DE4006229A1 - Verbesserungen an vorrichtungen zum ueberfuehren von fluessigem glas von einem ofen zu einer formgebungsstation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überführen von flüssigen Glases von einem Ofen bis zu einer der Formgebung von Artikeln, insbesondere von Hohlglasartikeln dienenden Station.

Man unterscheidet in der Alkali-Kalk-Glasindustrie im wesentlichen zwei Qualitätsstufen, einerseits die Her­ stellung von Glasflaschen und Wirtschaftshohlglas einer­ seits und andererseits die allgemeine Flaschenherstel­ lung. Die bei der Glasflaschen- und Wirtschaftshohlglas­ herstellung bestehenden Qualitätsanforderungen sind sehr hoch und es sind aus diesem Grunde die Arbeitsbecken und Verbindungskanäle mit qualitativ hochwertigen Feuerfest­ materialien ausgerüstet, üblicherweise mit tonerdehalti­ gen, elektrisch geschmolzene Materialien. Letztere erzeugen bei Berührung mit dem Glas nur eine vernachläs­ sigbare Menge an kristallisierten, glasartigen und/oder gasförmigen Einschlüssen.

Die bei der allgemeinen Flaschenherstellung bestehenden Qualitätsanforderungen sind geringer, so daß kleinere Mängel wie z.B. kleine Risse, Kratzer, Blasen und Gispen, deren Bedeutung durch die tiefe Färbung des Glases häufig verringert werden, akzeptiert werden können. Diese Mängel hängen im wesentlichen von der Qualität der benutzten Feuerfestmaterialien ab, aus denen der, das Glas von dem Ofen bis zu einer Formgebungsstation dienen­ de Überführungskanal gebildet wird.

Die gegenwärtig übliche Technik ist durch den Gebrauch agglomerierter Feuerfestmaterialien auf der Basis von Tonerdesilikaten oder Mulliten gekennzeichnet, deren Kosten unterhalb derjenigen der elektrisch geschmolzenen Tonerdematerialien liegen. Angesichts der Leistungs- und Produktivitätserhöhungen der Öfen beginnt jedoch die Korrosionsbeständigkeit der bisher benutzten Feuerfest­ materialien unzureichend zu werden und es ist eine Qualitätsverbesserung unter der Bedingung wünschenswert, daß sich hieraus kein allzu starkes Anwachsen der Her­ stellungskosten ergibt. Aus diesem Grund werden die z.Zt. benutzten agglomerierten Feuerfestmaterialien auf der Basis von Tonerdesilikaten oder Mulliten durch Feuerfestmaterialien des Typs "AZS" ersetzt, d.h. durch Feuerfestmaterialien auf der Basis von Ton- Zirkon- und Kieselerde, welche agglomeriert oder elektrisch geschmol­ zen werden. Diese zeigen eine bessere Korrosionsbestän­ digkeit als die bisher benutzten Feuerfestmaterialien - es bildet sich jedoch bei Berührung mit Glas eine hoch­ viskose Phase, bestehend aus Ton- und Zirkonerde, deren Diffusions- und Auflösungsgeschwindigkeit im ausgangs­ seitigen Teil der Überführungseinrichtung, der durch Temperaturen unterhalb von 1250°C gekennzeichnet ist, praktisch gleich Null werden. Diese, ein sehr kleines Volumen aufweisende Phase hat unter dem Einfluß ihrer Dichte somit konvektiv die Tendenz von den Wandungen des Überführungskanals auf dessen Boden hin und weiter in Richtung auf die Verteilungsöffnungen hin zu fließen.

Nach Ablauf einer gewissen Betriebszeit werden die Verteilungsöffnungen von einem Flüssigkeitsfaden, be­ stehend aus der Ton- und Zirkonerdephase erreicht, welches auf dem Endprodukt einen Defekt mit sich bringt, der allgemein "Katzenkratzer" genannt wird. Letzterer besteht aus einer Gesamtheit feiner, in der äußeren Oberfläche des Glases parallel zueinander verlaufender Risse, deren Querschnitt 10 bis 20 µm nicht überschreitet. Im allgemeinen sind diese Defekte auf dem Produkt jedoch nur bei sehr intensiver Beleuchtung sichtbar.

Die Qualitätsverbesserung einiger Artikel der allgemeinen Flaschenherstellung erlaubt es ebenfalls nicht mehr, diese Defekte hinzunehmen und es sind unterschiedliche Mittel vorgeschlagen bzw. eingesetzt worden, um diese zu eliminieren. Unter diesen benutzten Mitteln sei auf die eingangsseitig bezüglich des Überführungskanals angeord­ neten Verwirbeleinrichtungen hingewiesen, bei denen es sich um Einrichtungen zum Einführen von Gasblasen in den unteren Teil der Glasströmung handelt, welche einen vertikal aufsteigenden Glasstrom erzeugen. Diese Verwirb­ ler können nur in dem stromaufwärts gelegenen Teil des Kanals angeordnet werden bzw. innerhalb des Ofens selbst, da die Viskosität des in dem stromabwärts gelegenen Teil des Kanals zur Anwesenheit von Blasen in dem Endprodukt führen würde. Weitere Mittel in diesem Zusammenhang sind die mechanischen Rührwerke bzw. drehenden Rotoren, die in dem stromaufwärts gelegenen Teil des Kanals angeordnet sein können oder in der Verteilungswanne. Diese Rührwerke bzw. Rotoren ermöglichen ein Dispergieren, ein Abheben und Auseinanderziehen des aus Ton- und Zirkonerde be­ stehenden Stromfadens, wodurch die aus diesem resultie­ renden Defekte auf ein Maß reduziert werden, das nicht mehr als störend angesehen wird. Die Anbringung dieser Vorrichtungen, die unter schwierigen Bedingungen und in einem hochviskosen Milieu eingesetzt sind, bereitet indessen Probleme. Sie sind andererseits offensichtlich ziemlich teuer.

Es sind aus der US-A-31 27 262 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Raffinieren von Glas bekannt, welche durch den Gebrauch einer, auf dem Boden des Glasüberfüh­ rungskanals angeordneten Stufe oder eines Querdammes gekennzeichnet sind, und zwar unmittelbar vor der Wanne, in der die Verteilungsöffnung für das flüssige Glas vorgesehen ist. Diese Maßnahme ist mit seitlichen, auf der Stufe selbst oder den Seitenwandungen der Wanne in unmittelbarer Nähe der Stufe sowie in Höhe des oberen Teils der Stufe vorgesehenen Abflußöffnungen kombiniert. Nach diesem Patent besteht der Zweck der Stufe darin, die untere viskose schwere und unreine Schicht des Glases aufsteigen zu lassen und durch die seitlichen Ausgänge abzuziehen. Der Zweck der Stufe bzw. des genann­ ten Querdamms besteht somit nicht darin, die schweren Verunreinigungen zurückzuhalten, sondern lediglich darin den ausfließenden Strom des schweren und unreinen Glases nach oben in Richtung auf die seitlichen Abflüsse hin abzulenken. Diese Ausführungsform ist nach Kenntnis der Anmelderin niemals praktisch angewandt worden, und zwar ohne Zweifel aufgrund einer nur mittelmäßigen Leistungs­ fähigkeit.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Überführung flüssigen Glases von einem Ofen bis zu einer, der Formgebung von Glasartikeln dienenden Station zu entwerfen, welche eine wirksame Unterdrückung von Defekten des Typs "Katzenkratzer" ermöglicht, welche mit nur geringen Kosten verbunden ist sowie einfach und wirtschaftlich herstellbar ist.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Vorrich­ tung zur Überführung flüssigen Glases aus einem Ofen in eine der Formgebung von Artikeln dienende Station, mit einem, an dem einen seiner Enden mit dem Ofen und an dem anderen Ende mit einer Wanne in Verbindung stehenden Kanal, welche Wanne wenigstens eine, ausgehend von deren Boden im wesentlichen vertikal gerichtete, zur Führung einer flüssigen Glasmasse oder eines Ballens in die Formgebungsstation bestimmte Verteilungsöffnung aufweist, mit einer Stufe, die auf dem Boden des Kanals stromauf­ wärts bezüglich der Wanne angeordnet ist und auf ihrer stromaufwärts gelegenen Seite eine im wesentlichen vertikale Wandung zeigt, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Stufe ohne seit­ liche, auf der Stufe oder den Seitenwandungen der Wanne angeordnete Abflüsse vorgesehen ist, daß die Stufe auf ihrer stromabwärts gelegenen Seite eine im wesentlichen vertikale Wandung zeigt, die die gesamte Breite des Kanals einnimmt, eine Dicke von ungefähr 4 cm bis 10 cm sowie eine solche Höhe aufweist, daß über die Stufe ein Stromfaden von ungefähr 8 cm bis 10 cm Dicke strömt und daß die Vorrichtung ferner einen beheizbaren Bodenabfluß aufweist, der stromaufwärts bezüglich der Stufe, sich an diese unmittelbar anschließend angeordnet ist. Es kann sich um einen der bekannten Kanäle handeln, d.h. es kann der Kanal horizontal verlaufen, eine Steigung oder auch eine Neigung aufweisen.

Überraschenderweise ist festgestellt worden, daß die erfindungsgemäße Stufe die viskose, aus Ton- und Zirkon­ erde bestehende Phase zurückhält und verhindert, daß durch diese Phase die hergestellten Glasartikel verun­ reinigt werden. Diese viskose Phase hat die Tendenz, sich stromaufwärts der Stufe anzusammeln, so daß nach Ablauf einer gewissen Zeit die Gefahr besteht, daß diese Phase die Stufe überströmt, welches jedoch sehr langsam geschieht. Es wird demzufolge durch die erfindungsgemäße Stufe eine korrekte Arbeitsweise ermöglicht, und zwar zwischen zwei Entleerungen, somit während eines langen Zeitintervalls.

Dieses Ergebnis ist in Anbetracht des zitierten US- Patents 31 27 262 überraschend, dessen technische Lehre dahingeht, daß eine Stufe eine Ablenkung des aus verun­ reinigtem Glas bestehenden Flüssigkeitsfadens bewirkt. Dieses unterschiedliche Ergebnis läßt sich aus ver­ schiedenen Gründen erklären.

Ein erster Grund ist das Nichtvorhandensein seitlicher Abflüsse.

Ein zweiter Grund hängt mit der Entwicklung der Größe der Überführungskanäle zusammen.

Zur Zeit der Anmeldung (1960) des US-Patents 31 27 262 waren die Überführungskanäle verhältnismäßig eng (Breite 40 cm bis 65 cm) bei einer Höhe des geschmolzenen Glases in der Größenordnung von 15 cm bis 23 cm (vgl. Handbook of Glass Manufacture, Kap. 10, Seite 331, F. V. Tooley, Ogden Publishing Company, 1933). Die Überführungskanäle sind heute breiter und weisen Breiten in der Größenord­ nung von 60 cm bis 120 cm auf, wobei die Höhe des ge­ schmolzenen Glases unverändert geblieben ist (15 cm bis 23 cm). Vgl. das Buch "Glass making today", Seite 199, von P.J. Doyle, Portcullis, 1979. Aus thermischen Gründen ist somit das Verhältnis Breite des Kanals/Höhe des Glases in dem Kanal von einem Wert in der Größenord­ nung von 3 oder weniger auf einen Wert oberhalb von 5 geändert worden, woraus sich andere Strömungsverhältnis­ se ergeben.

Diese Verbreiterung in Verbindung mit der Nichtvorsehung seitlicher Abflüsse erklärt wahrscheinlich das erzielte unterschiedliche Ergebnis.

Nach einer interessanten Ausgestaltung zeigt die Stufe auf ihrer stromabwärts gelegenen Seite eine im wesent­ lichen vertikale Wandung. Falls die hinter der Stufe zurückgehaltene viskose Phase des Niveau der Stufe überschritten hat und in Richtung auf den stromabwärts derselben gelegenen Bereich mitgenommen wird, hat es den Anschein, daß diese Phase den Boden des Kanals nur allmählich erreicht und daß dann, wenn sich die Stufe in einem hinreichend geringen Abstand von der oder den Verteilungsöffnungen befindet, die genannte Phase diese Mündungen erreicht, bevor sie auf den Boden gelangt ist. Dies wird durch die Mitnahmewirkung von in den Öffnungen oder ihrer unmittelbaren Umgebung üblicherweise angeord­ neten Einrichtungen wie Einbauten, Rotoren, Pfosten oder dergleichen unterstützt. Die aufgrund der viskosen Phase bestehende Heterogenität ist somit in der Masse des Fertigproduktes eingeschlossen und befindet sich nicht auf der Oberfläche und ist nach alledem praktisch nicht mehr nachweisbar.

Um ferner die sich langsam bewegende viskose Phase periodisch abzuziehen, die sich stromaufwärts der Stufe ansammelt, ist die Vorrichtung mit einem, im Boden des Kanals angeordneten verschließbaren Abfluß versehen, und zwar stromaufwärts der Stufe. Es genügt, diesen Abfluß zu beheizen und von Zeit zu Zeit zu öffnen, um die genannte viskose Phase abzuziehen. Die Beheizung des Abflusses während des Abfließens, deren Zweck darin besteht, das in dem Abfluß zwischen zwei Entleerungen erstarrte Glas aufzuschmelzen, kann in einfacher Weise unter Verwendung eines üblicherweise zu diesem Zweck benutzten Mittels durchgeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Behei­ zung mittels einer elektrischen Beheizungseinrichtung vorgenommen. Die Beheizungselemente, die mit dem ge­ schmolzenen Glas und/oder der viskosen Phase in Berührung stehen, müssen naturgemäß aus einem geeigneten feuer­ festen Material, z.B. Platin ausgebildet sein, welches gegenüber Korrosion und hohen Temperaturen beständig ist.

Der Abfluß muß stromaufwärts der Schwelle angeordnet sein, und zwar in einer praktisch an die Stufe unmittel­ bar anschließenden Position. "Unmittelbar anschließend" bedeutet, daß der Abstand zwischen der Basis der Stufe und dem nächstliegenden Rand des Abflusses kleiner als 5 cm beträgt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfin­ dung bildet die Stufe mit der Wanne ein einstückiges feuerfestes Bauteil. Die Verteilungsöffnung bzw. die Verteilungsöffnungen der Wanne bilden ein, einem bedeu­ tendem Verschleiß ausgesetztes Bauteil, welches perio­ disch ausgetauscht werden muß. Wenn die Stufe einstückig mit der Wanne ausgebildet ist, besteht demzufolge die Möglichkeit, von den notwendigen Austauschmaßnahmen der Wanne Gebrauch zu machen, indem gleichzeitig auch die Stufe ausgetauscht wird, deren Verschleiß zwar langsamer abläuft, jedoch nicht vernachlässigbar ist. Ein, die Wanne bildendes Bauteil, welches mit einer Stufe versehen ist, ist in der Herstellung praktisch nicht komplizierter als eine klassische Wanne, wobei gleichzeitig sein Herstellungspreis nicht wesentlich höher ist. Aufgrund der Anordnung eines Querdammes innerhalb der Wanne erhebt sich die Möglichkeit, auf dem Überführungskanal ("Feeder") ein der Verhinderung von Kratzern dienendes System zu montieren, welches ursprünglich für diesen Zweck nicht vorgesehen war. Der Abfluß könnte seinerseits bis zum Außenraum hin führen.

Die Erfindung wird im folgenden in detaillierterer Weise unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten praktischen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung ohne Darstellung der, die Strömung der viskosen Phase verhindernden Einrichtungen;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der gleichen Vorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer der Fig. 2 ähnlichen Vorrichtung, die erfindungsgemäß ausge­ rüstet ist;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer Verteilungswanne, die eingangsseitig mit einer Stufe versehen ist und die gänzlich einstückig ausgebildet ist.

Die in den Fig. 1 und 2 beschriebene Vorrichtung besteht aus einem Glasschmelzofen 1 von typischer Bauart, der jedoch in Fig. 1 nicht gezeigt ist, an den sich ein Kanal 2 anschließt, der dem einschlägigen Fachmann unter dem englischen Begriff "Feeder" bekannt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Kanal horizon­ tal - er könnte jedoch auch geneigt oder ansteigend verlaufen.

Fig. 2 zeigt eine Verbindung zwischen dem Ofen 1 und dem Kanal 2, welche ein Hindernis 3 mit einer Stufe aufweist, die einen vertikalen Abschnitt 4 umfaßt. Diese Stufe entspricht nicht der erfindungsgemäßen; denn sie befindet sich stromaufwärts der Leitung und wäre demzufolge zur Zurückhaltung der Produkte, die aus der Berührung des strömenden schmelzflüssigen Glases mit dem, den Kanal bildenden Feuerfestmaterial resultieren würden, völlig ungeeignet.

Das dem Ofen 1 gegenüberliegende Ende des Kanals 2 bildet das, in der Fachsprache Speiserschüssel 5 genann­ te Teil. In den Fig. 1, 2 und 3 sind zwei Öffnungen 6, 7 gezeigt, die der Bildung von Ballen 8, 9 dienen. Diese Öffnungen 6, 7 sind in der gezeigten Darstellung - in Richtung der Strömung des flüssigen Glases gesehen - hintereinander angeordnet und befinden sich beide in dem zentralen Bereich der Speiserschüssel. Die erfindungsge­ mäße Vorrichtung könnte naturgemäß eine andere Anzahl Öffnungen aufweisen, z.B. eine oder drei.

Mit 10 ist die viskose Phase auf der Basis von Ton- und Zirkonerde bezeichnet, die sich bei Berührung des ge­ schmolzenen Glases mit dem Feuerfestmaterial des Kanals bildet und welche eliminiert werden muß.

Aus Gründen der zeichnerischen Klarheit ist die Dicke und die Bedeutung der genannten Phase beträchtlich erhöht worden, wobei jedoch - wie oben bereits ausgeführt - deren Volumen tatsächlich außerordentlich begrenzt ist.

Wie den Zeichnungen deutlich zu entnehmen ist, handelt es sich hauptsächlich um den in der stromaufwärts bezüg­ lich des Glasflusses befindlichen Öffnung 6 gebildeten Ballen B, der die genannte viskose Phase empfängt und in seine äußere Oberfläche einbindet und der demzufolge zu Produkten mit "Katzenkratzern" führen kann, von denen weiter oben die Rede gewesen ist. Es ist verständlich, daß der eine oder andere oder mehrere der Ballen solche Defekte aufweisen können, und zwar in Abhängigkeit von der Anordnung der Öffnungen in der Speiserschüssel.

Fig. 3 zeigt einen den Fig. 1 und 2 entsprechenden Kanal, der jedoch erfindungsgemäß durch Zufügung einer Stufe 11 verändert worden ist, welche stromaufwärts eine vertikale Wand und einen Bodenabfluß 12 aufweist, welch letzterer sich unmittelbar an die Stufe anschließt und zum Abziehen der überschüssigen viskosen Phase bestimmt ist. Die Pfeile 10 a auf der gleichen Zeichnungsfigur zeigen die Strömungsbahn der viskosen Phase stromabwärts der Stufe 11 für den Fall, bei dem diese viskose Phase aufgrund eines unzureichenden Abflusses oder aus sonsti­ gen Gründen die Stufe überströmt hat. Man sieht, daß dann, wenn die Stufe 11 der Öffnung 6 hinreichend ge­ nähert ist, die glasartige Phase die Öffnung erreicht, bevor sie den Boden erreicht hat und demzufolge in der Masse des Ballens untergeht und sich nicht auf dessen äußerer Oberfläche ablagert.

Dem Bodenabfluß 12 ist eine elektrische Beheizungsein­ richtung 13 einer zu diesem Zweck bekannten Art zugeord­ net. Der Abfluß kann durch einen Stopfen 14 verschlossen werden.

Um die viskose Phase abzuziehen wird die Beheizungsein­ richtung 13 eingeschaltet und anschließend der Stopfen 14 entfernt, um die sich auf dem Boden des Kanals seit dem vorhergehenden Entleeren angesammelte flüssige Phase abzuziehen.

Fig. 4 zeigt ein speziell zur Ausführung des Erfindungs­ gegenstands entworfenes Bauteil, welches die Speiser­ schüssel und die Stufe zusammenfaßt. Dieses einstückige Bauteil, welches gleichzeitig die Wanne 5 und die Stufe 11 darstellt, befindet sich am Ende des Kanals 2. Dieses Bauteil ist ausgehend von einem flüssigen Feuerfestmate­ rial durch Gießen in einer Form leicht herstellbar.

Ist dieses Bauteil verbraucht, beispielsweise durch Verbreiterung oder Deformation der Berandungen des Loches 6 für die Ballen kann es zwecks Austauschs ent­ fernt werden.

Die in Fig. 4 gezeigte Speiserschüssel zeigt nur ein, der Bildung von Ballen dienendes Loch. Es ist selbstver­ ständlich möglich, eine ähnliche Schüssel mit einer bedeutend größeren Anzahl solcher Öffnungen vorzusehen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Überführung flüssigen Glases aus einem Ofen (1) in eine der Formgebung von Artikeln dienende Station, mit einem, an dem einen seiner Enden mit dem Ofen (1) und an dem anderen Ende mit einer Wanne (5) in Verbindung stehenden Kanal (2), welche Wanne (5) wenigstens eine, ausgehend von deren Boden im wesentlichen vertikal gerichtete, zur Führung einer flüssigen Glasmasse oder eines Ballens (8) in die Formgebungsstation bestimmte Verteilungsöffnung (6, 7) aufweist, mit einer Stufe (11), die auf dem Boden des Kanals stromaufwärts bezüglich der Wanne (5) angeordnet ist und auf ihrer stromaufwärts gele­ genen Seite eine im wesentlichen vertikale Wandung zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Stufe ohne seitliche, auf der Stufe oder den Seitenwandungen der Wanne angeordnete Abflüsse vorgesehen ist, daß die Stufe auf ihrer stromabwärts gelegenen Seite eine im wesentlichen vertikale Wandung zeigt, die gesamte Breite des Kanals einnimmt, eine Dicke von ungefähr 4 cm bis 10 cm sowie eine solche Höhe aufweist, daß über die Stufe ein Stromfaden von ungefähr 8 cm bis 10 cm Dicke strömt und daß die Vorrichtung ferner einen beheizbaren Bodenabfluß (12) aufweist, der stromaufwärts bezüglich der Stufe, sich an diese unmittelbar anschließend, angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe mit der Wanne ein einstückiges feuer­ festes Bauteil bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Bauteil aus Wanne und Stufe aus einem flüssigen, durch Gießen geformten Material besteht.