DE10200233C1 - Device for refining a glass melt comprises a low-pressure refining chamber having an ascending shaft for feeding the glass melt to a refining bank and a descending shaft for discharging the refined glass melt - Google Patents
Device for refining a glass melt comprises a low-pressure refining chamber having an ascending shaft for feeding the glass melt to a refining bank and a descending shaft for discharging the refined glass meltInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Läutern einer Glasschmelze, mit einer Unterdruck-Läuterkammer, der ein Steigschacht für die Zufuhr einer zu läuternden Glasschmelze zu einer Läuterbank der Unterdruck-Läuterkammer sowie ein Fallschacht für das Austragen der geläuterten Glasschmelze aus der Läuterbank zwecks Weiterverarbeitung zugeordnet ist.The invention relates to a device for refining a Glass melt, with a vacuum refining chamber, which is a riser for the supply of a glass melt to be refined to a refining bank of the Vacuum refining chamber and a chute for discharging the refined glass melt from the refining bench for further processing assigned.
Beim Schmelzen von Glas entstehen als Folge der chemischen Umsetzung der Ausgangsstoffe, des Gemenges, beachtliche Mengen an Gasen. Eine grobe Schätzung besagt, daß man aus 1.2 kg Gemenge etwa 1 kg Glas erschmilzt, d. h. während des Einschmelzens ≈ 1/5 des Gemengegewichts in Form von Gas freigesetzt werden. Andere Gase werden körperlich durch das Gemenge mitgeführt oder durch die Verbrennungs-Wärmequellen in das schmelzende Glas eingebracht.When melting glass, the chemical reaction results in the Starting materials, the batch, considerable amounts of gases. A rough one Estimation says that about 1.2 kg of glass is melted from 1.2 kg of mixture, d. H. during melting ≈ 1/5 of the batch weight in the form of Gas will be released. Other gases become physical through the batch carried along or through the combustion heat sources into the melting Glass introduced.
Das meiste Gas entweicht zwar während des anfänglichen Aufschmelzens des Glases, jedoch wird ein beachtlicher Teil des Gases in der Schmelze eingefangen. Ein Teil des eingefangenen Gases wird in der Glasschmelze gelöst, der andere Teil verbleibt als örtliche Gaseinschlüsse, als sogenannte Blasen, in der Schmelze. Dabei wachsen oder schrumpfen die Blasen, wenn der Blaseninnendruck höher oder niedriger ist als der Gleichgewichtsdruck der gelösten Gase. Die Gasblasen haben dabei eine unterschiedliche Größe. Most of the gas escapes during the initial melting of the Glases, however, a considerable part of the gas in the melt captured. Part of the captured gas is in the glass melt solved, the other part remains as local gas inclusions, so-called Bubbles in the melt. The bubbles grow or shrink when the internal bladder pressure is higher or lower than the equilibrium pressure dissolved gases. The gas bubbles have a different size.
Da diese Gasblasen die Qualität eines aus der Glasschmelze hergestellten Glas- bzw. Glaskeramikkörpers nachteilig beeinträchtigen würden, wird die Glasschmelze von dem Gas geläutert.Since these gas bubbles are the quality of a glass or would adversely affect the glass ceramic body, the Glass melt from the gas refined.
Unter dem Läutern von Glas versteht man daher einen dem "eigentlichen"
Aufschmelzvorgang in sogenannten Läuterbereichen nachgeschalteten
Schmelzverfahrensschritt, der
The refining of glass is therefore understood to mean a melting process step downstream of the "actual" melting process in so-called refining areas, the
- - eine weitgehende Beseitigung von Gasblasen definierter Größenklassen und- extensive elimination of gas bubbles of defined size classes and
- - eine gezielte Einstellung des Gasgehalts der Glaschmelze sicherstellt und dabei gleichzeitig- Ensures a targeted adjustment of the gas content of the glass melt and at the same time
- - in eine komplexe Abfolge von Schmelzprozeßschritten zu integrieren ist.- To integrate into a complex sequence of melting process steps is.
Dabei ist in der Regel eine scharfe Trennung dieser Verfahrensschritte nicht möglich.As a rule, there is no clear separation of these process steps possible.
Die Läuterung des Glases ist demnach von höchster Bedeutung für die Qualität des am Ende des Schmelzprozesses vorliegenden Produkts. Der durch den Läuterprozeß eingestellte Zustand der Schmelze ist insbesondere für den nächsten Prozeßschritt des Konditionierens wichtig, da dort die Abläufe wie Resorption von Blasen im Glas als auch Neuentstehen von Blasen im Glas auftreten können.The refining of the glass is therefore of the highest importance for the quality of the product present at the end of the melting process. The through the Purification process set state of the melt is especially for the The next process step of conditioning is important, since there the processes like Resorption of bubbles in the glass as well as new formation of bubbles in the glass may occur.
Für das Läutern haben sich in bekannter Weise verschiedene Methoden herausgebildet. Various methods are known for refining in a known manner developed.
Die Gasblasen haben von Hause aus durch ihren statischen Auftrieb das Bestreben, in der Schmelze aufzusteigen und dann ins Freie zu entweichen. Dieser Vorgang braucht ohne äußere Einflüsse jedoch eine beträchtliche Zeit, die den Produktionsprozeß wegen langer Standzeiten verteuern würde. Es ist daher bekannt, in der Läuterungszone höhere Temperaturen zu erzeugen, um so die Viskosität der Schmelze und damit die Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen zu erhöhen, sowie den Blasendurchmesser zu vergrößern. Diese zusätzliche Temperaturerhöhung erfordert allerdings eine beachtliche Energie, was ebenfalls den Produktionsprozeß kostenmäßig stark belastet.Due to their static buoyancy, the gas bubbles have that from home Strive to rise in the melt and then escape outdoors. This process takes a considerable amount of time without external influences, which would make the production process more expensive due to long downtimes. It is therefore known to produce higher temperatures in the refining zone so the viscosity of the melt and thus the rate of ascent Increase gas bubbles, as well as enlarge the bubble diameter. This additional temperature increase, however, requires considerable energy, which also puts a heavy burden on the production process in terms of costs.
Bewährt und weitgehend optimiert ist auch die Methode des chemischen Läuterns von Glas mit Oxiden mit temperaturabhängigen Oxidationsstufen. Hierbei kommen insbesondere als Läutermittel Sb(V)-Oxid, As(V)-Oxid und Sn(IV)-Oxid in Frage. Auch ist die NaCl- oder die Sulfatläuterung bekannt. Daneben gibt es exotische Läutermittel sowie ein Mix aus verschiedenen Läutermitteln. Hierbei sollte auch immer der Umweltaspekt berücksichtigt werden. Bei der chemischen Läuterung werden die Aufstiegsgeschwindigkeiten kleiner Blasen dadurch erhöht, indem man sie mit dem Läutergas, z. B. mit O2 aufpumpt, das aus den Läutermitteln entsteht.The method of chemical refining of glass with oxides with temperature-dependent oxidation levels is also tried and tested and largely optimized. Sb (V) oxide, As (V) oxide and Sn (IV) oxide are particularly suitable as refining agents. NaCl or sulfate refining is also known. There are also exotic refining agents and a mix of different refining agents. The environmental aspect should always be taken into account. In chemical refining, the ascent rates of small bubbles are increased by mixing them with the refining gas, e.g. B. with O 2 , which arises from the refining agents.
Das chemische Läutern besteht letztlich aus einer Abfolge zeitlich und räumlich miteinander verwobener Elementarschritte. Zunächst werden die in der Rauhschmelze fein dispergierten Blasen durch das Läutergas, z. B. O2 so stark aufgebläht, daß eine drastische Verkürzung der Aufstiegszeiten eintritt. Gleichzeitig extrahieren die Läuterblasen die im Glas gelösten Gase. In abschließenden Abkühlschritten findet eine möglichst vollständige Resorption der unvermeidlichen Restblasen statt. Als Zielgrößen für eine gelungene Einstellung des Gasgehalts im Glas gelten u. a. Farbe, Wassergehalt und die Reboilbedingungen im wesentlichen von O2 und SO2. Eine einmal erreichte befriedigende Blasenqualität darf sich im Absteh- oder Formgebungsprozeß nicht wieder verschlechtern. Chemical purification ultimately consists of a sequence of elementary steps interwoven in time and space. First, the bubbles finely dispersed in the rough melt are purified by the refining gas, e.g. B. O 2 inflated so much that there is a drastic reduction in the ascent times. At the same time, the purification bubbles extract the gases dissolved in the glass. In the final cooling steps, the inevitable residual bubbles are resorbed as completely as possible. The target values for a successful adjustment of the gas content in the glass include color, water content and the reboil conditions essentially of O 2 and SO 2 . Once a satisfactory bubble quality has been achieved, it must not deteriorate again in the process of shaping or shaping.
Das chemische Läutern hat einige prinzipbedingte Nachteile:
Chemical refining has some inherent disadvantages:
- - die Methode funktioniert nicht für jedes Glassystem in befriedigender Weise oder nur bei hoher Temperatur,- The method does not work satisfactorily for every glass system Way or only at high temperature,
- - der Läutervorgang benötigt viel Zeit, da die Gasdiffusion in der Schmelze sehr langsam verläuft. Dadurch müssen die Läuterbereiche eine relativ große Ausdehnung haben, was die Produktionskosten erhöht,- The refining process takes a lot of time because the gas diffusion in the Melt runs very slowly. This means that the refining areas have a relatively large dimension in terms of production costs elevated,
- - die Läutermittel ändern die Chemie des Glases und damit dessen Eigenschaften; sie sind darüber hinaus z. T. toxisch (Arsen, Antimon).- the refining agents change the chemistry of the glass and thus its Characteristics; they are also z. T. toxic (arsenic, antimony).
Wegen dieser Nachteile sind auch sog. physikalische Läuterverfahren bekannt geworden, die die Chemie des Glases weitgehend unbeeinträchtigt lassen. Das physikalische Läutern einer Glasschmelze beruht darauf, daß Blasen mit physikalischen Methoden "gezwungen" werden, an die Oberfläche der Schmelze aufzusteigen, die dann dort zerplatzen und ihren Gasinhalt freigeben oder sich in der Schmelze auflösen.Because of these disadvantages, so-called physical refining processes are also known that largely leave the chemistry of the glass unaffected. The physical refining of a glass melt is based on the fact that bubbles with physical methods are "forced" to the surface of the Melt rise, which then burst there and release their gas content or dissolve in the melt.
Ein weitverbreitetes physikalisches Läuterverfahren stellt dabei das sogenannte Unterdruckläutern dar, das in zahlreichen einschlägigen Veröffentlichungen beschrieben wird. Beispielhaft sei hierzu auf die EP 0 231 518 B1 verwiesen. Durch die DE 198 22 437 C1 ist es dabei auch bekannt, eine Unterdruckläuterung mit einer Überdruckläuterung zu kombinieren.A widely used physical refining process is the so-called Vacuum purifiers, which is in numerous relevant publications is described. For example, reference is made to EP 0 231 518 B1. From DE 198 22 437 C1 it is also known to have a To combine vacuum purification with an overpressure purification.
Beim Unterdruckläutern wachsen ebenfalls die in der Schmelze vorhandenen Blasen. Das Blasenwachstum ist einmal bedingt durch das Boyle-Mariottesche Gesetz "p.V = const.", d. h. fällt der Druck p ab, so steigt das Volumen V und zum anderen dadurch, daß der Partialdruck der in den Blasen vorhandenen Gase unter den Partialdruck der Gase in der Schmelze erniedrigt wird. Ferner findet eine Diffusion der Gase aus der Schmelze in die Blasen statt. Die Blasen werden durch diese Effekte größer, steigen schneller an die Oberfläche der Schmelze auf, zerplatzen dort oder werden "abgeschröpft". Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß eine spontane Neublasenbildung der gelösten Gase an sogenannten Keimen (Wandung, Miniblasen) stattfindet, was in der Regel zu Schaum führt, der mit geeigneten Methoden bekämpft werden kann.Vacuum purification also increases those in the melt Blow. The bubble growth is due to the Boyle-Mariottesche Law "p.V = const.", D. H. if the pressure p drops, the volume V increases and on the other hand in that the partial pressure of the bubbles Gases is lowered under the partial pressure of the gases in the melt. Further the gases diffuse from the melt into the bubbles. The bubbles become larger due to these effects, rise faster to the surface of the Melt, burst there or are "skimmed off". It is also too take into account that spontaneous re-bubble formation of the dissolved gases So-called germs (wall, mini bubbles) takes place, which usually leads to Foam leads, which can be combated with suitable methods.
Es sind weitere Maßnahmen bekannt, um das Unterdruckläutern zu verbessern. So beschreibt die US 1 598 308 das sogenannte Pike-Verfahren, bei dem das Glas zunächst in einer Wanne geschmolzen und dann über einen Vorbau einer Unterdruck-Läuterkammer zugeführt wird. Um Schwankungen im Glasstand auszugleichen, ist die gesamte Läuterkammer in der Höhe verstellbar. Das geschmolzene Glas gelangt dabei über einen Steigschacht zur Läuterbank der Läuterkammer, auf der die Glasschmelze von den Blasen "befreit" wird. Nach der Läuterung wird das geschmolzene Glas über einen getrennten, zum Steigschacht beabstandet angeordneten Fallschacht der Weiterverarbeitung zugeführt.Further measures are known to improve vacuum purification. For example, US Pat. No. 1,598,308 describes the so-called Pike method, in which the Glass first melted in a tub and then over a stem one Vacuum refining chamber is supplied. For fluctuations in the glass stand to balance, the entire refining chamber is adjustable in height. The molten glass reaches the refining bench via a riser Purification chamber, on which the glass melt is "freed" from the bubbles. To of the refining, the molten glass is separated over a Falling chute of the further processing arranged at a spacing from the riser fed.
Eine Reihe von weiteren Dokumenten der Patentliteratur beschreiben Verbesserungen des Pike-Verfahrens. Hierzu seien stellvertretend die EP- Dokumente 0 939 058 A1, 1 078 891 A2, 1 044 929 A1, 0 967 179 A1 und 0 963 955 A1 genannt.Describe a number of other documents in the patent literature Pike improvements. The EP Documents 0 939 058 A1, 1 078 891 A2, 1 044 929 A1, 0 967 179 A1 and 0 963 955 A1.
Ein wesentlicher Nachteil des Pike-Anlagenkonzeptes und der Verbesserungen dazu besteht darin, daß die Länge der Läuterbank, die Läuterstrecke, nur den einfachen Abstand zwischen dem Steigschacht und dem separaten, beabstandet angeordneter Fallschacht ausnutzt.A major disadvantage of the Pike system concept and the improvements to this is that the length of the refining bench, the refining section, only the simple distance between the riser and the separate, spaced arranged chute exploits.
Es entsteht dadurch eine sperrige lange Gesamtanlage, wobei die Läuterstrecke selbst relativ kurz ist.This creates a bulky long overall system, with the refining route itself is relatively short.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von der eingangs bezeichneten Vorrichtung zum Läutern einer Glasschmelze, mit einer Unterdruck- Läuterkammer, der einen Steigschacht für die Zufuhr einer zu läuternden Glasschmelze zu einer Läuterbank der Unterdruck-Läuterkammer sowie einen Fallschacht für das Austragen der geläuterten Glasschmelze aus der Läuterbank zwecks Weiterverarbeitung zugeordnet ist, diese hinsichtlich der Läuterkammer so zu gestalten, daß eine kompakte und einfach mit geringen Verlusten beheizbare Läuterbank der Läuterkammer geschaffen werden kann.The invention is based on the object, starting from the above Device for refining a glass melt, with a vacuum Refining chamber, which is a riser for the supply of a refining Glass melt to a refining bench of the vacuum refining chamber and one Drop shaft for discharging the refined glass melt from the refining bench assigned for further processing, this with regard to the refining chamber to be designed so that a compact and simple with little loss heatable refining bench of the refining chamber can be created.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Läuterbank zwei übereinander im Abstand angeordnete Böden aufweist, mit einem unteren Boden einer umlaufenden, den Glasstand in der Läuterbank bestimmenden Außenwandung und mit einem oberen Boden, der über einen Ringraum zur Außenwandung mit dem unteren Boden in Strömungsverbindung steht, wobei ein Boden mit dem Steigschacht und der andere Boden mit dem Fallschacht in Strömungsverbindung steht.This object is achieved according to the invention in that the Refining bench has two floors one above the other, with a bottom floor of a revolving, the glass stand in the refining bench defining outer wall and with an upper floor that over a Annulus to the outer wall with the lower floor in flow connection stands, one floor with the riser and the other floor with the The chute is in flow connection.
Die Erfindung ermöglicht somit eine doppelte Nutzung der Läuterbanklänge, was sich einmal förderlich auf die Blasenentfernung auswirkt und was zum anderen eine kompakte Läuterbank bzw. Läuterkammer ermöglicht, was sich wiederum fördernd auf die Länge der Gesamtanlage auswirkt. Neben dem größeren Läuterweg wird aber auch das geläuterte Glas besser geschützt.The invention thus enables double use of the refining bench length, what is beneficial for the bladder removal and what others a compact refining bench or refining chamber enables what is in turn has a positive effect on the length of the overall system. Next to the However, the refined glass is also better protected over a longer refining path.
Diese Konzeption ermöglicht auch eine vorteilhafte Zu- und Abführung der Glasschmelze, indem für die Zufuhr und das Austragen der Glasschmelze eine Doppelrohr-Anordnung vorgesehen ist, mit einem Außenrohr, innerhalb dem radial beabstandet ein Innenrohr aufgenommen ist, wobei das Innenrohr entweder den Fallschacht und der freie radiale Raum zwischen dem Innen- und Außenrohr den Steigschacht oder das Innenrohr den Steigschacht und der radiale Raum den Fallschacht bildet. This concept also enables the supply and discharge of the Glass melt by adding a for the supply and discharge of the glass melt Double tube arrangement is provided, with an outer tube within which radially spaced an inner tube is received, the inner tube either the chute and the free radial space between the interior and Outer tube the riser or the inner tube the riser and the radial space forms the chute.
Diese Konzeption ermöglicht einen kompakten Anlagenaufbau mit kurzer Anlagenlänge und gewährleistet eine beachtliche Materialeinsparung. Ferner ist das Doppelrohrsystem mit relativ einfachen Mitteln und mit nur relativ geringen Verlusten beheizbar, indem z. B. lediglich das Außenrohr, insbesondere induktiv beheizt wird. Auch wird das Glas im Fallschacht gegen eintretende Blasen auf einfache Weise durch das Glas im Außenrohr, d. h. im Ringraum, geschützt.This concept enables a compact system structure with a short System length and ensures considerable material savings. Furthermore is the double pipe system with relatively simple means and with only relative low losses heatable by z. B. only the outer tube, in particular is heated inductively. Also the glass in the chute is against Bubbles entering easily through the glass in the outer tube, d. H. in the Annulus, protected.
Vorzugsweise ist das Innenrohr koaxial in dem Außenrohr angeordnet, um peripher möglichst gleichförmige Verhältnisse zu haben. Dies ist besonders dann gegeben, wenn der Querschnitt der Rohre kreisförmig ist.The inner tube is preferably arranged coaxially in the outer tube in order to peripherally as uniform as possible. This is special given when the cross-section of the tubes is circular.
Prinzipiell kann das Doppelrohrsystem auch so ausgebildet sein, daß der Querschnitt der Rohre vieleckig ist oder daß ein Rohr einen kreisrunden Querschnitt, das andere Rohr einen vieleckigen Querschnitt aufweist.In principle, the double pipe system can also be designed so that the Cross-section of the pipes is polygonal or that a pipe is circular Cross-section, the other tube has a polygonal cross-section.
Der Querschnitt der Läuterbank, d. h. der Querschnitt der zugehörigen Böden, kann eine unterschiedliche Konfiguration haben. Er kann beispielsweise eine Rechtecktform aufweisen, mit gedeckten Strömungskanälen an den Längsseiten, die zu den Stirnseiten führen, von wo aus die Glasschmelze auf den oberen Boden strömt.The cross section of the refining bench, i.e. H. the cross section of the associated soils, can have a different configuration. For example, it can be a Have rectangular shape, with covered flow channels on the Long sides, which lead to the end faces, from where the glass melt on the upper floor flows.
Er kann aber auch eine kreisrunde Konfiguration haben, mit zentrischen Ein- und Auslässen in den Böden, wobei auch bei dieser Konfiguration radiale Strömungskanäle für einen definierten Strömungsverlauf vorgesehen sein können.But it can also have a circular configuration, with centric inputs and outlets in the bottoms, radial also in this configuration Flow channels can be provided for a defined flow pattern can.
Die Kompaktheit der Läuterbank erlaubt auch eine kompakte und damit verlustärmere einfache Heizung, sei es elektrisch oder mit fossilen Brennstoffen.The compactness of the lauter tun also allows a compact and therefore Low-loss simple heating, be it electric or fossil Fuels.
Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben.Based on the embodiments shown in the drawings Invention described in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung den Aufbau eines aus einer Schmelzwanne gespeisten Läuteraggregats mit einem Doppelrohrsytem und einer Doppelebenen-Läuterbank, wobei der Ringraum zwischen den beiden Rohren den Steigschacht und das Innenrohr den Fallschacht bildet, Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the structure of a fed from a melting furnace refining unit with a Doppelrohrsytem and a double-level refining bench, whereby the annular space between the two tubes constituting the chute the uptake shaft and the inner tube,
Fig. 2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, wobei jedoch der Ringraum den Fallschacht und das Innenrohr den Steigschacht bildet, Fig. 2 is an illustration corresponding to FIG. 1, except that the annular space forms the riser shaft the chute and the inner tube,
Fig. 3 eine nähere Darstellung der Doppelebenen-Läuterbank nach Fig. 1, bei der der Boden der oberen Ebene zur Eintrittsseite der Schmelze hin aufsteigend geneigt ist, Fig. 3 is a more detailed illustration of double-level refining according to Fig. 1, wherein the bottom of the upper level is towards ascending inclined to the inlet side of the melt,
Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3, bei der jedoch der ebene Boden der oberen Ebene am Rande zur Eintrittsseite hin rechtwinklig hochgebogen ist, Fig. 4 is a view corresponding to FIG. 3, but in which the planar bottom of the upper level is high at the edge bent towards perpendicular to the entrance side,
Fig. 5 eine nähere Darstellung der Doppelebenen-Läuterbank nach Fig. 2 mit einem zur mittigen Schmelze-Eintrittsseite aufsteigend geneigten oberen Boden, und Fig. 5 is a detailed view of the double-level refining bench according to Fig. 2 with an upper bottom inclined ascending to the central melt inlet side, and
Fig. 6 eine Darstellung nach Fig. 5, bei der jedoch der ebene Boden der oberen Ebene zur Eintrittsseite hin rechtwinklig hochgezogen ist. Fig. 6 is an illustration of FIG. 5, but in which the flat bottom of the upper level is pulled up at right angles to the entry side.
Die Fig. 1 zeigt eine Schmelzwanne 1, in der Glas auf übliche Weise zu einer Glasschmelze 2 aufgeschmolzen wird. Der Glasstand in der Schmelzwanne ist mit "A" gekennzeichnet. Prinzipiell ist jeder Typ von Schmelzwannen einsetzbar, vorausgesetzt, daß der Schmelzwannentyp einen in weiten Grenzen veränderbaren Glasstand zuläßt. Fig. 1 shows a melting tub 1, is melted in the glass in a conventional manner to form a glass melt 2. The glass level in the melting tank is marked with "A". In principle, any type of melting furnace can be used, provided that the melting furnace type allows a glass level that can be varied within wide limits.
Das in der Schmelzwanne geschmolzene und zu läuternde Glas wird über ein Stellventil 3, eine Speiserinne 4 und einen Steigschacht einer Läuterkammer 5 zugeführt. Durch das Anheben und Absenken des Ventils 3 läßt sich der Glasstand in der Läuterkammer beeinflussen.The glass which is melted in the melting tank and is to be refined is fed to a refining chamber 5 via a control valve 3 , a feed channel 4 and a riser. The glass level in the refining chamber can be influenced by raising and lowering the valve 3 .
Für die Zufuhr der ungeläuterten Glasschmelze in die Läuterkammer 5 und für das Austragen der geläuterten Glasschmelze aus der Läuterkammer 5 sind zwei koaxiale Rohre 7 und 8 vorgesehen. In dem Ringraum 9 zwischen beiden Rohren, dem sogenannten Steigschacht, wird das ungeläuterte Glas einer, die Läuterstrecke bildende Läuterbank 10 der Läuterkammer zugeführt. Das innere Rohr 9, der sogenannte Fallschacht, dient dazu, das geläuterte, möglichst blasenfreie Glas zur Weiterverarbeitung aus der Läuterbank 10 abzuführen.Two coaxial tubes 7 and 8 are provided for supplying the unrefined glass melt into the refining chamber 5 and for discharging the refined glass melt from the refining chamber 5 . In the annular space 9 between the two pipes, the so-called riser, the unrefined glass is fed to a refining bank 10 , which forms the refining section, of the refining chamber. The inner tube 9 , the so-called chute, serves to discharge the refined glass, which is as bubble-free as possible, for further processing from the refining bench 10 .
Vorzugsweise besteht das Innenrohr 9 aus einem Refraktärmetall, insbesondere aus Molybdän. Molybdän ist kostengünstiger als Edelmetalle, z. B. Platin, stabiler bei hohen Temperaturen und korrosionsfest bei den meisten Glasarten. Aber auch andere Refraktärmetalle, wie Iridium oder Wolfram oder Edelmetalle können verwendet werden.The inner tube 9 preferably consists of a refractory metal, in particular of molybdenum. Molybdenum is less expensive than precious metals, e.g. B. platinum, more stable at high temperatures and corrosion-resistant in most types of glass. However, other refractory metals such as iridium or tungsten or noble metals can also be used.
Das Außenrohr kann aus einem Refraktärmetall, einem Edelmetall oder aus einem feuerfesten Material, insbesondere einem keramischen Material, bestehen.The outer tube can be made of a refractory metal, a noble metal or a refractory material, in particular a ceramic material, consist.
Da in der Läuterkammer Unterdruck herrscht, ist sie von einem vakuumdichten Stahlgehäuse 13 umgeben. Since there is negative pressure in the refining chamber, it is surrounded by a vacuum-tight steel housing 13 .
Da auch im Steig- und Fallschacht 8, 9 bereits Unterdruck herrscht, muß das Stahlgehäuse auch um das Doppelrohrsystem vakuumdicht gezogen werden.Since there is already negative pressure in the riser and chute 8 , 9 , the steel housing must also be pulled vacuum-tight around the double pipe system.
Damit das geschmolzene Glas nicht erstarrt bzw. zu zähflüssig wird, müssen der Steig- und der Fallschacht beheizt werden.So that the molten glass does not solidify or become too viscous, the riser and the chute are heated.
Diese Beheizung des Steig- und Fallschachtes erfolgt direkt im äußeren Rohr
7. Die Beheizarten können sein:
This rise and fall shaft is heated directly in the outer tube 7 . The types of heating can be:
- - direkte Platinbeheizung- direct platinum heating
- - induktiv beheiztes Rohr aus Mobybdän oder anderen Refraktärmetallen- Inductively heated pipe made of mobybdenum or other refractory metals
- - sonstige Strahlungsbeheizung (z. B. Mesh Heizkörper, Infrarotstrahler, Kanthalheiznadeln)- other radiant heating (e.g. mesh radiator, infrared heater, Kanthalheiznadeln)
- - oder andere Beheizungen.- or other heating.
Das beschriebene Doppelrohrsystem hat nachstehende Vorteile:
The described double pipe system has the following advantages:
- - Verzicht auf einen separaten Steig- und Fallschacht. Dadurch Einsparungen in der Beheizung, der benötigten Platinmenge (bei Wahl von Edelmetall als Rohrmaterial) bzw. Molybdänmenge, sowie bei der Gesamtanlagenlänge, beim Vakuumsystem, der Meßtechnik, usw.- No separate riser and chute. Thereby Savings in heating, the amount of platinum required (if you choose of precious metal as pipe material) or amount of molybdenum, as well as at Overall system length, for the vacuum system, measuring technology, etc.
- - Kurze Gesamatanlagenlänge möglich- Short total system length possible
- - Schutz des bereits geläuterten Glases im Fallschacht vor eintretenden neuen Blasen durch das Glas im Steigschacht- Protection of the already cleaned glass in the chute from entering new bubbles through the glass in the riser
- - Die Wärmedehnung des Innenrohres des Steig- und Fallschachtes ist unproblematisch, da es in den freien Raum der Läuterbank dehnen kann.- The thermal expansion of the inner pipe of the riser and chute is unproblematic as it will stretch into the free space of the lauter bench can.
Die Läuterbank 10 besteht aus einem Bodenteil 10a, einer peripheren Außenwandung 10b und einem Zwischenboden 10c. Sie kann eine rechteckige Konfiguration haben, aber auch kreisrund ausgebildet sein. Auch andere Konfigurationen sind denkbar.The refining bench 10 consists of a bottom part 10 a, a peripheral outer wall 10 b and an intermediate bottom 10 c. It can have a rectangular configuration, but can also be circular. Other configurations are also conceivable.
In die Läuterbank 10 wird das ungeläuterte Glas vom Steigschacht 9 mittig auf den Bodenteil 10a eingebracht. Der Glasstrom wird dann, wie durch die Pfeile dargestellt, an die Außenwandung 10b der Läuterbank geleitet, vorzugsweise über gedeckte Kanäle. Bereits in diesem Strömungsbereich haben die Blasen aufgrund des Unterdruckes die Möglichkeit zu wachsen, zu wandern.In the refining bench 10 , the unrefined glass is introduced from the riser 9 in the middle onto the bottom part 10 a. The glass stream is then, as shown by the arrows, to the outer wall 10 of the refining bank b passed, preferably through covered channels. The bubbles already have the opportunity to grow and migrate in this flow area due to the negative pressure.
Vor der Außenwandung 10b der Läuterbank tritt das unter dem Zwischenboden 10c fließende Glas aus, wird umgelenkt und gelangt auf den Zwischenboden 10c. Die Blasen treten dabei an der Oberfläche des Glasbades aus. Die Glasströme bewegen sich dann wieder zurück in Richtung Läuterbankmitte zum Fallschacht 8. Auf dieser Strecke mit freier Oberfläche werden die Blasen aus dem Glas entfernt, durch diesen Aufbau der Läuterbank ist mit Vorteil eine doppelte Nutzung der Läuterbanklänge möglich, was sich sehr förderlich auf das Entfernen der Blasen auswirkt.In front of the outer wall 10 b of the refining bench, the glass flowing under the intermediate floor 10 c emerges, is deflected and reaches the intermediate floor 10 c. The bubbles emerge from the surface of the glass bath. The glass flows then move back towards the center of the lauter tun to the chute 8 . The bubbles are removed from the glass on this stretch with a free surface; this structure of the refining bench advantageously enables double use of the refining bench length, which has a very beneficial effect on the removal of the bubbles.
Bei diesem Vorgang kann, je nach Prozeßeinstellung (Druck, Temperatur, Durchsatz), Glasschaum entstehen. Um zu vermeiden, daß dieser Schaum in den Fallschacht gezogen wird, werden in bekannter Weise geeignete Maßnahmen zur Schaumbekämpfung angewandt.Depending on the process setting (pressure, temperature, Throughput), glass foam. To avoid this foam in the chute is pulled in a known manner suitable Foam control measures applied.
Um einen möglichst variablen Glasstand in der Läuterkammer 5 fahren zu können, sind deren Seitenwände entsprechend hoch und bestehen aus Feuerfestmaterial, soweit sie mit Glas in Berührung kommen. Der einzustellende Glasstand ergibt sich aus Blasenaufstiegszeit, Geometrie der Anordnung, Temperaturen und Schaumbildungsverhalten des Glases.In order to be able to drive a glass stand that is as variable as possible in the refining chamber 5 , the side walls thereof are correspondingly high and consist of refractory material, insofar as they come into contact with glass. The glass level to be set results from the bubble rise time, geometry of the arrangement, temperatures and foaming behavior of the glass.
Die kompakte Läuterbank 10 wird fossil oder elektrisch mit bekannten einfachen Mitteln beheizt. The compact refining bench 10 is heated fossil or electrically using known simple means.
Im Anschluß an die Läuterbank 10 wird das Glas über den bereits beschriebenen Fallschacht 8 und eine sich daran anschließende Speiserinne 11 der weiteren Behandlung (Rühren, Homogenisieren, Abkühlen, Formen) zugeführt. Dabei passiert das Glas ein weiteres Stellventil 12. Beide Ventile 3 und 12 können dazu dienen, die Strömungswege bei einem Ausfall des Vakuums in der Läuterkammer 5 zu verschließen, da ansonsten das Glas aus dem Steig- bzw. Fallschacht herauslaufen und das Molybdän der Rohre der Schächte dem Luftsauerstoff ausgesetzt würde. Dies hätte eine Zerstörung der Mo-Bauteile zur Folge.Following the refining bench 10 , the glass is fed to the further treatment (stirring, homogenizing, cooling, shaping) via the chute 8 already described and an adjoining feeder 11 . The glass passes another control valve 12 . Both valves 3 and 12 can serve to close the flow paths in the event of a vacuum failure in the refining chamber 5 , since otherwise the glass would run out of the riser or fall shaft and the molybdenum of the pipes of the shafts would be exposed to atmospheric oxygen. This would result in the destruction of the Mo components.
Vorzugsweise ist das Auslaufventil mit einem Rührer 14 und einer Durchflußregelung kombiniert.The outlet valve is preferably combined with a stirrer 14 and a flow control.
Die Durchflußregelung dient als weiteres Steuerinstrument zusätzlich zum variablen Glasstand der Wanne und des angelegten Unterdrucks dazu, einen gleichbleibenden Glasstand in den nachfolgenden Anlagenteilen sicherzustellen. Der Rührer dient zum Homogenisieren des Glases.The flow control serves as a further control instrument in addition to variable glass level of the tub and the applied vacuum, one ensure a constant glass level in the following parts of the system. The stirrer is used to homogenize the glass.
Im Anschluß an das Auslaßventil 12 wird das Glas einer weiteren Bearbeitung zugeführt.Following the outlet valve 12 , the glass is fed to further processing.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bildet der Ringraum 9 den Steigschacht, der auf den unteren Boden 10a führt, und das innere Rohr 8 den Fallschacht, dessen Eintritt bündig mit dem Zwischenboden liegt.In the embodiment of FIG. 1, the annular space 9 forms the riser shaft which leads to the lower floor 10 a, and the inner tube 8 forms the chute, the entry of which lies flush with the intermediate floor.
Das Doppelrohr-System kann jedoch auch umgekehrt betrieben werden, wie in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform bildet das innere Rohr 8 den Steigschacht, der auf den oberen Zwischenboden 10c führt, und der Ringraum 9 den Fallschacht, der seinen Eintritt am unteren Boden 10a hat. Die aus dem inneren Rohr 8 austretende zu läuternde Glasschmelze gelangt so auf den oberen Zwischenboden 10c, strömt an den Stirnwänden 10b nach unten auf den unteren Boden 10a, und von dort aus in den Zwischenraum zwischen beiden Rohren 7, 8.However, the double pipe system can also be operated in reverse, as shown in FIG. 2. In this embodiment, the inner tube 8 forms the riser shaft, which leads to the upper intermediate floor 10 c, and the annular space 9, the chute, which has its entrance on the lower floor 10 a. The molten glass emerging from the inner tube 8 thus reaches the upper intermediate floor 10 c, flows down the end walls 10 b onto the lower floor 10 a, and from there into the space between the two tubes 7 , 8 .
Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 sind sowohl der untere Boden 10a als auch der Zwischenboden 10c als ebene Böden ausgebildet, die zueinander parallel verlaufen.In the two exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2, both the lower floor 10 a and the intermediate floor 10 c are designed as flat floors which run parallel to one another.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele mit anders geformten Böden, und zwar in den Fig. 3 und 4 bezogen auf die Ausführungsform nach Fig. 1 und in den Fig. 5 und 6 bezogen auf die Ausführungsform nach Fig. 2. FIGS. 3 to 6 show embodiments with differently shaped bottoms, in FIGS. 3 and 4 related to the embodiment according to FIG. 1 and in FIGS. 5 and 6 related to the embodiment of FIG. 2.
Allen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 bis 6 ist gemeinsam, daß die zu läuternde Schmelze möglichst nahe unterhalb des Glasstandes in der Läuterbank zugeführt wird, damit Blasen möglichst schnell aus der Schmelze an die Oberfläche gelangen und dort austreten können.All of the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 6 have in common that the melt to be refined is fed as close as possible below the glass level in the refining bank, so that bubbles can reach the surface as quickly as possible and exit there.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 5 wird dies durch einen geneigten oberen Zwischenboden 10c und bei den Ausführungen nach den Fig. 4 und 6 durch einen eintrittseitig am Rand rechtwinklig hochgezogenen ebenen, zum unteren Boden 10a ansonsten parallelen oberen Zwischenboden 10c erzielt.In the exemplary embodiments according to FIGS. 3 and 5, this is achieved by an inclined upper intermediate floor 10 c and in the embodiments according to FIGS. 4 and 6 by a flat upper side floor 10 c, which is otherwise parallel to the lower floor 10 a and is raised parallel to the lower floor 10 a achieved.
In den Ausführungsbeispielen sind die Rohre des Doppelrohr-Systems mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet und koaxial angeordnet.In the exemplary embodiments, the pipes of the double pipe system are included circular cross section formed and arranged coaxially.
Sie können auch andere Querschnitte aufweisen und exzentrisch angeordnet sein.They can also have other cross sections and are arranged eccentrically his.
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