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Verfahren zum Schmelzen von Glas in der Wanne Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Schmelzen von Glas in der Wanne. Während man bei dem Schmelzen
von Glas fm Hafen, z. B. von optischem Glas, ein Homogenisieren nach dem Läutern
schon lange durchführt, kann das hierfür wichtigste Mittel, das mechanische Rühren
des Glases, nicht ohne weiteres auf die Homogenisierung des in der Wanne geschmolzenen
Glases übertragen werden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist dieses Mittel
verwendbar.
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Das Verfahren besteht darin, daß das Glas nach vollständigem Läutern
in einem besonderen, zwischen Läuterraum und Entnahmestellen eingeschalteten verhältnismäßig
kleinen Raum bei einer die Arbeitstemperatur merklich überschreitenden Temperatur
einem mechanischen Rührvorgange unterworfen und aus diesem Raum unter Abkühlung
auf Arbeitstemperatur der oder den unmittelbar anschließenden Entnahmestellen zugeführt
wird. Dabei ist unter Läutern die Behandlung des Glases in der Schmelze zu verstehen,
bei der das Glas unter Aufrechterhaltung oder Anwendung genügend hoher Temperaturen
solange Zeit hindurch so dünnflüssig erhalten wird, daß sämtliche Blasen daraus
entweichen. Der Raum zum Rühren des Glases ist zweckmäßig rund oder oval gestaltet,
um tote Ecken zu vermeiden.
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Es ist vorgeschlagen worden (amerikanische Patentschrift r 577 6o2),
ein beschleunigtes Läutern des Glases dadurch herbeizuführen, daß das Glas zum Zwecke
des Läuterns in möglichst dünner Schicht fortgeführt wird, damit der Weg für die
aufsteigenden Gasblasen möglichst kurz ist. Eine Lösung dieser Aufgabe besteht darin,
das Glas in eine Trommel zu leiten und dei deren Drehung auch eine von den Mischmaschinen
her bekannten Art der Durchmischung des Glases hervorzurufen. Hierbei findet jedoch
der Mischvorgang gleichzeitig mit dem Läutervorgang statt, während beim vorliegenden
Verfahren das Läutern vollständig beendet sein soll, ehe die mechanische Beeinflussung
des Glases durch Rühren einsetzt.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden (amerikanische Patentschrift 1598
307), den Läutervorgang unter gleichzeitiger Homogenisierung in einem besonderen
Raum durch Rühren durchzuführen. Auch hierbei soll also das Rühren schon vor Beendigung
des Läuterns einsetzen. Vor allem soll bei diesem bekannten Verfahren das Rühren
in dem allgemein mit Arbeitswanne bezeichneten A.bstehraum der Wanne stattfinden,
wobei der Hauptwert auf die Verkürzung der Schmelzdauer und die Erhöhung der Wannenleistung
gelegt ist. Im Gegensatz hierzu wird bei dem Verfahren nach der Erfindung das Rühren
unter Ausschaltung eines besonderen Arbeits- oder Abstehraumes in einem Raum durchgeführt,
der einerseits unmittelbar .mit heißem, geläutertem Glase aus der Wanne gespeist
wird und andererseits das in ihm homogenisierte
Glas unter möglichst
schleuniger Abkühlung auf Arlfeitstemperatür unmittelbar der oder den Arbeitsstellen
zugehen läßt.
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Weiter hat man vorgeschlagen (britische Patentschriften 2o2 6io, 218i
888 und 2d-3 459), bei Glasspeisern die Viskositätsv erhältnisse an den Austrittsstellen
des Glases dadurch zu verbessern, daß die thermischen Ungleichmäßigkeiten der Beheizung
und der Abkühlung. durch langsames @mlaufenlassen einer kleinen Glasmenge unmittelbar
über der Verarbeitungsstelle, also bei Arbeitstemperatur und entsprechend hoher
Viskosität, ausgeglichen werden. Selbst wenn hierbei eine thermische Homogenisier
ung erreicht werden könnte, ist es ausgeschlossen. durch eine solche Maßnahme die
weit wichtigere chemische Homogenisierung zu erzielen.
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Die Verwendung der bereits erwähnten, zuweilen sehr großen Abstehräume
und vor allem das Nachbeheizen in diesen Abstehräumen ist auch deshalb besonders
nachteilig, weil das Nachbeheizen die Entglasungserscheinungen begünstigt, da das
Maximum des Kristallisationsvermögens in der Temperatur unter dem Maximum der Wachstumgeschwindigkeit
liegt. So zeigt ein Glas, das bis in die zweite .kritische Zone abgekühlt war, wo
starke Keimbildung herrscht, leicht sichtbare Entglasungserscheinungen, wenn es
wieder erwärmt wird.
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Dazu kommt, daß der Versuch, durch Beheizeng eine thermische Homogenisierung
zu erzielen, aus physikalischen Gründen fehlschlagen muß. Die Wärmezuführung ist
nämlich im Betriebe nur von einer Seite aus möglich, nämlich von der Oberfläche
des Glases her. Gerade die wärmsten Teile der Masse befinden sich aber oben, so
daß bei einer Nachbeheizung gerade diese vorwiegend betroffen werden und dadurch
die thermische Inhomogenität noch erhöht wird.
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Das Abstehenlassen könnte wohl einen thermischen Ausgleich zwischen
den einzelnen Glaspartien bringen, falls man dafür sorgt, daß die Wärme räumlich
nicht ungleichmäßig zu- oder abgeführt wird. Der Wirksamkeit dieses im Hafen wohl
verwendbaren Mittels steht aber in der Wanne mit Dauerbetrieb der Fluß des Glases
durch die stetige Entnahme entgegen. Eine chemische Homogenisierung kann das Mittel
des Abstehenlassens überhaupt nicht hervorbringen.
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Auf der Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung in einer Ausführungsform veranschaulicht.
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Abb. i zeigt die Anlage im senkrechten, Abb. 2 im waagerechten Längsschnitt.
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Die Schmelzwanne besteht aus,dem Schmelzrauen i und dem Läuterungsraum
2. An letzteren schließt sich der wesentlich kleiner und gewöhnlich rund gehaltene
Homogenisierungsraum 3 an. Die Räume i und 2 sind durch eine Öffnung :I, die Räume
2 und 3 durch eine Öffnung 5 miteinander verbunden. Im Raum 3 befindet sich das
Rührw.erlz 6. Aus dem Raum 3 gelangt das Glas durch eine flache Rinne 7 zu der Entnahmeöffnung
B.
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Der Homogenisierungsrautn 3 kann vor jeder Entnahme- oder Arbeitsöffnung
einer Wanne gesondert angebaut werden. Das Rührwerk 6 kann aus einem oder mehreren
Rührwerkzeugen bestehen, deren Bahnen den Homogenisierungsraum in der gesamten Ausdehnung
zu bearbeiten vermögen. Die Wirkung des Rührwerkes ist um so größer, je größer das
Verhältnis des Rauminhaltes der Rührwerkzeuge zum Inhalt des Homogenisierungsraumes
ist. Deshalb wird der Raum 3 zweckmäßig so klein als möglich und nur gerade so groß
gehalten, daß das Glas bei der vorgesehenen Temperatur und der vorhandenen Durchsatzmenge
hinreichend lange gerührt wird. Nimmt man die mittlere Rührtemperatur als etwa in
der Mitte zwischen Läuterungs- und Verarbeitungstemperatur an, so wird eine Rührdauer
von i bis 2 Stünden ausreichen.
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Die Wände des Rührraumes 3 und des diesem vorhergehenden Läuterungsraumes
z sind ganz oder teilweise isoliert. An sich sind zwar Wärmesperrmittel zur Unterstützung
der Homogenität des erschmolzenen Glases bekannt. Nach der Erfindung werden jedoch
diese Wärmesperrmittel erstmalig bei einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung verwendet. Hierdurch ist erreicht, daß .die Homogenisierung der
Glasmasse gemäß diesem Verfahren erleichtert ist.
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Bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführung liegt die Öffnung
5 zwischen den Räumen 2 und 3 unten. Diese Ausführung kann bei besonders guter Isolierung
des Homogenisierungsraumes 3 Verwendung finden, wenn diese Isolierung so stark ist,
daß Konvektionsströme in dem im Raum 3 befindlichen Glase vermieden werden. Beson-
i ders zweckmäßig ist aber die Ausbildung der Anlage in der Weise, daß das aus dem
Raum .2 in den Raum übertretende, warme Glas oben in den Raum 3 eintritt, die Zutrittsstelle
des Glases zum Raum 3 also im Mittel höher liegt als die Entnahmeöffnung 8 bzw.
die zu dieser führende Austrittsstelle oder Rinne 7. Dadurch wird mit Sicherheit
verhütet, daß das in den Raum 3 eintretende Glas Konvektionsströme bildet und etwa
am Rührur vorbei ungenügend homogenisiert nach oben steigt.