DE2535937A1

DE2535937A1 - Verfahren zum homogenisieren und/oder laeutern von glas und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2535937A1
Application number: DE19752535937
Authority: DE
Inventors: Edmond Francois Chevallier; Jean Marc Pierre Fenouillet; Rene Mattmueller
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1974-08-14
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1976-02-26
Also published as: GB1514317A; FR2281902A1; NO141749B; NL177682C; DE2535937C2; SE413397B; ES440243A1; CH595291A5; CA1073213A; JPS5837255B2; NO141749C; AT366014B; NL7509629A; IT1041566B; LU73202A1; FR2281902B1; NO752828L; DK368075A; SE7509072L; BE832408A

Description

4β90 Harne, 8000 MQndien 40,

FrelllgrathstraBe 19 _n« ι ■__ λ u Rohr ""'"""

uipi.-ing. h. m. oanr p_at.-Anw.

I»«L-Anw. H«rrm«nn-Tt.._i|»pohl DiPl.-PIWS. Eduard ΒθίΖΐθΓ Fernsprecher: 36 30 11

Fernsprecher: 51013 ^r * 36 3012

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ^³⁰¹³

Telegrammanschrift: Telegrammanschrift:

Bahrpatente Kerne _ EAI^Jf XA^Iw* LT E Babetzpat München

Tel ex 08 229 853 253o90 / Telex 5215360

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	12	.6.1S79	.Pr.
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Saint-Gobain Industries

62, Bd. Victor Hugo

92209 Neuilly-sur-Seine/Frankreich

Verfahren zum Homogenisieren und/oder Läutern von Glas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Homogenisieren und/oder Läutern von Glas, das es gestattet, eine Glasschmelze zu erzielen, deren Qualität den üblichen Anforderungen der Glasindustrie unter den beachtlichen Bedingungen der Geschwindigkeit und der Biegsamkeit genügt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Sie gestattet z.B. eine Verkürzung der gesamten Fabrikationszeit der geläuterten Glasschmelze ausgehend von den verglasbaren Ausgangsmaterialien bis zur Formgebung auf eine Dauer in der Größenordnung einer Stunde. Das erfindungsgemäße Verfahren beschleunigt insbesondere das Homogenisieren und Läutern des Glases und speziell die Beseitigung der Gemengepartikel bzw. des Ungeschmolzenen

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und. der Gasblasen, die im allgemeinen die HauptTaktoren für die Begrenzung der Verarbeitungsgeschwindigkeit der industriell verwendbaren Gläser darstellen und gewöhnlich zu Verweilzeiten von 24 h oder darüber führen.

Das erfindungsgetnäße Verfahren zum Homogenisieren und/ oder Läutern von Glas zeichnet sich dadurch aus, daß man die zu behandelnde Rohglasmasse bis auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um ihre scheinbare Viskosität 1000 Poise nicht übersteigen zu lassen, daß man das Schaumen dieser geschmolzenen Masse in seiner Gesamtheit hervorruft, wobei dieses Schäumen einem Expansionswert von wenigstens i,5 und vorzugsweise zwischen 2 und 3 entspricht, und daß man die Viskosität unter 1000 Poise bis zum Zusammenfallen des Schaums und der anschließenden Resorption der Blasen hält.

Um das Schäumen zu erzielen, kann man in die zu behandelnde Glasmasse ein oder mehrere gaserzeugende Mittel einbringou, d.h., Substanzen, die dazu neigen, bei der erwünschten Temperatur Gas freizusetzen. In der Praxis ist die Vorwendung herkömmlicher Läuterungsmittel, wie z.B. des Natriumsulfats, unter diesem Gesichtspunkt bei der Durchführung des Verfahrens besonders gut, denn sie führt wie bei den klassischen Verfahren zur Gewinnung eines Glases guter optischer Qualität* In der Tat geben solche Läuterungsmittel im Bereich der den oben erwähnten Viskositäten entsprechenden Temperaturen Anlaß zur Bildung von Gasblasen im Glasinneren und, nach dem Eliminieren des größten Gasanteils, zur Resorption der Blasen, die beim Abkühlen des Glases weiter vorhanden sind.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es zur Erzielung intensiven und vollständigen Schäumens der Glasmasse angebracht, sie einer raschen und so gleichmäßig wie möglich durchgeführten Erhitzung in der Größenordnung von 20 C/min oder darüber zu unterwerfen. Ein solches Ergebnis kann mit verschiedenen Mitteln bzw. Maßnahmen, gegebenenfalls auch in Kombination, erzielt werden, die sogar in der Masse selbst wirken können, wie z.B. Eintauchbrenner und elektrische Heizung durch eingetauchte Widerstände, durch direkten Joule-Effekt und/oder Hochfrequenzxnduktxon usw.

Bei einem diskontinuierlichen S. hnielzvorgang kommt der Einsatz dieser starken Heizmittel in dem Augenblick zum Tragen, wo die Glasmasse den zuvor definierten Zustand erreicht, d. h., noch einen hohen Gehalt an festen oder gasförmigen Keimen und einen zum Auslösen einer Expansion durch Schäumen von wenigstens 1,5 ausreichenden Gehalt an Schäummitteln enthält, wobei diese Heizmittel wirken können, bis dieses Ausmaß an Expansion "von wenigstens 1,5 und bevorzugt über 2 erzielt wird. Dann hält man die so erreichte Temperatur bis zum*Absinken des Schaums, was im allgemeinen nicht langer als 15 bis 20 min dauert*

Bei einer kontinuierlichen Ausführungsform der Erfindung, insbesondere unter- dem Gesichtspunkt der Verarbeitung geläuterter Glasschmelze, wendet man Heizmittel an, die der Glaepaste ähnlich sind, wobei ihre Aufeinanderfolge in der zuvot* definierten Zeit also einer räumlichen Staffelung entspricht, in Beziehung zur Weggeschwindigkeit der gerade behandelten Glasmasse entlang deren Arbeitsweg.

Bei solchen kontinuierlichen Fabrikationseinrichtungen ist es wichtig, gegen die Arbeitsrichtung und umgekehrt bevor-

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-I₁-

zugte Strömungen zu vermeiden, wie beispielsweise die häufig vorkommenden Strömungen thermischen Ursprungs oder die absichtlich erzeugten Strömungen in den üblich^ti Schmelzöfen, denn diese Strömungen neigen beim erfindungsgenmßen Verfahren zum Mischen der sich in unterschiedlichein Verarbeitungszustand befindenden Glasmassen. Um diese unervfünschten Strömungen zu vermeiden, kann man z.B. Stauscheiben, Sperren, Flaschenhalsverengungen oder sogar Kaskaden entlang dem von der Glasmasse im Verlauf der Behandlung zurückgelegten Arbeitsweg einsetzen, wobei so die Schwerkraft eine entscheidende Rolle für den Vorschub dieser Masse spielen kann.

Von Vorteil ist es, daß die Breite des Kanals, in welchem der Schmelzfluß fließt, gering ist in bezug auf seine Länge, wobei das Verhältnis zwischen beiden ζ·Β_Λ in der Größenordnung 1/5 und sogar noch kleiner sein kann,.

Unter diesem Aspekt ist ein weiterer Parameter, der gleichfalls eine Rolle spielen kann, die Dicke des in Bewegung befindlichen Glasflusses.

In dem später· wiedergegebenen Beispiel schwankt die Höhe des Glases in dem Kanal zwischen k und 7 cm* Höhen von 10 bis 20 cm oder sogar darüber können durchaus in bedeutenderen Anlagen in dem Maße angebracht sein, wo die Höhe der Wände des Kanals ausreicht, um die vollständige gewünschte Expansion zu ermöglichen und wo es gelingt, die Rückströmungen zu vermeiden.

Es wurde nun gefunden, und dies ist ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß es von Vorteil ist, daß, damit das Schäumen gleichzeitig in der gesamten Dicke der Glasmasse auftritt, diese einen hohen Anteil an Keimen

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enthält, die dieses Schäumen zu induzieren vermögen, wie beispielsweise feste Teilchen Ungeschmolzenen oder kleine Gasblasen. Die Zugabe von externen Keimen, z.B. in Form von Scherben und insbesondere gefärbten Scherben, kann angewandt werden,aber bezüglich der üblichen Glasläuterungsverfahren muß unterstrichen werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren,da es die Anwesenheit gaserzeugender Mittel und von Schäumke ien in der zu behandelnden Glasmasse erfordert, besonders gut auf eine Glaspaste von sehr zusammengedrängtem Verarbeitungsmaß anwendbar ist. Man hat tatsächlich beobachtet, daß Steinchen einer Größe in der Grossenordnung von 1 bis 2 mm, die vom Kalkstein und vom Dolomit herstammen, die in der in die Läuterwanne eingebrachten Paste vorhanden sind, am Ende der etwa 15 min, die die gesamte Schäumphase dauert, vollständig digeriert sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also nicht dem Einsatz einer Glaspaste hcher Qualität unterwox-fen und ermöglicht im Gegenteil die Verwendung von Schmelzmitteln in erhöhter Ausbeute, die in der Glasindustrie nicht üblich sind, wobei eine geringe Verweildauer der Masse erreicht wird 5 auch hieraus ergeben sich Vorteile,

Zur Herstellung eines erfindungsgernäßen Glases wird im übrigen empfohlen, die eingesetzten verglasbaren Ausgangsmaterialien zu agglomerieren* Dieses Agglomerieren ermöglicht ein Vorerhitzen der Ausgangsstoffe vor dem eigentlichen Schmelzen, das in vorteilhafter i/eise durch einen zugleich intensiven und kurzen Wärmeübergang durchgeführt wird, wobei jedenfalls die Temperatur der oben genannten Ausgangsmaterialien unter der Schäumtemperatur gehalten wird. Diese Maßnahme ermöglicht es, einen erhöhten Anteil an Ungeschmolzenem und an Gasblasen in der glasigen Masso zu erhalten, die der nachfolgenden Stufe des vollständigen Schäu-nens zugeführt wird. Dieses rasche Erhitzen der agglomerierten Ausgangsmaterialien kann mit verschiedenen Mitteln erreicht werden, insbesondere, indem man die

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granulierten Stoffe der Einwirkung erhitzter Gase kontrollierter Temperatur aussetzt, die mit hoher Geschwindigkeit geführt werden und ein großes Austauschvermögen besitzen. Die Körnchen können gegebenenfalls direkt in die Gasströme eingebracht werden, aber zudem ist es, um die Gasgeschwindigkeit im Verhältnis zu den zu erhitzenden Materialien auf ein Maximum zu steigern, von Vorteil, dii,se in langsamem Fluß und in dünner Schicht zu halten. Praktisch wird dies erreicht, indem man die heißen Gase in im wesentlichen senkrechter Richtung gegen.eine geneigte Fläche leitet, auf die die. Granulate fallen. An diese Fläche heftet sich leicht eine Schicht der Körnchen und wird so sehr rasch (in einer Zeit in der Größenordnung von einigen Minuten) in den Zustand einer Glaspaste, wie sie weiter oben definiert ist, überführt, die besonders geeignet ist, der Behandlung totalen Schäumens zu unterliegen. Die Fläche, auf der das Schmelzen in dünner Schicht erfolgt, kann die Inntmwandung eines Zyklonofens, eine mit einer Rakel zum Entfernen der Glaspaste verbundene Drehtrommel oder eine geneigte Fläche sein, auf der die Glaspaste nach Maßgabe seiner Bildung fließt. Die Fließgeschwindigkeit kann man durch die Neigung dieser Fläche, durch die Temperatur, die die Viskosität der Paste und folglich die Haftung der Teilchen an dieser Fläche beeinflußt, sowie auch durch die Orientierung und/oder die Konzentration der Gasströme regulieren*

Das nachfolgende, nur zur Veraiischauiichung, nicht zur Begrenzung dienende Beispiel erläutert im einzelnen die Erfindung, sowohl was das Verfahren als auch die Vorrichtung zu seiner Durchführung betrifft.

Die Vorrichtung ist in den nachstehend beschriebenen Figuren dargestellt, dabei zeigt:

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Fig. 1 eine schetnatische Ansicht, teilweise im Längs
schnitt, der gesamten Vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der

Fig. 3 eine Draufsicht einer Ausführungsform des
Läuterungskarials und

Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV der
Fig. 3.

Beispiel

Die in Fig, I dargestellte Vorrichtung umfaßt im wesentlichen einen Kanal 1, in welchem die geschmolzene glasige
Masse in der Fig. von rechts nach links fließt und die für
die Erfindung charakteristische Schäumung und die Abtrennung des homogenisierten oder geläuterten geschmolzenen Glases
erfährt♦

Der* Läuterkanal ist gleichfalls in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Er besteht aus einem Rinnenauslauf 1 aus einem Platin- 10 % Rhodium-Blech von einer Stärke von 0,7 mm. Die Länge ist 1,5 m» die Breite ebenso wie die Tief e 15 cm. Dieser
Rinnenauslauf trägt an seinen beiden Enden Anschlüsse 2, die einen elektrischen Strom anzulegen gestatten, der von einem Wechselstromgenerator 3 geliefert wird, dessen Spannung von 0 bis 10 V regulierbar ist, um eine Leistung von 25 kVA
(2500 A maximal) erreichen zu können. Die Anschlüsse 2 sind Platin/Rhodiumplatten von 10 mm Stärke, 20 cm Länge und 10 cm Höhe. Sie sind zwischen zwei Backen 4 aus Kupfer eingeklemmt, die durch einen nicht dargestellten Wasserkreislauf gekühlt werden und an denen die Stromzufuhrsammeischienen 5 angebracht sind. Der Rinnenauslauf trägt an seinem unteren Ende

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ein Glasschmelze-Abzugsrohr 6, das am Boden des Rinnenauslaufs angebracht ist und durch einen Platin/Rhodium-Widerstand 7, aufgewickelt auf ein isolierendes, das Rohr 6 umgebendes Rohr, erhitzt wird. Ein Absperrglied 8 mit Nadelventil aus rhodiniertem Platin ermöglicht ein graduelles Schließen des unteren Endes des Rohres 6. Nahe und oberhalb der Abzugsöffnung ist im Rinnenauslauf eine Sperre 9 ebenfalls aus rhodiniertem Platin, fest verbunden mit den Wandungen des Rinnenauslaufs vorgesehen, wodurch eine freie Durchtrittsöffnung 9a von nur 20 mm Höhe am Boden des Rinnenauslaufs freigelassen wird. Am anderen Ende des Rinnenauslaufs ist ein Tauchwiderstand 10 vorgesehen, der von einer rhodinierten Platinplatte einer Stärke von 0,7 mm und einer Breite von 20 cm gebildet wird und U-Form aufweist, um sich in etwa dem Innenprofil des Rinnenauslaufs anzupassen. Der untere Teil dieses Tauchwiderstands ist durch regelmäßig verteilte Löcher perforiert, deren Abmessungen so berechnet sind, daß der Durchgang des elektrischen Stroms im Schnitt um 25 % reduziert wird, um die verteilte elektrische Leistung zu lokalisieren und auch das Durcheinanderrühren der Glasmasse im* Verlauf des Schäumens zu verbessern. Der Tauchwiderstand 10 wird mit einem elektrischen Strom aus einem Wechselstromgenerator 11 mit regulierbarer Spannung von 2 bis 3 V und einer Leistung von 5 IcVA gespeist (Fig. 2). Der gesamte Läuterkanal 1 ist umgeben von einer wärmedämmenden Umhüllung 12-12a aus mit nicht verschlossenen Isolierziegeln gefütterten Alumxniumoxxdplatten, was eine kontrollierte Wärmeableitung ermöglicht, um die Temperaturkurve des Materials über die Länge des Kanals zu beherrschen. Der Läuterkanal 1 wird an seinem oberen Ende mit in dem Schmelzofen 13 gebildeter Glaspaste über ein Verbindungsstück Ik mit einem geneigten Teilstück 15 beschickt. Der Boden l6 des Schmelzofens ist ebenfalls ge-

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neigt. Stahlrohre 17 durchqueren die Böden 15 und l6 senkrecht zur Symmetrieebene der Vorrichtung. Diese Rohre v/erden von Kühlflüssigkeiten unterschiedlichen Durchsatzes durchströmt, um die Temperatur der Böden zu regeln. Die Deckengewölbe 13 und 19 der Verbindung l4 bzw. des Ofens 13 sind mit Isolierplatte^ abgedeckt. Der Ofen 13 Uüd die Verbindung lk werden einerseits durch Brenner 20, die das Deckengewölbe durchkreuzen und senkrecht zu den Böden, denen sie entsprechen, orientiert sind und andererseits durch Brenner 21, die den unteren Teil des Kamins 22 des Ofens durchkreuzen und so gerichtet sind, daß ihre Flammen auf die Fallzone des körnigen verglasbaren Materials, das auf den Boden l6 durch den Kamin 22 gebracht wird, konvergieren, erhitzt. Die Brenner sind von dem Typ, der gemeinhin als "Intensivbrenner" bezeichnet wird, d.h. in welchem die Gasaustrittsgeschwindigkeit über der Abbrenngeschwindigkeit des verwendeten Brennstoffgemischs liegt und in welchem die Flamme an die in dem Gewölbe eingerichtete Brennkammer "angehängt" ist. Diese Brenner können beispielsweise mit einem Gemisch aus Propan, Luft und/oder Sauerstoff aus einem (nicht dargestellten) Mischer mit einer Leistungsfähigkeit von 600.000 cal/h beschickt werden. Die Flammen schlagen durch den Kamin 22, führen von unten nach oben durch einen Wärmeaustauscher 23» in welchem sich im Gegenstrora aufgrund der Schwerkraft das zuvor agglomerierte verglasbare Gemisch bewegt. Die im V7ärmeaustauscher thermisch erschöpften Gase ebenso wie die direkter Herkunft aus dem Kamin 22 über die Nebenleitung 24 werden in einen Entstauberzyklon 25 geleitet. Der Umlauf dieser Gase und ihr Ableiten nach außen hin werden durch den Ventilator 26 sichergestellt. Der Wärmeaustauscher 23 besteht aus feuerfestem Stahl und weist, wie aus der Fig. ersichtlich, eine Doppelwand auf, in welcher sich ein wärmedämmendes Material in Pulverform, wie z.B. Kieselgur, befindet. Das Einbringen der verglasbaren, agglomerierten und im Wärmeaustauscher vorerhitzten Ausgangsmaterialien in den Ofen erfolgt durch

ö ü 9 8 0 9 / 0 '". 0 7

60	kg
8,5
14,5	kg
5,5	kg
6,3	kg
20,2	kg

einen Trommelverteiler 27, dessen Rotationsgeschwindi.o;-keit die Beschickung des Ofens zu regeln erlaubt.

Nachfolgend wird beispielhaft der Ablauf eines Glasschmelz- und Läutervorgangs in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung beschrieben. Bei diesem Schmelzvorgang verwendet man als verglasbare Ausgangsmaterialien ein in einer Strangpresse agglomeriertes Material, die kleine Zylinderkörper (Würstchen) von 7 nun Durchmesser aus kompaktiertem Material liefert. Die Zusammensetzung der verglasbaren Materialbeschickung für 90 kg erzeugtes Glas ist wie folgt:

Sand (250 yum)

Kalkstein (100 um)

Dolomit <d 1 mm

Feldspat (5OO

dichtes Natriumcarbonat

50 ?oige NaOH-Lauge

feines Natriumsulfat 0,9 kg

Solche Körnchen können nach dem Trocknen durch Passieren eines ventilierten elektrischen Trockenofens bei 250 C gegen Feuchtigkeit geschützt ohne weitere besondere Vorsichtsmaßnahmen gelagert werden. Der Wärmeaustauscher 23 wird an seinem oberen Teil mit kalten Körnern beschickt, die sich bei ihrem schwerkraftbedxngten Fortbewegen nach und nach bis auf eine Temperatur zwischen 5OO und 6OO C in Höhe der Verteilertrommel 27 erhitzen. Gleichzeitig werden die Gase, die in den Wärmeaustauscher mit einer durch Verdünnen mit kalter Luft, die durch die Öffnung 28 eingespeist wird, auf 750 C einregulierten Temperatur gelangen, dem Zyklon 25 mit einer Temperatur in der Größenordnung von 200 °C zugeführt. Die vom Verteiler 27 eingespeisten Körnchen fallen direkt auf den Boden l6 im Bereich der konvergierenden Brenner 21. Sie wandeln sich rasch in eine glasartige Paste um, die

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am Boden l6 haftet und auf diesem mit einer mittleren Geschwindigkeit in der Größenordnung von 10 cm/min weiterkriecht; die Temperatur der Paste erreicht 13OO C, wenn sie an den Boden 15 gelangt, der die Aufgabe hat, sie aufgrund seiner stärkeren Neigung und ohne besonderes Erhitzen bis zum Eingang in den Läuterkanal 1 sehr rasch weiter zu befördern. Die Korrosions- und Erosionserscheinungen der Böden 15 und l6 werden durch die Begrenzung der Temperatur der Oberfläche der Böden auf etwa 8OO C durch Umlauf von Kühlflüssigkeit .in den Rohren 17 vernachlässigbar. Dagegen, liegt die Temperatur der Kuppen dieser Bereiche des Ofens in der Größenordnung von l45O C. Vom Eintritt in den Läuterkanal 1 an wird die Glaspaste einer raschen Erhitzung durch Konduktion und Konvektion durch Berührung einerseits mit dem Boden und den Seitenwandungen des Rinnenauslaufs und andererseits mit dem Eintauchwiderstand 10 ausgesetzt, dessen Temperaturniveau bei etwa 1530 C gehalten wird. Nur beispielsweise kann erwähnt werden, daß für einen Glasdurchsatz von 52 kg/h die im Rinnenauslauf aufgewandte elektrische Leistung 20 kVA und 4 IcVA im Eintauchwiderstand ist. Dank dieser kolossalen Erhitzung der Glaspaate vom Überschreiten des Eintauchwiderstands 10 an beobachtet man als Folge des Schäumens ein Aufblähen der Masse derart, daß die Dicke der Pastenschicht von etwa 4 cm oberhalb des Eintauchwiderstands 13 bis Ik cm unterhalb beträgt. Eine bis. auf den Boden des Rinnenauslaufs hin durchgeführte Sondferung unmittelbar unterhalb des Eintauchwideretands 10 ermöglicht den Nachweis, daß die glasartige Masse in ihrer Gesamtheit in den Schaumzustand überführt wurde. Für eine Temperatur in der Größenordnung von 1520 °C unterhalb des Eintauchwiderstands 10 erhält man einen über eine Länge von etwa 1 m praktisch konstanten Blähwert durch Schäumung, wobei diese Länge einer Verweildauer von etwa 15 min entspricht, dann fällt der Schaum über einen Bereich

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— ^H 2 —

von Io bis 15 cm sehr rasch zusammen und die Glasmasse nimmt in Höhe de- erre 9, wo die Temperatur nicht höher als etwa 1^50 °C ist, das Aussehen eines vollständig geläuterten Glases an. Das geläuterte Glas, das unter der Absperrung hindurchgeführt wird, wird durch das Rohr 6 abgezogen, dessen Durchsatz, geregelt durch den Hahn 8, es ermöglicht, die Substanzhöhe in dem Rinnenauslauf konstant zu halten. .

Bei dem vorsiehend beschrieb-enen Beispiel verstreichen nur etwa 30*min zwischen dem Augenblick, in welchem ein vorerhitztes Teilchen auf den Boden 16 des Schmelzofens fällt und dem Augenblick, wo das diesem entsprechende geläuterte Glas durch das Rohr 6 gezogen wird.

Es konnte festgestellt werden, daß die oben beschriebene Vorrichtung in der Lage ist, ohne ihre Abmessungen zu ändern, höhere Mengen an geläutertem Glas zu liefern, z.B. 100 kg/h, unter dem Vorbehalt der Verminderung des Ausmaßes des Schäumens. Hierzu wird für die gleiche Zusammensetzung der verglasbaren Masse die Menge an feinem, in das ver"gla8bare Gemisch eingebrachtem Natriumsulfat auf 0,7 kg/ 100 kg Glaserzeugnis reduziert. Unter diesen Bedingungen konnte die Anfangshöhe der Paste vor dem Eintauchwiderstand 10 bis auf 7 cm gebracht werden, wobei die nach der totalen Expansion erreichte Maximalhöhe in der Größenordnung von lk cm blieb, was einem Expansionsfaktor von 2 entspricht.

Es bleibt zu bemerken, daß unabhängig von der gewählten Technik (diskontinuierlich oder kontinuierlich) für einen Zyklus vorgegebenen Temperaturanstiegs-und ein vorgegebenes verglasbares Gemisch insbesondere mit einem identischen Natriumsulfatgehalt die Dauer der Läuterung praktisch unverändert bleibt. Auch wurde gefunden, daß das Schäumen durch

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ι ς ■"' ς Q

mechanische Einwirkung, wie man sie s.B. mit einem Ultraschallgenerator hervorrufen kann, begonnen oder verstärkt werden kann.

Das Schäumen der Glaspaste in seiner gesamten Masse, das das wesentliche Merkmal der Erfindung darstallt, ist nie zuvor als die Beschleunigung des Vorgangs des Schmälzens, Läuterns und Homogenisierens von geschmolzenem Glas ermöglichend vorgeschlagen worden. Es kann auf sehr verschiedene Glaszusammensetzungen angewandt werden und ermöglicht so bei deren Verarbeitung einen erheblichen Zeitgewinn, Energieersparnis und Flexibilität der Durchführung*

Die nachfolgenden Tabellen gehen Beispiele der Verarbeitung von 5 Gläsern des laufenden Typs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Tabelle I zeigt die Analyse dieser Gläser, ausgedrückt in Gewichtsprozent an Oxiden; das Glas Nr* 1 ist kein anderes als das, dessen Schmelzen im vorstehenden Beispiel beschrieben wurde.

Die Tabelle II liefert die gewichtsmäßige Zusammensetzung von 5 verglasbaren, zur Gewinnung der fraglichen Gläser geeigneten Gemischen.

Die Tabelle III zeigt die Eigenheiten der Behandlung von einem Stadium rohen Schmelzens des Mittels an.

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-Ik-

Tabelle I

Zusammensetzung der Gläser

Glas Nr.	1	73	2	3	4	5
Oxide		1
• SiO₂	70,7	-	,3	29,5	56,0	63,0
Al₂O₃	1,3	O	,2	2,4	0,05	2,95
^Fe2°3	-	O		-	-	0,25
CaO	10,3	-	,5	0,17	0,05	7,35
MgO	3,3	4	,25	-	-	3,10
BaO	-	2		-	0,15	2,5
Na₂O	l4,o	-	.0-	1,45	4,20	14,1
- ^K2°	0,3	17	,55	-	11,0	0,8
PbO	-	-		48,9	27,4	-
B₂O₃	-	-	,3	16,55	-	5,9
Sb₂O₃	-		0,7		-
As₂O	-		-	Of7	-

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Tabelle II

Verglasbare Gemische

Glas Nr.	1	22,5	2	3	4	5
Bestandteile
Sand	67,0	72,2	26,65	56,3	56,1
Kalkstein	9,47	-	-	-	-
Dolomit	l6,2	1,45	-	-	13,6
Feldspat	6,13	-	-	-	-
Phonolith	-	-	-	-	12,4
Kaolin	-	3,2	6,35	-	_
Natriumcarbonat	7,58	-	1,5	6,65	19,65
Kaliumcarbonat	-	2,35	-	16,15	-
Bariumcarbonat	-	-	-	0,2	3,25
Bleioxid (PbO)	-	-	49,0	28,0	-
Borsäure	-	12,7	30,0
Borax	-	15,65	-	-	_
Rasorit	-	-	-	-	5,6
gebrannter Colemanit -	-	-	-	8,55
50 %lge NaOH	_		OT

Natriumsulfat

Natriumnitrat

Kaliumchlorid

Antimontrioxid

Arsentrioxid

0,5 1,5

1.5

1,0

2,0

1,3

Jedes dieser obigen Mittel eignet sich zum Agglomerieren

nach dem Kalt-Walz- und Vorbrennverfahren der FR PS 2 I50 227,

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Tabelle III

Merkmale der Behandlung

Glas Nr.

Vorschmelztemperatür (⁰C)

Aufheizgeschwindig- 25 keit zur Expansion (⁰C/to±n.>

Expansionsendtetn- l4OO peratur C C)

Expansionsverhalt- 5 nis

Expansionsdauer bis
zum Klarwerden(min) 10

Klartemperatur (⁰C) 1520

i4oo 1050 1250 1300

25

2-3

35

1450 llOO 1300 1430

2-3

15 8 5 4 1550 1260 i48o 1480

Die Pig· 3 und 4 zeigen einen Läuterhafen, in welchem das Glae dttrch direkten Joule-Effekt erhitzt wird; bei Verwendung von Molybdinelektroden bietet sich dieser Hafen nicht für die Verarbeitung von Gläsern wie z.B. der Bleigläser der Beispiele 3 ttnd 4 an, aber er bietet den Vorteil einer wirtschaftlicheren Durchführung als zuvor.

Dieser Hafen besteht aus einem Kanal 30 refraktären Materials, dessen rechtwinkliger Querschnitt Innenabmessungen in der Größenordnung von 25 cm hatj seine Lange liegt in der Größenordnung von 2 in j sein unterer Teil weist eine Verengung 31 auf, die den Boden 32 um etwa 5 era anhebt und die Breite auf einige Zentimeter zurückführt, um das Glas bis zur Austritts-Öffnung 33 zu fahren, wobei die toten Winkel vermieden wer-

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den, die Stagnationsbereiche schaffen können.

Das den Boden und die Wandungen des Kanals 30 sowie die (nicht dargestellte) Kuppe bildende Material ist von üblicherweise in herkömmlichen Glasschmelzofen verwendeter Art, d.h. ein Elektroschmelzmaterial auf der Grundlage von Aluminium-Zirkon-Oxid. Ein Mantel 3^ aus Platten oder Ziegeln eines leichten refraktären Materials sorgt für Wärmeisolierung. Das Erhitzen des durch den Kanal fliessenden Glases und die Regulierung seiner Temperatur werden durch 6 Paar Elektroden E bis E^ sichergestellt, die aus Platten von 3 cm Breite bestehen, welche symmetrisch zur Kanalachse angeordnet und entlang den Seitenkanten verteilt sind, wie dies die Pig. zeigt. Jedes dieser Elektrodenpaare ist mit einer unabhängigen, regelbaren Stromquelle verbunden ·

Die Elektrodenstromzuführungen aus Molybdän durchlaufen waagrecht die Kanalwandungen und ermöglichen eine genaue Anordnung der Elektroden in Querrichtung.

Die Dicke des Glases über der Austrittsöffnung 53 ist ausreichend, um die Elektroden ganz einzutauchen, so daß sie auf diese Weise gegen Oxidation geschützt sind; die Stromzuführungen schützt man, indem man ihre erhitzten Teile in eine reduzierende Atmosphäre taucht, die beispielsweise aus Stadtgas besteht·

Das Glas kann frei um die Elektroden entlang dem Boden und den Seitenwandungen herumfließen. Die Passage des Stroms von einer Elektrode zur anderen ruft also eine aktive Wärmekonvektion hervor, die für die Homogenisierung der geschmolzenen Masse in Querrichtung und für die Unterdrückung jedes wesentlichen Längsstroms günstig ist. Daraus folgt eine

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gleichförmige Fließbewegung der Glasmasse der Art, die
unter dem Namen "Piston"-Fluß bekannt ist. Verschiedene Temperaturmessungen wurden an den auf der Zeichnung mit T bis T markierten Stellen durchgeführt.

Die Tabelle IV zeigt die Merkmale der Stromzufuhr sowie Einsatzbedingungen für die Ausführung einer Läuterungsoperation, ähnlich der des obigen Beispiels, das heißt, wobei die Glaspaste, die bei der vorläufigen Schmelzung der Zusammensetzung Nr, 1 anfällt, am Punkt T₁ in das
Becken bei einer Temperatur in der Größenordnung von
1250 bis 13OO C mit einem Durchsatz von etwa 50 kg/h
abgelenkt wird.

	Tabelle	IV	2	^E3	E* Tj* E₄ E₅	6
						60
Stromzufuhr- Einrichtungen	1	20	6	6 6	100
Nenncharakteristik:		80	60	60 60
. Leistung (kVA)	20	25O	100	100 100
. Spannung (V)	30				0
. Stromstärke (A)	.250
Bedingungen für einen Durchsatz von 50 kg/h:		10	3	3 1
(Glas Nr.1)
• zugeführte Leistung (kVA)	10	^T3		T₅ T₆ Ί
• Temperatur!		λ -f c? e? r\	w e» p· r\
- Heßpunkte
- Werte (°C)	1250 „._,

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Claims

PATENTANS PRUCHE

ίI))Verfahren zum Homogenisieren und/oder Läutern von Glas, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Erhitzen der zu behandelnden geschmolzenen Glasmasse auf eine solche Temperatur, daß ihre Viskosität 1000 Poise nicht überschreitet, dieses Material" in seiner gesamten Masse mit einem E*xpansionsverhältnis von 1,5 oder darüber, bevorzugt zwischen 2 und 3, schäumt und die Viskosität des Materials auf Werten unter 1000 Poise bis zum Senken dee Schaums und zur Gewinnung des von Blasen befreiten, erhaltenen Glases hält·
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schäumen durch einen Gehalt der behandelten Glasmas se an einem oder mehreren Schäummitteln, d.h. bei der Temperatur ein Gas freisetzenden Mitteln, erfolgt.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wenigstens ein Schäummittel eine Arsen-, Antimon-, •Schwefel- oder Halogenverbindung als in Glas lösliches Läuterungsmittel verwendet wird.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bie 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Temperatursteigerung der zu behandelnden Glasmasse zur Senkung seiner Viskosität unter 1000 Poise mit einer Steigerungsrate von wenigstens 20°C/ min erfolgt.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schäumbehandlung unterworfene

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Glasmasse insbesondere feste oder gasförmige, das Schäumen begünstigende, in der gesamten Glasmasse in einer Konzentration von VO3
Keime enthält.

tration von vorzugsweise über 10 Keimen pro cm verteilte
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löslichkeit des schaumbildenden Gases in der Glasschmelze bei fallender Glastemperatur steigt.

7) Verfahren nach Anspruch 5» -dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schäumen unterworfene und feste oder gasförmige Keime enthaltende Glasmasse durch rasches Schmelzen des verglasbaren Gemische, bevorzugt in einem Zeitraum von weniger als 10 min und unter homogenem Erhitzen durch die gesamte Masse hindurch hergestellt wird.

8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein agglomeriertes verglasbares Gemisch in Form von Granulji, Kugeln, Kügelchen, Plättchen oder dergleichen, was ein rasches Erhitzen begünstigt und die Trennung der verglasbaren Stoffe im Schmelzverlauf verhindert, verwendet wird.

9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Schicht der agglomerierten, verglasbaren Ausgangsmaterialien im Verlauf des ersten Schraelzens in der Größenordnung der kleinsten Abmessung der diesem Schmelzen unterworfenen agglomerierten Teilchen liegt,

10) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,, daß der Vorschub der geschmolzenen Glasmasse von einem Ende zum anderen der Vorrichtung praktisch frei von Rückströmungen erfolgt.

11) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß das behandelte verglasbare Gemisch in Form von Körnern von 0,5 bis 1 cm Durchmesser und einer Länge zwischen 1 und 5 cm, erhalten aus folgenden Rohstoffen:

Sand (250 um) 60,0kg

Kalkstein (100 um) 8,5 kg

Dolomit (<1 mm) l4,5 kg

Feldspat (500 um) 5,5 kg

dichtes Natrium- 6 8 Ice·

carbonat " *

50'^ige NaOH 20,2 kg

feines Natrium- _{n Q} ,

sulfat ^ü»^{9 KS}

verwendet wird, wobei dieses verglasbare Gemisch in etwa 6 min auf 1300 °C erhitzt wird, dann von 1300 auf 1500°C mit einer Steigerungsrate von 30 °C/min, wobei sich die Glaspaste völlig frei über die gesamte Höhe zu Schaum ausdehnen kann, und wobei die Temperatur für weitere 10 min bei etwa 1500 C gehalten wir«
läuterte Glas abgezogen wird.

bei etwa 1500 C gehalten wird, bevor das angefallene ge-

12) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einem engen, praktisch waagrechten, elektrisch aufgeheizten Kanal (l, 30) dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in seinem in Fließrichtung vorderen Teil Zuführeinrichtungen für die Glaspaste (13) und in die behandelte Glasmasse eingetauchte, zur Sicherstellung einer Temperatursteigerung dieser Masse von wenigstens 20 C/min befähigte elektrische überhitzer (lO, E., E₂) aufweist.

13) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtungen für die Glaspaste aus einem Ofen (13) zum Grobschmelzen in dünner Schicht und einem Kanal mit stark geneigtem, mit Intensivbrennern (20, 21), die

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direkt auf den Boden gerichtet sind, ausgestattetem Boden (l6, 15) bestehen.

l(t) Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (ΐΛ) des Schmelzofens mit einem Speisebehälter mit agglomeriertem Glasausgangsgemisch verbunden ist und ein Teil (21) seiner Brenner in Richtung auf die Fallzone dieses Ausgangsgemischs in dein Kanal konvergieren.

15) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis l4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Beheizen und Überhitzen des waagrechten Kanals (30) während der Bearbeitung vollständig in der Glaspaste eingetauchte Molybdanelektroden (E. bis Eg) und in einem bestimmten Abstand entlang den Seitenwandungen des Kanals angeordnet sind*

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