DE1769848B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen, Schmelzen oder Erweichen von Stoffen in disperser Form zur Herstellung von dichtem oder porösem Quarzgut, Quarzglas oder Glas - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen, Schmelzen oder Erweichen von Stoffen in disperser Form zur Herstellung von dichtem oder porösem Quarzgut, Quarzglas oder GlasInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen, Schmelzen oder Erweichen von Stoffen in disperser F"orm
zur Herstellung von dichtem oder porösem Quarzgut, Quarzglas oder Glas.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Erhitzen, Schmelzen oder Erweichen von Stoffen in disperser Form zur Herstellung von
dichtem oder porösem Quarzgut, Quarzglas oder Glas für die Weiterverarbeitung zu Form körpern, die eine
glasige, kristalline oder teilweise kristalline Struktur
aufweisen.
Außer den bekannten und bereits vorgeschlagenen Flammenschmelz- und Wirbelschichtverfahren, bei
denen die Wärme durch Strahlung, Leitung und Kon-■ vektion von der Flamme bzw. heißen Gasen auf das
in kompakter oder disperser Form vorliegende Schmelzgut übertragen wird, wurde unter anderem ein
weiteres Verfahren zum Erhitzen von Nicht- oder Halbleitern vorgeschlagen.
ι Bei diesem Verfahren erfolgt die Wärmeabgabe an
das zu erhitzende Gut durch in der Schmelzvorrichtung befindliche Stoffe, deren Schmelzpunkt über dem
des zu schmelzenden Gutes liegt. Die Erhitzung der wärmeabgebenden Stoffe kann hierbei durch Ver-•
brennungshitze oder Induktion erfolgen.
Für die Herstellung von porösen Stoffen, zum Beispiel Schaumglas, wurden bereits Verfahren und Vorrichtungen
zu deren Durchführung vorgeschlagen, bei denen ein Gemisch von Glaspulver und Schaumbildungsmitteln
von hitzebeständigen Formen aufgenommen wird und diese in einem Ofen eine Anheiz-,
Sinter- und Abkühlungszone unmittelbar aufeinanderfolgend durchlaufen. In der Sinterzone werden
durch die Schaumbildungsmittel Gase abgegeben, die von dem erweichten Olas in Form von Gasbläschen
eingeschlossen werden.
Weiterhin wurde zur Herstellung von Schaumglas ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen,
nach denen bereits geschmolzenes und ungeläutertes Glas von niedriger Viskosität durch ein Rührwerk
durchgerührt und mit der Ofenatmosphäre vermischt und dadurch schaumartig aufgelockert wird. Zusätzlich
können während des Durchrührens noch Gase in die Schmelze cingeblasen werden, die zumindest die
gleiche Temperatur haben müssen wie die Glasschmelze.
Bei weiteren Verfahren und Vorrichtungen, bei denen die porösen, glasartigen und glasigen Stoffe infolge
des Durchrührens der Grundglasschmelze und des Einblasens von erhitzten Gasen in diese hergestellt
werden, sind gleichfalls zusätzliche Schmelzvorrichtungen mi'; entsprechenden Rührwerken sowie Vorwärmgeräte
für die einzublasenden Gase erforderlich. In jedem Falle muß gegenüber dem Glasschmelzprozeß·
ein zusätzlicher und damit nicht rentabler Aufwand betrieben werden, wobei grundsätzlich keine
kontinuierliche Fertigungsmöglichkeit gegeben ist.
Zweck der Erfindung ist es, die Herstellung von Quarzgut, Quarzglas oder Glas in dichter oder poröser
Form wirtschaftlicher zu gestalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Verfahren zum Erhitzen, Schmelzen
oder Erweichen von Stoffen in disperser Form und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung, insbesondere
für die Herstellung von Quarzgut, Quarzglas oder Glas zu schaffen, wobei außerdem noch die kontinuierliche
Herstellung von dichten oder porösen Formstoffen aus diesen Materialien gegeben sein soll.
Bei hohen Temperaturen soii ein maximaler Durchsatz bzw. eine maximale spezifische Schmelzleistung
und damit ein hoher thermischer Wirkungsgrad erreicht werden.
Gleichzeitig soll bei der hohen thermischen Belastung
der Schmelzvorrichtung eine minimale Abnutzung des feuerfesten Materials erfolgen und bei stationären
Bedingungen die Strömungen des Wärmeträgers und des Schmelzgutes gerichtet sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,
daß ein zu erhitzendes, zu schmelzendes oder zu erweichendes Gut in disperser Form von oben oder unten
in ein schmelzflüssiges Metall, eine Metallegierung oder einen anderen geeigneten Wärmeträger eingeleitet
wird und das genannte Gut diesen Wärmeträger, bedingt durch den Auftrieb oder die Schwerkraft, vertikal
von unten nach oben oder umgekehrt durchläuft. Der Wärmeträger wird induktiv, elektrisch, durch
Verbrennungswärme oder durch eine Kombination dieser Erwärmungsarten erhitzt, wobei er Wärme an
das zu erhitzende, zu schmelzende oder zu erweichende Gut abgibt, dieses erhitzt, schmilzt oder erweicht
und dieses sich dann über oder unter dem Wärmeträger
absetzt.
Zum Zwecke der Herstellung von porösen Produkten werden im Falle der Aufwärtsbewegung des zu
erhitzenden, zu schmelzenden oder zu erweichenden Gutes diesem entweder gasbildende Stoffe, die bei
hohen Temperaturen Gase abscheiden, beigegeben oder die Gase ausgenutzt, die das in den Wärmeträger
eingeleitete Gut beim Erhitzen, Schmelzen oder Erweichen selbst abgibt. Die so frei werdenden Gase
wandern in Form von Gasbläschen durch den entsprechenden Wärmeträger und setzen sich zusammen mit
dem erhitzten, geschmolzenen oder erweichten Gut über diesem ab.
Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn an Stelle der gasbildenden Stoffe oder zusätzlich zu diesen Gase
in den Wärmeträger eingeleitet werden.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung
erforderlich, bei der sich ein induktiv, elektrisch, durch Verbrennungswärme oder einer Kombination
dieser Erwärmungsarten erhitzter Wärmeträger in einem feuerfesten und gegen den Wärmeträger widerstandsfähigen
Behälter befindet. Der Behälter ist an seiner unteren Öffnung mit einem Verschlußteil, in
dem eine oder mehrere Eingabevorrichtungen angeordnet sind, und an seiner oberen Öffnung mit einem
Sammelgefäß verbunden. Die Anordnung kann entsprechend den Bedingungen auch umgekehrt gewählt
werden. In dem Falle, in dem sich der Verschlußteil an der unteren Öffnung des Behälters befindet,
sind zum Zwecke der Herstellung von porösen Produkten in diesem ein oder mehrere Dispergatoren
angeordnet.
Wird das erhitzte, geschmolzene oder erweichte Gut, das sich über dem Wärmeträger absetzt, durch
direkte Widerslandsbeheizung weiterverarbeitet, so dient der Wärmeträger als Elektrode, wobei die Gegenelektroden
in ein oder mehreren Weiterverarbeitungsvorrichtungen angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung haben den Vorteil, daß
durch den Wärmeträger, der das zu erhitzende, zu schmelzende oder zu erweichende und in disperser
Form vorliegende Gut allseitig umgibt, eine maximale Wärmeübergangsfiäche erreicht wird. Der induktiv,
elektrisch, durch Verbrennungswärme oder eine Kombination dieser Erwärmungsarten erhitzte Wärmeträger
gibt seine Wärme unmittelbar an das zu erhitzende, zu schmelzende oder zu erweichende Gut
ab, was einen maximalen Wärmewirkungsgrad sowie eine hohe Schmelzleistung zur Folge hat.
Begünstigt wird dies noch durch die kompakte, verhältnismäßig kleine Vorrichtung, die eine kleine Außenoberfläche
und damit eine sehr geringe Wärmeabstrahlung besitzt, sowie die günstigen Strömungsverhältnisse
in der Vorrichtung.
Die Kompaktheit der Vorrichtung ermöglicht es auch, daß das Erhitzen, Schmelzen oder Erweichen
unter Druck, Vakuum oder Schutzgas durchgeführt werden kann.
Dadurch, daß das zu erhitzende, zu schmelzende oder zu erweichende Gut nur in einem oberen oder
unteren Sammelgefäß mit dem feuerfesten Material direkt in Berührung kommt, nicht aber mit dem feuerfesten
Material des Behälters im Bereich der höchsten Temperaturen, ist dieses im wesentlichen nur dem
Verschleiß unterworfen. Ein Reparieren bzw. Auswechseln dieses Teiles der Vorrichtung ist in kürzester
Zeit möglich.
Insgesamt gesehen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zu dessen
Durchführung bei hohen Temperaturen ein rationelles und kontinuierliches Herstellen von erhitztem, geschmolzenem
oder erweichtem, glasförmigem, teilweise oder ganz kristallisiertem Gut in dichter oder
poröser Form und dessen kontinuierliche Weiterverarbeitung, wobei die Qualität der Endprodukte verbessert
wird.
Dadurch, daß es möglich ist, den für das betreffende, zu bearbeitende Gut geeigneten Wärmeträger
durch entsprechend im Sammelgefäß oder Verschlußteil angeordnete Öffnungen schnell auszuwechseln, ist
ein Umrüsten der gesamten Vorrichtung und damit deren Umstellung auf ein anderes zu bearbeitendes
Gut in kürzester Zeit möglich.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorderansicht einer Erhitzungs-, Schmelz- oder Erweichungsvorrichtung
für Quarzgut, Quarzglas oder Glas,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Verschlußteils der Erhitzungs-, Schmelz- oder Erweichungsvorrichtung
nach Fig. 1,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Weiterverarbeitungsteils der Erhitzungs-, Schmelz- oder Erweichungsvorrichtung
nach Fig. 1.
Entsprechend Fig. 1 wird ein zylinderförmiger Behälter 1 von einer Wärmeisolationsschicht 2 und einem
Mantel 3 umgeben. Der zylinderförmige Behälter 1 ist an seiner unteren Öffnung 6 mit einem
Verschlußteil 8, in dem eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 9 angeordnet sind, und an seiner oberen
öffnung 5 mit einem Sammelbehälter 7 verbunden.
In dem zylinderförmigen Behälter 1 befindet sich ein Wärmeträger 4, der durch eine Induktionswicklung
12, die um die gesamte Vorrichtung herum angeordnet ist, erwärmt wird. Durch eine entsprechende
Anordnung der Induktionswicklung 12 kann innerhalb des Wärmeträgers 4 ein bestimmtes Temperaturgefälle
erreicht werden.
Das zu erhitzende, zu schmelzende oder zu erweichende Gut 10 wird mittels der Eingabevorrichtungen
9 dem induktiv erhitzten Wärmeträger 4 zugeführt, wo es, bedingt durch den Auftrieb, diesen
nahezu vertikal von unten nach oben durchwandert.
Der Wärmeträger 4 gibt seine Wärme an das zu erhitzende, zu schmelzende oder zu erweichende Gut
10 üb, wodurch dieses erhitzt, geschmolzen oder erweicht
wird. Das erhitzte, geschmolzene oder erweichte Gut 11 setzt sich oberhalb des Wärmeträgers
4 in einem Sammelbehälter 7 ab. Durch eine weitere Induktionswicklung 12' wird das erhitzte, geschmolzene
oder erweichte Gut 11 zusätzlich erhitzt,
so dall es in Form eines Stranges 15, eines Rohres unter zusätzlicher Anbringung einer Luftcinblasvorrichtung
oder eines scheibenförmigen Profils über eine Formvorrichtung 13 in Verbindung mit einer Kühlvorrichtung
14 aus dem Sammelbehälter 7 kontinuierlich abgezogen werden kann.
In Fig. 2 ist im Vergleich zu Fig. 1 ein verändertes
Verschlußteil 8 dargestellt, bei dem zusätzlich zu den Eingabevorrichtungen 9 ein Dispergator 16 angeordnet
ist. Mittels des Dispergators 16 wird dem Wärmeträger 4 Luft oder ein anderes Gas 17 in fein verteilter
Form zugeführt, welches den Wärmeträger 4 von unten nach oben durchwandert und sich zusammen mit
dem erhitzten, geschmolzenen oder erweichten Gut 11 als poröse Masse im Sammelbehälter 7 absetzt.
Gleichzeitig kann aber auch das zu erhitzende, zu schmelzende oder zu erweichende Gut 10 beim
Durchwanderndes Wärmeträgers 4 selbst Gase abgeben oder das vorgenannte Gut 10 mit gasbildendcn
Stoffen, die bei hohen Temperaturen Gase abscheiden, vermengt sein, wobei sich alle in den Wärmeträger
4 gelangenden Gase 17 so verhalten, wie das eingangs dieses Ausführungsbeispiels auf Grund der
Wirkung des Auftriebes dargelegt wurde.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Sammelbehälters 7 in Verbindung mit Weiterverarbeitungsvorrichtungen
19 dargestellt, bei der das sich im Sammelbehälter 7 abgesetzte gechmolzene Gut 11
über eine oder mehrere Kanten 18 in dünner Schicht in eine oder mehrere Weiterverarbeitungsvorrichtungen
19 läuft und dabei direkt widerstandsbeheizt wird. Zu diesem Zwecke dient der Wärmeträger 4 als Elek
trode. Die Gegenclcktroden 20 befinden sich in der Weiterverarbeitungsvorrichtungen 19.
Die Läuterung wird durch intensives Erhitzen ar den Kanten 18, an denen das abgesetzte und ge·
schmolzcne Gut 11 nur in dünner Schicht vorhander ist, durchgeführt.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 zylinderförmiger Behälter
2 Wärnieisolationsschicht
3 Mantel
4 schmelzflüssiges Metall, Metallegierung odci anderer geeigneter Wärmeträger (Wärmeträger)
5 obere Öffnung
6 untere Öffnung
7 Sammelbehälter
8 Verschlußteil
9 Eingabevorrichtung
10 zu erhitzendes, zu schmelzendes oder zu crwci
chendcs Gut (dargestellt durch Pfeile)
11 erhitztes, geschmolzenes oder erweichtes Gu
J^,} Induktionswicklung
13 Formvorrichtung
14 Kühlvorrichtung
15 Strang
16 Dispergator
17 zugeführte oder vom Gut abgegebene Gase
18 Kante
19 Weiterverarbeitungseinrichtung
20 Gegenelektrode
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Erhitzen, Schmelzen oder Erweichen von Stoffen in disperser Form zur Herstellung
von dichtem oder porösem Quarzgut, Quarzglas oder Glas für die kontinuierliche Weiterverarbeitung
zu Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu erhitzendes, zu schmelzendes oder zu erweichendes Gut (10) in
disperser Form von oben oder unten in <:inen geeigneten Wärmeträger (4) eingeleitet wird und das
genannte Gut (10) diesen Wärmeträger (4), bedingt durch den Auftrieb oder die Schwerkraft,
vertikal nach oben oder unten durchläuft, wobei der Wärmeträger (4) Wärme an das zu erhitzende,
zu schmelzende oder zu erweichende Gut (10) abgibt und daß sich das so erhitzte geschmolzene
oder erweichte Gut anschließend über der Oberfläche oder unter dem unteren Spiegel des Wärmeträgers
(4) absetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wärmeträger (4) zusätzlich
Gas (17) durch einen oder mehrere Dispergatoren (16) eingeblasen wird, welches in Form von
Gasbläschen (17) durch den Wärmeträger (4) hindurchwandert und sich zusammen mit dem erhitzten,
geschmolzenen oder erweichten Gut (11) am oberen Ende des Wärmeträgers (4) absetzt und
eine poröse Masse bildet.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sich ein Wärmeträger (4) in einem feuerfesten und gegen diesen Wärmeträger (4) widerstandsfähigen
Behälter (1) befindet, an dessen unterer Öffnung (6) ein Verschlußteil (8), in dem
sich ein oder mehrere Eingabevorrichtungen (9) befinden und an dessen oberer öffnung (5) ein
Sammelbehälter (7) oder umgekehrt angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem an der unteren Öffnung
(6) des Behälters (1) angeordneten Verschlußteil (8) ein oder mehrere Dispergatoren angeordnet
sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterverarbeitung des erhitzten,
geschmolzenen oder erweichten Gutes (11) mit Hilfe einer direkten Widerstandsbeheizung
erfolgt, wobei der Wärmeträger (4) als Elektrode dient und die Gegenelektrode (20) in ein
oder mehreren Weiterverarbeitungseinrichtungen (18) angeordnet sind.
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| US2261022A (en) * | 1937-12-24 | 1941-10-28 | Pittsburgh Plate Glass Co | Manufacture of vesicular glass |
| BE478423A (de) * | 1943-01-04 | |||
| GB573326A (en) * | 1943-11-24 | 1945-11-15 | Henry Dreyfus | Improvements relating to the extrusion of fused filament-forming compositions |
| FR1125471A (fr) * | 1955-03-08 | 1956-10-31 | Procédé de moulage de feuilles de matières fusibles | |
| US3353940A (en) * | 1965-05-07 | 1967-11-21 | Selas Corp Of America | Method of forming glass beads in a molten metal bath |
-
1968
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Also Published As
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