DE2410763C2

DE2410763C2 - Verfahren zur Vergleichmäßigung des Temperatur-Querprofils eines in einem Speiserkanal geführten Glasstroms sowie Speiserkanal

Info

Publication number: DE2410763C2
Application number: DE2410763A
Authority: DE
Inventors: Jean Albert Chalon sur Saone Brax
Original assignee: GENERALE POUR L'EMBALLAGE PARIS FR Ste
Current assignee: GENERALE POUR L'EMBALLAGE PARIS FR Ste
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1985-02-07
Also published as: GB1452351A; ES423806A1; CH577943A5; SE399551B; FR2220480B1; NL175613B; NL7402935A; IT1009211B; NL175613C; DE2410763A1; CA1027368A; US3999972A; FR2220480A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie auf einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Speiserkanal.

Es ist bekannt, daß zwischen dem mittleren Bereich eines Stroms aus einer Glasschmelze in einem Speiserkanal und den Randzonen des Glasstroms ein ausgeprägter Temperaturgradient vorhanden ist. der sich mit der Steigerung des Arbeitstaktes der Glasverarbeitungsanlage und der damit einhergehenden schnelleren Fließgeschwindigkeit des Glasstroms erhöht. Dieses ungleiche Temperatur-Querprofil eines Glasstroms führt zu Heterogenitäten in der Glasviskosität und zu erheblichen Veränderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Schmelze sowie der daraus hergestellten Endprodukte.

Zur Vergleichmäßigung des Temperatur-Querprofils eines Glasstroms ist eine Vorrichtung bekannt (US-PS 27 67 518), welche über die Länge des Speiserkanals und zentral bezüglich des Speiserkanals angeordnete Zuführrohre für Kühlluft sowie beidseitig der Zuführrohre angeordnete Brenner aufweist. Mittels der Zuführrohre wird Kühlluft in den oberhalb des Glasstroms befindlichen Bereich des Speiserkanals zugeführt, um die erhöhten Temperaturen im zentralen Bereich des Glasstroms zu verringern. Allerdings kommt es bei einer solchen unmittelbaren Einblasung von Kühlluft in den Bereich oberhalb des Glasstroms zu einem intensiven Vermischen mit den zugeführten Brenngasen, so daß in diesem Bereich Turbulenzen entstehen, die eine kontrollierte Abkühlung bestimmter Bereiche der Glasschmelze wesentlich erschwert. Da sich kaum reproduzierbare Verhältnisse mit einer solchen Vorrichtung einstellen lassen, ist eine Regelung des Temperatur-Querprofils bei sich in der Praxis zwangsläufig ergebenden Veränderungen der Glastemperatur kaum möglich. Dies hat zur Folge, daß die bekannte Vorrichtung eine zufriedenstellende Vergleichmäßigung des Temperatur-Querprofils eines Glasstroms in einem Speiserkanal nicht zuläßt Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß infolge der zentral zugeführten und seitlich abgeführten Kühlluft eine volle Ausnutzung des Kühlvermögens des Kühlluftstroms nicht ermöglicht ist

Zur Behebung dieser Nachteile ist es bekannt (US-PS 35 82 310), den Kühlluftstrom von den Heißgasen zu trennen, indem der Kühlluftstrom einem in der Decke des Speiserkanals ausgebildeten Hohlraum zugeführt wird, um den mittleren Abschnitt der Decke des Speiserkanals geeignet abzukühlen, so daß infolge Strahlung ein Wärmeaustausch zwischen abgekühlter Decke und dem zentralen Bereich des Glasstroms ermöglicht ist. Zwar wird dadurch die Gefahr einer Vermischung zwisehen den Heißgasen und dem Kühlluftstrom verhindert; da jedoch aufgrund der hohen um Speiserkanal vorhersehenden Temperaturen die Decke des Speiserkanals mit einer entsprechenden Dicke ausbegildet und als Material für die Decke ein Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden muß, wirken sich die Kühlmaßnahmen nur zu einem geringen Prozentsatz an der dem Glasstrom gegenüberliegenden Deckenfläche aus. Ferner besitzt die bekannte Vorrichtung ein sehr träges Ansprechverhalten, so daß insbesondere bei Temperaturschwankungen im Glasstrom eine zufriedenstellende Regelung des Temperaturprofils sich nicht verwirklichen läßt. Dies führt in der Praxis dazu, daß man versucht, die Temperaturregelung über die seitlich angeordneten Brenner herbeizuführen, also vornehmlich eine Regelung über die dem Speiserkanal zugeführten Heißgase erfolgt. Die bekannte Vorrichtung ist ferner auch deswegen nachteilhaft, weil sie einen erheblichen Aufwand an Kühlleistung und Brennerleistung bedarf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine sehr genaue Vergleichmäßigung des Temperatur-Querprofils auch bei den in der Praxis auftretenden Temperaturschwankungen durch verfahrenstechnisch und vorrichtungstechnisch einfache Maßnahmen zu verwirklichen.

Für das Verfahren wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen und für die Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 enthaltenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich maßgeblich dadurch aus, daß ein Kühlluftstrom zwischen Speiserdecke und Glasstrom in Längsrichtung des Speiserkanals kanalisiert geführt wird. Überraschend hat es sich hierbei herausgestellt, daß bei einer Zufuhr von Kühlluft in Axialrichtung des Speiserkanals und damit axial zum darin geführten Glasstrom keine Vermischung der Kühlluft mit den Heißgasen in diesem Bereich auftritt, da der Kühlluftstrom am Deckenbereich haften bleibt. Dadurch kommt es zu einer sehr wirksamen Kühlung des den Glasstrom direkt gegenüberliegenden Bereichs der Decke, wodurch sich die erforderliche Kühlluftmenge wesentlich vermindern läßt. Ferner hat der axial geführte Kühlluftstrom zur Folge, daß das Kühlvermögen des Kühlluftstroms weitgend ausgenutzt werden kann. Ferner läßt sich durch den in Längsrichtung geführten Kühlluftstrom eine sehr einfache Regelschleife verwirklichen, so daß insgesamt bei nur geringer Kühlleistung eine sehr genaue Vergleichmäßigung des Temperatur-

10

15

20

Querprofils erzielt werden kann. Dabei läßt sich das Temperatur-Querprofil -auch bei den in der Praxis anfallenden Temperaturschwankungen des Glasstroms sehr exakt und feinfühlig einregeln.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß die seitlichen Randbereiche des Glasstroms zusätzlich beheitzt werden. Es handelt sich zwar hierbei um eine an sich bekannte Maßnahme, die jedoch in Verbindung mit der erfindungsgemäß vergenommenen Kühlung des mittleren Bereichs sich vorteilhaft für die angestrebte Vergleichmäßigung des Temperatur-Querprofils auswirkt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen 4 und 5 enthaltenen Merkmale.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Speiserkanal nach der Erfindung,

Fig.2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Speiserkanals,

F i g. 3 und 4 zwei Querschnitthälften durch zwei weitere Ausführungsformen des Speiserkanals, sowie

F i g. 5,6 und 7 Diagramme des Temperatur-Querprofils eines in einem Speiserkanal fließenden Glasstroms, und zwar einmal mit üblicher Querventilation, dann mit einem Kühlluftstrom in Längsrichtung und schließlich mit einem Kühlluftstrom in Längsrichtung mit zusätzlicher Aufheizung der Randzonen.

Die F i g. 1 und 2 zeigen den Speiserkanal 1, der nach außen durch eine feuerfeste Isolierschicht 2 wärmeisoliert und mit einer Decke 3 nach oben abgeschlossen ist. Die Decke 3 ist an den Seiten in an sich bekannter Weise mit Brennern 4 zur Beheizung des Glasstroms 5 in den Randzonen versehen.

Der Speiserkanal wird in Längsrichtung durch einen über den mittleren Bereich des Speiserkanals streichenden Luftstrom beaufschlagt, um die die höchste Temperatur aufweisende Mittelzone des schmelzflüssigen Glasstroms zu kühlen. Der in Längsrichtung geführte Kühlluftstrom bleibt hierbei an der Decke haften, die somit entsprechend abgekühlt wird und ihrerseits eine Abkühlung der mittleren Zone des Glasstroms bewirkt.

Um den Kühlluftstrom entsprechend zu lenken, weist die Decke 3 zwei sich in Richtung auf das Glas 5 erstrekkende und im wesentlichen symmetrisch zur mittleren Längsebene des Speiserkanals angeordnete Vorsprünge 6 auf. In der Zeichnung erscheinen diese Vorsprünge 6 als einstückig mit der Decke. Jedoch können sie auch aus einem getrennten feuerfesten Element bestehen, das mit der Decke fest verbunden sein kann. Die Vorsprünge 6 unterteilen die Decke 3 in drei voneinander getrennte Kammern, von denen die mittlere Kammer als Kühlluftkanal dient, während die seitlichen Kammern 8 mit Rückstrahlflächen ausgebildet sind und der Gaskonvektion dienen, um die Randbereiche der Glasschmelze aufzuheizen.

Wie bereits erwähnt, kann es vorteilhaft sein, die Anordnung durch Heizvorrichtungen zu ergänzen, die in der Sohle des Speiserkanals 1 in der Nachbarschaft ihrer Seitenwände angeordnet sind. Diese Heizvorrichtungen können zum Beispie! in einer Ausnehmung 10 in der Sohle des Speiserkanals angeordnete Heizwiderstände 9 (F i g. 3) oder ein seitlich in einer Kammer 12 angeordneter Brenner 11 sein (F i g. 4).

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen Temperatur-Querprofile eines Glasstroms. Sie beziehen sich auf einen Speiserkanal von 7.5 ni Länge mit einer Breite im oberen Teil von

30

35

40

45

50 660 mm, deren Tagesdurchsatz an Glas 40 t beträgt. In den Zeichnungen sind die Abmessungen des Speiserkanals in mm angegeben. Die Figuren zeigen die Verteilung der Temperaturen T in ° C von der einen Randzone des Speiserkanals zu ihrer anderen und im gleichen Abstand von deren Enden. Bei der bekannten Ventilation in Querrichtung (F i g. 5) beträgt die Temperatur des Glases am Eingang des Speiserkanals etw.-\ 1250⁰C, während sie am Ausgang des Speiserkanals auf zwischen 1120°C und 1050"C abgesunken ist. Aus Fig.5 ist ersichtlich, daß die Temperaturen auf der Hälfte des Speiserkanals in der Mitte bei 1165°C und an den Rändern bei 1130 bzw. 1150°C liegen. Nach Fig. 6 beträgt die Temperatur bei einem in Längsrichtung geführten Kühlluftstrom ohne zusätzliche Beheizung in den Randzonen in der Mittelzone etwa U65°C und am Rand etwa 1150° C. Nach Fig. 7 beträgt die Temperatur bei längsgefürtem Kühlluftstrom und zusätzlicher Beheizung vom Boden her in der Mitte 1170 °C und in den Randzonen 1168⁰C bzw. 1165°C, was zeigt, daß praktisch kein Temperaturgradient mehr vorhanden ist.

Wie bereits angegeben, bewirkt die Homogenisierung der Temperatur des Glases auch eine Homogenisierung seiner physikalischen Eigenschaften. Zur besseren Veranschaulichung der Vorteile der erfindungsgemäßen Speiserkanäle sind HomogenisierungsvergleichsversiiChe durchgeführt worden, und zwar jeweils mit Glas am Ausgang eines bekannten Speiserkanals (Fig.5), am Ausgang eines Speiserkanals mit längsgeführtem Kühlluftstrom (F i g. 6) und am Ausgang eines Speiserkanals mit längsgeführtem Kühlluftstrom und seitlicher Beheizung der Randzonen (F i g. 7).

Zur quantitativen Bestimmung der Homogenität des Glases bedient man sich zweckmäßig eines bekannten Verfahrens, welches darin besteht, auf optischem Wege die durch heterogene Zonen in dem vorher entspannten Glas hervorgerufenen Spannungen zu messen. Man verwendet zu diesem Zweck einen Babinet-Kompensator, der durch ein Prüfstück hindurchtretendes polarisiertes Licht sammelt. Das Prüfstück ist beispielsweise ein aus einer Flasche herausgeschnittener Ring mit einer Höhe von 1 cm. Um die beim Entspannen verbliebenen Restspannungen zu beseitigen, ist der Ring offen. Die Beobachtungen erfolgen vom Rand des Prüfstücks aus. Als Homogenitätskriterien werden das Ausdehnungsmaximum in der Außenoberfläche des Ringes und die (angrenzenden) absoluten Spannungsmaxima in dem Prüfstück zugrundegelegt. Die Ergebnisse werden in mm-Abweichung des Babinet-Kompensators angegeben; bei der von der Anmelderin verwendeten Vorrichtung entspricht eine Abweichung von 1 mm einer optischen Verschiebung von 113 nm, d. h. einer Kühlspannung von etwa 45 kg/cm².

Die Versuche hatten folgende Ergebnisse:

1. Glastransport in einem bekannten Speiserkanal mit Querventilation:

60

65

a) Außenoberfläche:
Ausdehnung =

Verdichtung =

b) Absolute Maxima:

0,35 mm

(40 nm optische

Verschiebung

0.60 min

(68 nm optische

Verschiebung)

Ausdehnung = 0,60 mm

(68 nm optische

Verschiebung) Verdichtung = 0,75 mm

(85 nm optische

Verschiebung)

(Absolute 5

Angrenzung) = 1,40 mm (158 nm)

Diese Daten entsprechen einer Homogenität der Klassifikation »handelsüblich«.

10

2. Glastransport in einem Speiserkanal mit längsgeführtem Kühlluftstrom ohne Beheizung der Randzonen:

a) Außenoberfläche: 15 Ausdehnung = 0,20 mm (23 nm) Verdichtung = 0,30 mm (34 nm)

b) Absolute Maxima:
Ausdehnung = 0,30 mm (34 nm) Verdichtung = 0,40 mm (45 nm) 20 (Absolute

Angrenzung) = 0,70 mm (79 nm)

Auch diese Daten entsprechen einer Homogenität der Klassifikation »handelsüblich«. ■ 25

3. Glastransport in einem Speiserkanal mit längsgeführtem Kühlluftstrom und Zusatzbeheizung in den Randzonen:

30

a) Außenoberfläche:
Ausdehnung = 0,0
Verdichtung = 0,2 mm (22 nm)

b) Absolute Maxima:

Ausdehnung = 0,0 35

Verdichtung = 0,20 mm (22 nm)

(Absolute

Angrenzung) = 0,20 mm (23 nm)

Diese Homogenität ist in wirtschaftlicher Hinsicht als 40 vollkommen zu bezeichnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

45

50

55

60 %

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vergleichmäßigung des Tempera tur-Querprofils eines in einem Speiserkanal geführten Glasstroms in einer Glasver-arbeitungsanlage durch Kühlung des mittleren Bereichs des schmelzflüssigen Glases, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlluftstrom kanalisiert in Längsrichtung des Speiserkanals zwischen Speiserdecke und Glasstrom geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Randbereiche des Glasstroms zusatzlich beheitzt werden.

3. Speiserkanal zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Decke (3) in Deckenlängsrichtung ein nach unten zum Glasstrom (5) offener Kühlluftkana! (7) ausgebildet ist

4. Speiserkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke (3) in drei Längskammern aufgeteilt ist, von denen die mittlere Kammer den Kühlluftkanal (7) bildet und die seitlichen Kammern (8) Rückstrahlflächen bilden.

5. Speiserkanal nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke (3) zwei gegen die Oberfläche des Glasstromes (5) gerichtete, in Längsrichtung des Speiserkanals angeordnete Vorsprünge (6) aufweist, welche den Kühlluftkanal (7) von den beiden seitlichen Kammern abtrennt.