senkrechter, schachtförmiger Anordnung, angewandt werden»

Die Erfindung sichert, daß die Glasschmelze 2 nur mit solchen Werkstoffen in Kontakt kommt, mit denen sie beim Schmelzen und Läutern ohnehin in Verbindung steht,

nämlich geeignetem Feuerfestmaterial* Eine nachteilige Beeinträchtigung der Glasströmung durch die Elektrodenanordnung findet nicht statt»

Claims

Erfindungsanspruch

1> Vorrichtung zur Portleitung oder Verarbeitung einer Glasschmelze, wie Speiser, Zuführungs- bzw, ÜberfUhrungskanäle und Vorherde, die aus Feuerfestmaterial hergestellt ist und bei der eine Beheizung durch Joulesche Wärme erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (14)» gegebenenfalls die Decke (15) und der Boden (3) aus aneinander angeordneten, eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Elektrodenelementen (1) und aus eine wesentlich geringere elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Isolierelementen (4) besteht und daß das Längenverhältnis Elektrodenelement (1) zu Isolierelement (4) 1 :1 bis 10 : 1, vorzugsweise 5:1 beträgt, und daß zwei odermehr Elektrodenelemente (1) einen über einen Transformator (5) geschlossenen Heizkreis bilden«

2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß.zur Steuerung der Heizleistung dem Transformator (5) ein auf den Steuerimpuls eines Leistungskonstantreglers (9) reagierendes Stellglied (6) vorgeschaltet und dem Leistungsregelkreis bzw«, bei mehreren Heizstromkreisen den Leistungsregelkreisen ein im wesentlichen aus Temperaturfühler (12), Sollwertsteller (16) und Temperaturregler (11) bestehender Temperaturregelkreis überlagert ist, dessen Stellgröße Führungsgröße für den bzw« die Leistungskonstantregler (9) ist und daß bei Vorhandensein mehrerer Heizstromkreise den Leistungskonstantreglern (9) ein Verhältnisregler (11 vorgeschaltet ist« - 9 -

»3· Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Elektrodenelemente (1) vorzugsweise aus'Chromoxidsteinen·bestehen«

4» Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (14) gegebenenfalls die Decke (15) und der Boden (3) von einer Isolierung (8) umgeben ist·

Hierzu 2 Seiten Zeichnung