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Titel: Glasschmelzofen
Glas schmelzofen Die Erfindung
betrifft einen Glasschmelzofen mit einer Schmelzwanne und einem diese überdeckenden
, von einem Stahlgerüst mit Stehankern getragenen Oberofen , wobei zwischen den
von Palisadensteinen gebildeten Seitenwänden der Wanne und dem Mauerwerksfuß des
Oberofens eine umlaufende Dehnfuge mit einer Dichtung ausgebildet ist Bei einem
derartigen Glasschmelzofen ergibt sich ein schwierig zu lösendes Problem mit der
Ausbildung der Dichtung zwischen den Palisadensteinen der Wanne und dem Mauerwerksfuß
des Oberofens Um hier zu einer befriedigenden Lösung zu gelangen wurde die Dehnfuge
bisher mit einer horizontalen Fuge von vergleichsweise großer Spaltweite ausgeführt
, weil
sowohl dem reversiblen Wachsen der Palisadenwand infolge
Wärmedehnung , als auch dem irreversiblen Wachsen durch die bekannte Erscheinung
der Fugenerweiterung im Laufe einer Wannenreise Rechnung getragen werden mußte Eine
weitere Erschwernis für die Ausgestaltung einer Fugendichtung ergab sich durch die
zusätzlichen horizontalen Verschiebungen zwischen den Palisadensteinen und dem Fuß
des Oberofens , die infolge der unterschiedlichen Ausdehnungen dieser Bauglieder
unvermeidlich sind Infolgedessen wurde die Fuge sowohl mit einem elastischen hochtemperaturbeständigen
keramischen Isolierfasermaterial verdämmt , als auch zusätzlich mit einem Feuerfest
-Mörtel , beispielsweise auf der Basis von Zirkon- Mullite, zugestellt Es blieb
dennoch nicht aus , daß die Fugendichtung im Laufe des Betriebes vielfach ausgebessert
werden mußte Sowohl die hierbei anfallende und bei der schwierigen Zugängigkeit
der Fuge sehr aufwendige Arbeit , als auch der bei undichter Fuge auftretende Wärmeverlust
des Schmelzofens wurden als Nachteil empfunden Desweiteren erforderte die bisher
übliche Ausgestaltung des Oberofenfußes die Anordnung eines sogenannten Nasensteines
,
der als gegossener Formsteif beispielsweise aus Aluminium - Zirkon - Silikat hergestellt
wurde Dieser besitzt eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit , eine vergleichsweise
hohe Dichte ( z.B. 4,2 kp/ dm³) und stellt ein ausgesprochen kostenträchtiges Bauelement
dar . Weitere Nachteile ergeben sich aus der geringen Temperaturwechselbeständigkeit
sowie einer gewissen Bruchgefährdung durch große Sprödigkeit des erforderlichen
Materials Ein weiterer Nachteil der bekannten Bauart ergab sich schließlich dadurch
, daß von den Wänden des Oberofens ablaufender Schmolz einerseits in die Fuge eindringen
und andererseits in die Glasschmelze gelangen konnte Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde , einen Glasschmelzofen der genannten Art weiter zu entwickeln und zu verbessern
, um die mit der Dichtung der Dehnfuge bestehenden Schwierigkeiten und technischen
Grenzen zu überwinden . Insbesondere soll mit der Erfindung das Entstehen von Undichtigkeiten
im Bereich der Fuge sicher verhindert , Wärmeverluste soweit als möglich verringert
das
Eindringen von Schmolz in das Glasschmelzbad unterbunden sowie durch konstruktionsbedingt
geeignete Auswahl von Feuerfest - Baumaterial und eine einfachere Bauweise die Investitionskosten
für die bautechnische Ausgestaltung des Oberofenfußes entscheidend gesenkt werden
Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Glasschmelzofen der eingangs genannten
Art mit der Erfindung dadurch , daß die Dichtung von Formsteinen gebildet ist welche
mit jeweils einer horizontalen Auflagefläche eine horizontale Schiebefuge bildend
auf den Palisadensteinen aufliegend , und mit einer vertikalen Anlagefläche eine
vertikale Schiebefuge bildend an einer Innenfläche am Mauerwerksfuß des Oberofens
anliegend angeordnet sind Sehr vorteilhaft ergibt sich mit der erfindungsgemäßen
Ausbildung von Schiebefugen jeweils für eine horizontale Verschiebung und jeweils
für eine vertikale Verschiebung
mit Hilfe der lose zwischen die
Bauteile eingefügten Formsteine ein Freiheitsgrad für unterschiedliche Dehnungen
dieser Bauteile in allen Richtungen wodurch die Bildung von Spannungen oder von
undichten Fugen in sehr einfacher und funktionell sinnvoller Weise verhindert wird
Eine vorteihafte Ausgestaltung sieht dabei vor , daß die die vertikale Schiebefuge
bildende Rückenfläche des Formsteines zumindest in ihrem oberen Flächenbereich mit
einer im spitzen Winkel zwischen 1 und 5 ° , vorzugsweise mit etwa 3 ° zur Innenfläche
des Mauerwerksfußes verlaufenden Abschrägung ausgebildet ist Hierdurch ergeben sich
unabhangig voneinander zwei vorteilhafte Wirkungen Infolge der Aischrägung kann
der Formstein bei einer relativen Aufwärtsbewegung im rauhen Gefüge der Oberofenwand
nicht anhaken und dadurch die Wand beschädigen Zum Anderen ergibt sich mit der Abschrägung
die Möglichkeit , daß von der Ofenwand ablaufender Schmolz in die Fuge eindringt'und
,da dieser infolge der dort herrschenden
Temperatur zumindest
plastisch ist , die vertikale Schiebefuge abdichtet und bei der Relativbewegung
zusätzlich die Wirkung eines Schmiermittels besitzt In weiterer Ausgestaltung ist
vorgesehen , daß die Abschrägung in etwa halber Höhe der Rückenfläche beginnend
einRsich nach oben zu erweitenden Spalt bildet Dadurch , daß die Abschrägung vorteilhaft
erst in halber Höhe der Rückenfläche beginnt , besitzt der Form stein in der unteren
Hälfte seiner Fläche genügend Fuhrung um einer unerwünschten Kippbewegung bei einer
Relativbewegung mit der Wand entgegen zu wirken Mit Vorteil ist weiter vorgesehen
, daß der Formstein mit einer schmalen oberen Endfläche und mit einer von dieser
in Richtung auf die Wanne schräg abfallenden Vorderwand ausgebildet ist Hierdurch
ergibt sich eine Schwerpunktlage des Formsteines möglichst nahe der Ofenwand . Dies
ist einerseits für die Arbeitsweise des Formsteins bei sich verschiebenden
Fugenebenen
vorteilhaft , aber auch andererseits im Falle von Auswaschungen der Palisadenwand
im Lauf einer längeren Wannenreise , weil dann der Formstein größere Schäden durch
Wandeinbrüche infolge seiner Stabilitätslage verhindert Mit Vorteil ist weiter vorgesehen
, daß die obere Endfläche eines oder mehrerer Formst eine als Fangrinne für von
der Wand des Oberofens ablaufenden Schmolz ausgebildet ist Mit Vorteil mündet die
Fangrinne in eine an der Rückenfläche ausgebildete , vertikale Ablaufrinne Hierdurch
wird mit Sicherheit das Einsickern von Schmolz in das schmelzflüssige Glasbad verhindert
. Unreinigkeiten wie sie durch eingelaufenen Schmolz bisher nahezu unvermeidlich
waren , werden nunmehr durch die Erfindung mit Sicherheit vermieden
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor daß der Formstein mit. einer die Palisadensteine
nach außen übergreifenden Nase ausgebildet ist , die mit einem äußeren Wandflächenbereich
der Palisadensteine, dem übergriffenen Bereich , einen Spalt bildet Dabei ist weiter
vorgesehen , daß die Nase mit einer elastischen , hochtemperaturbeständigen keramischen
Isolierfasermatte beklebt ist , welche in den Spalt mit der Wirkung eines elastischen
Rückstellelementes eingelegt ist Dadurch ergibt sich einerseits die Möglichkeit
einer elastischen Verschiebung des Formsteins entlang der horizontalen Fuge , und
andererseits wird hierdurch eine verbesserte Wärmeisolierung erreicht Mit Vorteil
ist weiter vorgesehen , daß der Formstein eine Breitenabmessung aufweist , die größer
ist , als die Breitenabmessung eines Palisadensteines und vorzugsweise zumindest
550 mm beträgt Hierdurch wird erreicht , daß der Formstein mindestens zwei Palisadensteine
, gegebenenfalls drei Palisaden -steine überdeckt , da deren Breite üblicherweise
400 mm beträgt.
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Mit Vorteil und in einfacher Weise wird hierdurch die Stabilität der
entsprechenden Wandbereiche wesentlich verbessert Eine weitere vorteilhafte Verbesserung
der Stabilität und Dichtigkeit wird dadurch erreicht , daß die Formsteine zum gegenseitigen
fugendichten Verband in seitlicher Richtung mit jeweils einer Abtreppung ihrer Seitenflächen
zur gegenseitigen Ausbildung von abtreppenden Seitenfugen ausgestaltet sind Infolge
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung und Funktion des Formsteines ergibt sich mit
großem Vorteil die Möglichkeit , daß der Formstein aus einem hitzebeständigem Material
mit vergleichsweise geringer Dichte (roh-Dichte ca 2,9 kp/dm³) mit vergleichsweise
großem Porenvolumen und demzufolge geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist Weiter
ist der Formstein aus einem Material hergestellt das eine vergleichsweise gute Temperatur
- Wechselbeständigkeit aufweist
Vorzugsweise ist der Formstein
aus Zirkon - Nullite hergestellt Durch die mit der Erfindung konstruktions - und
funktionsbedingte Möglichkeit , beim Formstein auf ein relativ leichtes , gut wärmeisolierendes
und temperaturwechselbeständiges Material zurückgreifen zu können werden die Kosten
im Vergleich mit dem früher benötigtem Aluminium - Zirkon - Silikat - Stein signifikant
verringert . Die Kosten bei diesem leichteren Material verringern sich um einen
Faktor 8 bis 10 . Als weiterer Vorteil kommt hinzu , daß dieses vergleichsweise
billigere Material die problemlose Herstellung großformati ger Formsteine ermöglicht
Und schließlich sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor , daß zwischen
dem Mauerwerksfuß des Oberofens und diesen tragenden Konsolen der Stehanker wenigstens
eine Schicht von Formsteinen angeordnet.ist und daß diese aus einem Material hergestellt
sind das eine geringe Wärmeleitfähigkeit und vergleichsweise
gute
Temperaturwechselbeständigkeit aufweist Dadurch wird eine verbesserte Wärmeisolierung
des Mauerwerksfußes in einfacher und wirtschaftlicher Weise ermöglicht Insgesamt
ergeben sich mit der Erfindung gegenüber der vergleichsweise älteren Ausführung
folgende Vorteile - dichte und dabei doch bewegliche Fugen - horizontab Fuge dichtend
durch Steingewicht - vertikab Buge dichtend durch Schmolz - wesentliche Verbilligung
durch Konstruktionsvorteile und Möglichkeit der Verwendung kostengünstigerer Feuerfestmassen
- bessere Zugänglichkeit der Palisaden - Rückwand im Falle unvermeidlicher Reparaturen
, dadurch erheblich geringere Reparaturkosten - verbesserte Wärmeisolierung im Bereich
der Fugen und des Oberofen - Mauerwerksfußes - dadurch Verringerung von Wärmeverlusten
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Schmolzablauf kann abgeführt werden - Verunreinigung des Glas - Schmelzbades wird
vermieden Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform
gezeigt , wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
entnehmbar sind Es zeigen Figur 1 zwei Formsteine in Rückansicht Figur 2 zwei Formst
eine in Frontansicht Figur 3 eine Seitenansicht w und Figur 4 eine Draufsicht auf
die Formsteine gemäß Figur 1 und 2 s
Figur 5 eine Teilansicht eines
Glasschmelzofens mit einer erfindungsgemäßen Dichtung zwischen Wanne und Oberofen
mittels Formstein Figur 6 eine ältere Ausführung eines Glasschmelzofens nach dem
Stand der Technik Die Formsteine 4,4' in Fig.1 , dargestellt in Rückenansicht ,
sind jeweils mit einer horizontalen Auflagefläche 5 und einer vertikalen Anlagefläche
8 ausgebildet . Die die vertikale Schiebefuge 9 (Fig.5) bildende Rückenfläche 17
der Formsteine 4,4' ist in ihrem oberen Flächenbereich 17' mit einer im spitzen
Winkel oc zwischen 1 und 0 , vorzugsweise mit etwa 30 gegenüber der Vertikalen ,
beispielsweise der Innenfläche 10 des Mauerwerkfußes 11'verlaufenden Abschrägung
24 ausgebildet . Diese beginnt etwa in halber Höhe der Rückenfläche 17 und bildet
zusammen mit der Innenfläche 10 des Mauerwerkfußes 11 einen sich nach oben zu erweiternden
Spalt 25
Wie aus der Zusammenschau der Figuren 1 bis 5 erkennbar
, sind die Formsteine 4,4' mit einer schmalen oberen Endfläche 19 und mit einer
von dieser in Richtung auf die Wanne 2 schräg abfallenden Vorderwand 20 ausgebildet
. Diese obere Endfläche 19 ist als Fangrinne 21 für von der Wand 26 des Oberofens
12 ablaufenden Schmolz ausgebildet Damit der Schmolz ungehindert abfließen kann
, mündet die Fangrinne 21 in eine an der Rückenfläche 17 ausgebildete vertikale
Ablaufrinne 22 Weiter sind die Formsteine 4,4' mit einer die Palisadensteine 7 nach
außen übergreifenden Nase 13 ausgebildet , die mit einem äußeren Wandflächenbereich
14 der Palisadensteine 7 , dem übergriffenen Bereich , einen Spalt bildet Diese
Nase 13 ist beim in die Dehnfuge eingesetzten Betriebszustand gemäß Figur 5 mit
einer elastischen hochtemperaturbeständigen keramischen Isolierfasermatte 16 beklebt
, welche in den Spalt 15 mit der Wirkung eines elastischen Rückstellelementes eingelegt
ist.
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Sie bewirkt , daß bei relativer Bewegung zwischen Wanne 2 und Mauerwerksfuß
11 der Stein /auf der horizontalen Auflagefläche 5 gleitend in der horizontalen
Schiebefuge 6 beweglich nachgeführt wird und dadurch diese Fuge ständig optimal
abdichtet
In gleicher Weise findet eine optimale Dichtung zwischen
einem Formstein 4 und dem Mauerwerksfuß 11 bei Relativbewegungen der unterschiedlichen
Bauelemente in vertikaler Richtung dadurch statt , daß der Formstein 4 mit seiner
vertikalen Anlagefläche 8 eine Relativbewegung gegenüber der Innenfläche des Mauerwerksfußes
11 im Bereich der vertikalen Schiebefuge 9 ausführen kann Infolge der Abschrägung
24 , die etwa in halber Höhe der Rückenfläche 17 beginnend sich nach oben zu in
einem erweiternden Spalt 25 erstreckt , wird verhindert , daß sich der Formstein
4 an der rauhen Innenfläche 10 des Mauerwerkfußes 11 verhaken oder festsetzen kann
Eine weitere , sehr vorteilhafte Wirkung des Spaltes 25 ergibt sich dadurch , daß
an der Ofenwand 26 ablaufender Sqhmolz in den Spalt 25 eintritt und dadurch zunächst
ein Eindringen in die Glasschmelze sicher verhindert wird . Zusätzlich bewirkt der
temperaturbedingt plastische Zustand vom Schmolz im Bereich des Spaltes 25 bzw.
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der vertikalen Schiebefuge 9 eine hermetische Abdichtung und erleichtert
das Gleiten des Formsteines 4 entlang der Innenfläche 10 . In der Fangrinne 21 sich
sammelnder Schmolz gelangt von dort in die Ablaufrinne 22 und wird mit dieser nach
außen abgeführt
Infolge seiner erfindungsgemäßen Funktion und des
Gleitvermögens in den Schiebefugen 6 und 9 ist der Formstein 4 nur sehr geringen
mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt . Er kann infolgedessen aus einem hitzebeständigen
Material mit vergleichsweise geringer Dichte ( Rohdichte ca 2,9 kp/dm3) mit vergleichsweise
großem Porenvolumen und demzufolge geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein
. Dieses Material , beispielsweise Zirkon - Mullite , ermöglicht mit Vorteil eine
relativ großformatige Formgebung'. Infolgedessen ist der Formstein 4 mit einer Breite
von mindestens 550 mm ausgeführt und dadurch in der Lage , wenigstens zwei Palisadensteine
zu überdecken . Infolge seines weit zurückliegenden Schwerpunktes , der annähernd
oberhalb der rückwärtigen Wandfläche 14 der Palisadensteine 7 liegt , ist ein Formstein
4 in der Lage , auch bei starken Auswaschungen der Palisadensteinery,em angegriffenen
Teil derselben zusätzlichen Halt zu verleihen und dadurch ein Einbrechen zu verhindern
Wie die Figuren 1 bis 4 zeigen , sind die Formsteine 4,4' mit jeweils einer seitlichen
Abtreppung 23 ,23' ausgebildet , welche diesen eine zusätzliche Stabilität und verbesserte
Dichtwirkung verleiht
Figur 5 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung
eines Glasschmelzofens 1 mit einer durch die erfindungsgemäßen Formsteine 4 gebildeten
Dichtung 3 . Der Glasschmelz ofen 1 umfaßt die Wanne 2 , deren äußeren Wände durch
Palisadensteine 7 gebildet werden . Diese sind nach außen durch stützende und isolierende
Mauerwerksteile 33 stabilisiert . Die Glasschmelze ist mit der Ziffer 34 angedeutet
. Außerhalb der Wanne 2 ist ein Stahlgerüst mit Stehankern 30 angeordnet und mit
Konsolen-29 versehen . Auf diese sind Vierkanteisen 35 aufgelegt , die über eine
Schicht 31 von Formsteinen 32 den Mauerwerksfuß 11 des Oberofens 12 tragend aufnehmen
. Zwischen den Palisadensteinen 7 und dem Mauerwerksfuß 11 ist die erforderliche
große Dehnfuge 36 ausgebildet , die von den Formsteinen 4 in der Funktion einer
in zwei Richtungen beweglichen Dichtung 3 in erfindungsgemäßer Anordnung ausgefüllt
wird Ein Vergleich mit der früheren Ausführung gemäß dem Stand der Technik entsprechend
einer Darstellung in Figur 6 läßt weitere Vorteile der Erfindung deutlich werden
. Bei dieser Ausführung wurde die Dehnfuge bisher
mit einer horizontalen
Fuge 37 von vergleichsweise großer Spaltweite ausgeführt . Der Spalt war mit keramischem
Isolierfasermaterial/verdämmt und zusätzlich mit einem Feuerfest - Mörtel 39 zugestellt
Der Mauerwerksfuß 11' wurde von einem Nasenstein 4Q aus Bochfeuerfest - Material
, beispielsweise Aluminium - Zirkon - Silikat gebildet . Dieses Material hat eine
sehr hohe Dichte ( Rohdichte ca 4,2 kp/dm3) und besitzt eine unerwünscht hohe Wärmeleitfähigkeit
. Zudem ist das Material im Vergleich beispielsweise zu Zirkon - Mullite um ein
Vielfaches kostenträchtiger Infolgedessen ergaben sich bei der älteren Konstruktion
größere Investitionskosten , höhere Wärmeverluste und beim Arbeiten der Dehnfuge
vielfache Reparaturen an der Verdämmung bzw. Zustellung
Wie aus den DarstellungenÇ d der zugehörigen Beschreibung erkennbar , zeichnet sich
die erfindungsgemäß neue Lösung des Dichtungsproblems zwischen Glaswanne und Oberofen
durch eine erheblich verbesserte Dichtfunktion geringere Wärmeverluste , geringere
Investitionskosten , bessere Zugänglichkeit der Wannenrückwand und eine
insgesamt
längere Verfügbarkeit aus , wobei zusätzlich auch noch das Einsickern von Schmolz
in die Glasschmelze verhindert wird . Zudem ist die Ausgestaltung und Anordnung
der Formsteine 4 unkompliziert und ermöglicht in einfachster Weise erforderliche
Reparaturen und Erneuerungen Infolgedessen stellt die Erfindung eine optimale Lösung
der eingangs gestellten Aufgabe dar