DE2814250C2

DE2814250C2 -

Info

Publication number: DE2814250C2
Application number: DE2814250A
Authority: DE
Inventors: Eugenio Negroni; Roberto Mailand/Milano It Negroni
Original assignee: Individual
Current assignee: For Fornital Progetti Srl Generale Prog Soc
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1987-06-25
Also published as: JPS5415920A; FR2386492A1; FR2386492B1; DE2814250A1; IT1078437B; BE861372A; US4213753A; GB1597286A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Muffelofen zum Schmelzen von Glas, der als Wannenofen aus Steinen aus feuerfestem Material ausgebildet ist.

Bei den Glasschmelz-Öfen haben außer den baulichen die thermischen Faktoren ausschlaggebende Bedeutung, und zwar in bezug auf die Wärmemenge, welche erforderlich ist, um die kalte Masse (Glasbruch und feste Bestandteile zur Herstellung des Glases) von der Eintritts-Außentemperatur auf die Innentemperatur der Schmelzwanne sowie auf Schmelztemperatur zu bringen; ferner ist die vom aus dem Ofen entnommenen Glas mitgeführte Wärmemenge, die von der Kuppel und den Wänden abgeleitete Wärmemenge (also von den Stützen), die von den Wänden der dem Ofen zugeordneten Wiedergewinnungs- oder Regenerierungs-Kammern zerstreuten Wärmemenge und die vom Abgas zum Kamin mitgenommene Wärmemenge zu beachten.

Zur Erzielung eines Glases gleichmäßiger Zusammensetzung und einheitlicher physikalischer Eigenschaften ist es erforderlich, daß die in der Schmelzwanne des Ofens vorhandene verglasbare Mischung in ihrer gesamten Masse geschmolzen sein muß, also sowohl an der Oberfläche als auch in der Tiefe (auf der Sohle) der Schmelzwanne.

Der Oberbau der Wannenöfen zur Glasschmelze, wie bisher bekannt, besteht aus Blöcken aus feuerfestem Material, gewöhnlich auf der Basis von Silicaten, deren Oberflächen glatt und gleichmäßig sind: daher besitzen sowohl die Gewölbebogen als auch die Stützen fortlaufend glatte Oberflächen. Aus einer derartigen Ausbildung ergibt sich ein beträchtlicher Nachteil in thermischer Hinsicht für diese Öfen, eine Minderleistung aufgrund der geringen Rückstrahlfläche der Wände und Stützpfeiler.

Um diese Mängel zu beheben, wurde zu einem stetig gesteigerten Verbrauch in thermischer Energie Zuflucht genommen, was allgemein durch einen im Ofen mittels Brennern verbrannten Brennstoff geschah. Auch in diesem Fall wurde keine zufriedenstellenden Ergebnisse erhalten, da an der Oberfläche der geschmolzenen oder schmelzenden Masse eine zu hohe Temperatur vorhanden war und dabei eine ebenso zu niedrige Temperatur im Innern der Masse selbst.

Um die an die im Schmelzzustand befindliche Masse abgegebene Wärme zu steigern, werden üblicherweise im Innern der Schmelzwanne Elektroden großer Abmessungen, beispielsweise mit 35 mm durchmesser und 2 m Länge eingesetzt, welche in das Schmelzbad eingetaucht werden, umd dasselbe zu erhitzen und damit die Homogenität und die Raffinierung des Glases zu steigern; diese ergibt jedoch einen hohen Aufwand an elektrischer Energie und große Anlagekosten.

Gemäß einem anderen allgemein benutzten Verfahren wird Druckluft unter einem Druck von 3 bis 3,5 bar im Bodenbereich der Schmelzwanne eingeblasen; diese Luft soll die kalten Glasschichten umwälzen und sie nach oben treiben und damit zur größeren Homogenität und Raffinierung der Glasmasse beitragen. Auf alle Fälle sind die Öfen bekannter Gattung nicht zufriedenstellend, da sie einen großen Energieaufwand erfordern und nicht die Herstellung eines Glases von einwandfreier, homogener Zusammensetzung und physikalischen Merkmalen ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen nach dem aus der US-PS 16 39 657 bekannten Oberbegriff des Patentanspruches 1 aufgebauten Muffelofen dahingehend zu verbesern, daß er durch besondere Oberflächenprofilierung seiner feuerfesten Blöcke eine vergrößerte Wärme-Abstrahlfläche aufweist, die eine einwandfreie Schmelzausführung bei geringem Energieaufwand und produktionssteigernder und somit wirtschaftlicher Arbeitsweise ergibt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Muffelofen zum Schmelzen von Glas dadurch gelöst, daß die Vertiefungen der Blöcke pyramiden- oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind und mit ihrem größten Querschnitt zur innenraumseitigen Gewölbe-Oberfläche hin gerichtet sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Aufgabenlösung stellen die Merkmale in den Unteransprüchen dar.

In bevorzugter Ausführungsform hat der Muffelofen ein Ofenoberteil, welches sich aus einem Gewölbe und Seitenwandungen zusammensetzt, das oberhalb der Schmelzlage liegt und aus den erfindungsgemäßen Blöcken besteht oder mit diesen Blöcken innenseitig ausgekleidet ist.

Dieser, mit den erfindungsgemäßen, oberflächenprofilierten Blöcken versehene Schmelzofen zeigt besondere Vorteile in bezug auf die einwandfreie Schmelzausführung bei geringem Energieaufwand und wirtschaftlicher Arbeitsweise.

Zur besseren Veranschaulichung und zum einwandfreien Verständnis wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen in kontinuierlichem Durchlauf arbeiten den Glas-Schmelzofen;

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt durch denselben Schmelzofen;

Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Teilbereich des Schmelzofens;

Fig. 4 eine Vorderansicht einer Muffel des Schmelzofens;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch dieselbe Muffel gemäß Schnittlinie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Muffel des Schmelzofens in weiterer Ausführung;

Fig. 7 einen Längsschnitt durch dieselbe Muffel entsprechend der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Innenraum profils des Schmelzofens mit den erfindungs gemäßen Muffeln;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Innenraum profiles des Schmelzofens mit bisher üblichen Muffeln.

Der erfindungsgemäße Muffelofen zum Schmelzen von Glas, ist als Wannenofen ausgeführt; in Fig. 1 ist die Schmelzwanne 1 in schematischer Darstellung gezeigt und diese Schmelzwanne 1 hat eine Beschickungsstation 2 für den einzubringenden Glasbruch und die Zusammenstellung aus den festen, zur Herstellung des Glases benutzten Stoffen, also die verglasbare Mischung, und eine im Abstand zur Beschickungsstation 2 angeordnete Entleerungs öffnung 3, aus der das geschmolzene Glas entnommen und in eine Abstehkammer gelangt, aus welcher es dann zur Weiterverarbeitung entnommen wird.

Dieser Muffelofen arbeitet im kontinuierlichen Durchlauf.

Die Schmelzwanne 1 ist durch einen Boden 4 und seitliche Stützwände 5 begrenzt. Auf diesen seitlichen Stützwänden 5 lagern Seitenwandungen 6, welche ein Gewölbe 7 tragen. Seitenwandungen 6 und Gewölbe 7 bilden das Ofenoberteil, welches oberhalb der Wanne 1 liegt.

Während bei den Schmelzöfen herkömmlicher Art die zum Ofeninnenraum 1 gerichteten Oberflächen des Gewölbes 7 und der Seitenwandungen 6 größtenteils glatt und gleich mäßig sind, weisen dieselben Oberflächen gemäß der vorlie genden Erfindung eine durch Vertiefungen 9, 13, 15 und Erhöhungen 10, 14, 16 gebildete Profilierung auf, durch welche eine stark vergrößerte Wärme-Abstrahlfläche an den Seitenwandungen 6 und dem Gewölbe 7 erreicht wird.

Um diese Profilierung, die in bevorzugter Weise bienen wabenartig ausgeführt ist, zu erhalten, weist mindestens das Gewölbe 7 feuerfeste Blöcke 8, 12 mit profilierter Oberfläche auf; weiterhin ist es bevorzugt, die Seiten wandungen 6 ebenfalls aus derarigen Blöcken zu bilden.

Jeder Block 8, 12 ist mit einer oder mehreren Vertiefungen 9, 13, 15 ausgestattet, die pyramidenstumpf- oder kegel stumpfförmig ausgebildet sind und mit ihrem größten Querschnitt zur innenraumseitigen Oberfläche des Gewölbes 7 und der Seitenwandungen 6 zeigen. Diese Vertiefungen können die verschiedensten Grundformen haben, wie bei spielsweise quadratische, rechteckige, kreisförmige, ovale oder polygonale Grundform - wesentlich dabei ist es, daß sich diese Vertiefungen 9, 13, 15 von der Wärme-Abstrahlfläche aus in die Blöcke 8, 12, 6 hinein in ihrer Querschnittsgröße allmählich verringern.

Der in den Fig. 4 und 5 gezeigte Block 8 ist mit einer Vertiefung 9 mit quadratischem Querschnitt und pyramidenförmiger Form versehen und wird durch in der Stärke zu ihren freien Enden hin schwächer werdenden Rippen 10 begrenzt, so daß diese Vertiefung 9 von ihrem Boden aus in Richtung Block-Oberfläche im Querschnitt allmählich zunimmt.

Gemäß dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Block 8 sind dessen beide sich gegenüberliegende Seiten als Anlage flächen 11 mit benachbarten Blöcken 8 in sich eben und schräg aufeinanderzulaufend ausgebildet, so daß dieser Block 8 eine keilartige Form hat; der Scheitel der schräg aufeinanderzulaufenden Seiten 11 ist dabei zu derselben Seite hin gerichtet, wohin auch die offene Seite der Vertiefungen 9 zeigt.

Aus diesen keilartigen Blöcken 8 wird der Gewölbebogen 7 gebildet oder mit diesem ausgekleidet.

Es ist selbstverständlich, daß die sich gegenüberlie genden Seiten 11 auch prallel verlaufend vorgesehen sein können, um aus derartigen Blöcken 8 die Seitenwandungen 6 zu bilden oder sie mit den Blöcken 8 zu verkleiden.

Gemäß dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 ist ein Block 12 gezeigt, der zur Bildung der profilierten Oberflächen mit drei im Abstand nebeneinander angeordneten Vertiefungen 13 versehen ist. Dieser Block 12 entspricht im Aufbau dem Block 8, lediglich ist er größer und mit mehr Vertiefungen 13 ausgeführt. Auch dieser Blocfk 12 kann schräge Anlageflächen oder parallele Anlageflächen haben.

In den Fig. 2 und 3 sind die die Ofenmuffel (das Ofen-Oberteil) bildenden feuerfesten Blöcke nur schematisch gezeigt und der Übersicht halber sind die Vertiefungen in den jeweiligen Blöcken sämtlich mit dem Bezugszeichen 15 versehen worden, während die diese Vertiefungen 15 begrenzenden Rippen sowohl am Gewölbe 7 als auch an den Seitenwandungen 6 mit dem Bezugszeichen 16 versehen sind. Die Fig. 8 zeigt schematisch das Innenprofil des Muffelofens mit den erfindungsgemäßen Blöcken und in Fig. 9 ist schematisch das Innenprofil eines herkömmlichen Muffelofens dargestellt. Es ist leicht zu erkennen, daß die Strahlfläche der Blöcke des Ofens gemäß Fig. 8 derjenigen des Ofens gemäß Fig. 9 weit überlegen ist:
beispielsweise, wenn die Strahlfläche des Ofens gemäß Fig. 9 22 m² beträgt, hat bei gleichem Querschnitt der Schmelzwanne der Ofen gemäß Fig. 8 60 m² Strahlfläche.

Diese enorme Steigerung der Strahlfläche der Muffel (Blockprofilflächen) und der Umstand, daß die Ausnehmungen 15 sich wie Reflektoren (Strahler) verhalten, welche die von der Muffel ausgestrahlte thermische Energie in Bündel konzentriert (eines ist gestrichelt in Fig. 8 angedeutet), ergibt einen beträchtlichen Temperaturunterschied gegenüber den verschiedenen Schichten des Glasschmelzbades in mit den erfindungsgemäßen Blöcken 8, 12, 6 hergestellten Öfen gegenüber den herkömmlichen Öfen.

Es soll in beiden Fällen (Fig. 8 und 9) an der Badoberfläche eine Temperatur von 1484°C erhalten werden, dabei werden bei der herkömmlichen Art im Schmelzbad bei einer Höhe von 1,20 m bei konstanten Abständen die in der Zeichnung nach Fig. 9 dargestellten Temperaturen erzielt (mit einer Mindesttemperatur) von 1204°C in der Nähe des Wannenbodens), wogegen im Fall der Ausbildung des Ofens mit den erfindungsgemäßen Blöcken in dem Glasschmelzbad und im gleichen, zuvor in Betracht gezogenen Abstand die in Fig. 8 dargestellten Tempraturen erhalten werden, bei einer niedrigsten Temperatur am Wannenboden von 1400°C, welche nicht weniger als um 196°C höher liegt, als die an der gleichen Stelle bei der herkömmlichen Art.

Im Wannenofen zum Schmelzen und Raffinieren des Glases wie in Fig. 1 gezeigt und worauf wiederum Bezug genommen wird, ist der Verlauf der Glasmassen von der Eingangsmündung 2 bis zur Austrittsmündung 3 derart in Bewegung, daß in einem mit herkömmlicher Muffel versehenen Ofen nur an der gestrichelt gezeigten Linie B-B keine auf dem Schmelzbad schwimmenden Massen mehr sind, während mit Muffel gemäß der Erfindung diese festen schwimmenden Massen bereits an der gestrichelten Linie A-A mehr bestehen.

Dies heißt, daß mit der erfindungsgemäßen Muffel ein sehr regelmäßiger Betrieb des Ofens besteht, mit einer verglasbaren Mischung, welche völlig und mit großem Abstand zu der Austrittmündung bereits geschmolzen ist.

Der Umstand, daß bei der gleichen Ofenabmessung die er findungsgemäßen Muffel das Schmelzen der verglasbaren Masse weit früher als bei Verwendung herkömmlicher Muffel erfolgt, erlaubt es im Ofen selbst eine ein wandfrei geschmolzene Glasmasse zu halten, was einen großen Einfluß nicht nur auf die Steigerung der Pro duktion aufgrund des schnellen Schmelzprozesses hat und der Raffinierung des Glases, sondern auch den Erhalt eines Glases einer Komposition und physika lischen Merkmalen einwandfreier Homogenität und stets gleich wiederholbar.

Aufgrund der vorstehenden Ausführungen und des Umstandes, daß oberhalb des freien Spiegels des Glasschmelzbades die Möglchkeit besteht, eine niedrigere Temperatur zu halten als in den herkömmlichen Öfen, erlauben die er findungsgemäßen Muffel eine Ersparnis von ca. 30% an Brennstoff (insbesondere aufgrund der Wirkung der großen Strahlfläche der Muffel, welche die thermische Leistung beträchtlich erhöht und praktisch die Abkühlerscheinung aufgrund der Eingabe des kalten Materials an der Beschickungs mündung 2, wodurch eine höhere Glaserzeugung pro m² der Schmelzwanne, aufgrund einer gleichmäßigeren Temperatur im Funktionsraum des Ofens, welche den Raffinationsvorgang der verglasbaren Masse beschleunigt) erzielt wird, wobei eine niedrigere Betriebstemperatur eingehalten werden kann und ein geringerer Verschleiß der Materialien erhalten wird, der Ablauf der Verbrennung im Funktionsraum konstant ist und eine höhere Wärmeausbeute bei größerer Regularität des Ofens und schließlich eine geringere Ätzwirkung an den Wänden des Ofens außerhalb des Schmelzbades zu verzeichnen ist, gegenüber denjenigen, mit herkömmlicher Muffel versehenen Öfen.

Es ist offensichtlich, daß die zur Verwendung kommenden, feuerfesten Blöcke (Steine) aus für den jeweiligen Verwendungszweck bestgeeignetsten, feuerfesten Materialien bestehen können; beispielsweise können sie aus Siliziumkarbid, Zirkoniumsilikat, Magnesit und Chromit bestehen.

Claims

1. Muffelofen zum Schmelzen von Glas, der als Wannenofen aus Steinen aus feuerfestem Material ausgebildet ist und bei dem mindestens das Gewölbe (7) des Ofen- Oberteiles feuerfeste Blöcke (8, 12) aufweist, deren dem Ofen-Innenraum (1) zugewandte Oberfläche unter Bildung einer vergrößerten Wärme-Abstrahlfläche durch Vertiefungen (9, 13, 15) und Erhöhungen (10, 14, 16) profiliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (9, 13, 15) pyramiden- oder kegelstumpf förmig ausgebildet sind und mit ihrem größten Querschnitt zur innenraumseitigen Gewölbe-Oberfläche hin gerichtet sind.

2. Muffelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ofen-Innenraum (1) zugewandte Gewölbe- Oberfläche bienenwabenartig profiliert ist.

3. Muffelofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block (8, 12) mit einer oder mehreren Vertiefungen (9, 13, 15 ) ausgestattet ist.

4. Muffelofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen, das Gewölbe (7) tragenden Wandungen des Wannenofens entsprechend dem Gewölbe (7) aus zum Ofeninnenraum (1) profilierten, mit Vertiefungen (15) und Erhöhungen (16) ausgestatteten Blöcken (6) bestehen.

5. Muffelofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block (8, 12, 6) des aus dem Gewölbe (7) und den Seitenwandungen gebildeten Ofen-Oberteilen aus Siliziumkarbid, aus Zirkoniumsilikat, aus Magnesit und Chromit besteht.