DE8138358U1 - Hochleistungsspeiser - Google Patents

Description

Dipl.-lng. A. Spalthcff, Patentanwalt, 43 Essen

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"Hochlei st ungs '., peiser"

Die Erfindung betrifft einen Hochleistungsspeiser zur Konditionierung eines kontinuierlich fließenden Glasstromes, bei dem dieser nach dem Erschmelzen in einer Kühlzone gekühlt und auf die gewünschte Austrittstemperatur eingestellt ist und dann austritt.

Es sind bereits Verfahren zur Konditionierung und Homogenisierung von kontinuierlich fließenden Glasströren bekannte, die in Glasschmelzöfen erschmolzen werden und dann nach ihrer Homogenisierung weiterverarbeitet werden. Diese Homogenisierung erfolgt in Speiser genannten Vorrichtungen und diese bestehen im wesentlichen aus einer relativ flachen Rinne, welche von oben mit Gas oder durch in den Glasstrom eintauchende Elektroden beheizt wird. Bei größeren Leitungen ist es nicht mehr möglich, über den Rinnenquerschnitt gesehen eine gleichmäßige Homogenität der Temperatur zu erzielen, die auch durch eine Verbreiterung der Rinne nicht erreicht werden kann.

Es ist weiterhin bekannt geworden, den Glasstrom in einem Speiser erst abkühlen und dann die Homogenisierung durch eine erneute Aufheizung vorzunehmen. Nachteilig ist hierbei aber, daß die Abkühlung am Boden des Speisers erfolgt und damit ein kalter Strom-

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine über dem Glasauslaß senkrecht angeordnete, in ihrer Drehzahl periodisch regelbare und in der Drehrichtung reversierbare Schnecke erreicht,
welche vorzugsweise auf- und abbewegbar ist.

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faden entsteht, der auch durch Konvektion nicht mehr ausgleich- ., bär ist. Die danach folgende Aufheizung weist weiterhin den

Nachteil auf, daß bei einer Aufheizung von oben mittels Bren- '\ nern nur die oberste Schicht aufgeheizt wird und auch so durch j Konvektion eine Homogenisierung nicht erreichbar ist und beim
Einsatz von Elektroden, die in den Glasstrom eintauchen, der
Stromweg automatisch durch die wärmeren Zonen der Stromfäden er- -, folgt und damit ebenfalls eine Aufheizung der kälteren Gegenden, ' wie dies zur Homogenisierung erforderlich wäre, nicht erfolgt. -

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen Speiser der | eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die vorgenann- f ten Nachteile nicht mehr auftreten und welcher gewährleistet, daß i eine Tropfenbildung in jedem gewünschten Ausmaß einstellbar ist, ( wobei eine Temperaturhomogenität auch über das Tropfenvolumen verteilt aufrecht erhalten bleiben soll. I

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Dipl.-Ing. A. Spalthoff, Patentanwalt, 43 Essen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anVland der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Figur 1 einen Speiser im Vertikalschnitt, Figur 2 einen Speiser im Horizontalschnitt und Figur 3 einen Schnitt in vertikaler Richtung im rechten Winkel zu dem Schnitt gemäß Figur 1 durch einen Speiser.

Oer Speiser ist, gemäß den jeweiligen Aufgaben, die an ihn gestellt werden, in fünf Zonen aufgeteilt. Die erste Zone kann als Schnellkühlzone 1 bezeichnet werden. Die zweite Zone ist die Feinkühlzone 2, die dritte Zone ist die Rührerzone 3, in der eine Vergleichmäßigung durch mechanisches Rühren erfolgt; die vierte Zone ist die Ausgleichszone 4, wo es zur absoluten thermischen Homogenität kommt, weil in dieser Zone keine Ternperaturverluste mehr zugelassen werden. Die fünfte Zone ist

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die Kopfzone 5, in welcher der Tropfen gebildet wird.

In der Schnellkühlzone wird die Temperatur des Glases möglichst schnell abgesenkt, ohne Rücksicht auf eine zu erreichende Temperaturhomogenität. Dabei ist festzustellen, daß eine konvektive Kühlung des Glases relativ unvorteilhaft ist, weil bei Beaufschlagung mit Luft oder einem anderen Kühlmedium eine kalte Oberflächenschicht entsteht, die relativ dünn ist, deren Viskosität aber so hoch ist, daß sie an der Strömung nicht mehr teilnimmt. Dadurch wird der Kühleffekt stark reduziert, da unterhalb dieser hochviskosen Schicht eine schnellaufende Strömung entsteht, die nach wie vor einen hohen Wärmeinhalt hat und einen starken Wärmetransport in Richtung Auslauf mit sich bringt.

Wesentlich effektiver ist es, das Glas frei abstrahlen zu lassen, da dabei auch tiefere Glasschichten Wärme emittieren können. Die abgegebene Wärmemenge wird natürlich um so größer, je geringer die Rückstrahlung auf das Glasbad ist. In Zone 1, der Schnellkühlzone, ist deswegen der Oberbau mit einer beweglichen Abdeckung 6 ausgerüstet, welche eine Stahlkonstruktion aufweist, die um einen Drehpunkt 9 drehbar ist, so daß die Abdeckung über dem Glasbad hochgeschwenkt werden kann. Dadurch wird

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dia "Mitte des Feeders freigelegt, in der das größte Wärmeangebot vorliegt. Die Fläche kann frei abstrahlen und verliert naturgemäß sehr viel Energie, da keine Rückstrahlung erfolgt. Je größer der öffnungswinkel der Abdeckung 6 wird, die über eine Spindel 10 manuell betätigt wird, um so größer wird die Abstrahlung des Glasbades im Schneilkühlungsteil. Der öffnungswinkel kann dabei manuell so eingestellt werden, daß, Je nach Tonnage, die Temperatur der Oberfläche, welch« infolge ihrer erhöhten Viskosität nur wenig· an der Strömung teilnimmt, knapp oberhalb der Entglasungstemperatur liegt.

In der Peinkühlungszone 2 wird die Temperatur des Glases weiter abgebaut bis auf* eine Temperatur, die sehr nahe an der Verarbeitungstemperatur des Glases liegt. Gemessen wird diese Temperatur am Thermoelement im Glas 11, welches in der Rührerzone eingebaut ist. Dieses Thermoelement dient gleichzeitig als Sollwertgeber für die Regelung der Zone 2.

In der Zone 2 soll möglichst gleichmäßig die Temperatur des Glases abgesenkt werden oder, falls nötig, über Elektroden 12 angehoben werden. Um zu vermeiden, daß eine mittig durchgehende schnelle Strömung die minimale Verweilzeit im Feeder sehr stark heruntersetzt, -sind in der Kühlzone 2 Schikanen

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(Einbauten) 15 eingebaut, welche das Glas zu einer mäandiierenden Fließbewegung zwingen, so daß der Weg für die Strömungsmitte erheblich verlängert wird. Durch die stetige Richtungsänderung und die Veränderung dss Strömungsquerschnittes
an der Spitze und parallel zu den Schikanen, kommt es zu einem ϊ Mischeffekt, so daß die minimale Verweilzeit wesentlich länger ist als in einem herkömmlichen Speiser gleicher Länge.

In der Feinkühlzone 2 sind Elektroden so angeordnet, daß sie

in den toten Strömungsecken sitzen, so daß sie vorteilhaft

auch während des Kühlens mit kleiner Leistung eingeschaltet ; bleiben können, um das Strömungsprofil zu vergleichmäßigen

und somit die minimale Durchlaufzeit zu verlängern. |

Da naturgemäß die größte Wärmeabgabe bei einem solchen System f über die Außenkanten erfolgt, muß die Zwangskühlung möglichst

nahe am Temperaturmaximum ansetzen. Deswegen ist ein Kühlka- |

nal am Boden 14· und ein Kühlkanal über dem Glas 15 eingebaut, I die in ihrer Form dem mäandrierenden Glasfluß folgen. Diese |

I Kühlkanäle 14- und I5 werden von einem Ventilator beaufschlagt | bzw. mit Kühlluft durchspült, dessen Drehzahl über einen Regler | analog der Temperatur des Thermoelements 11 geregelt wird. Die
beiden Drosselklappen 16 werden dabei manuell so eingestellt,

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daß die !Temperaturen der Thermoelemente 17 annähernd gleich sind.

Die Richtung des Luftstromes ist dabei gleich der des Gasstromes, so daß eine Gleichstromkühlung erfolgt, die zur PoI-ge hat, daß dort, wo die Energiedifferenz am größten ist. die größte Wärmeenergie abgeführt wird, so daß der Kühleffekt in Richtung auf das Bade der Zone kleiner wird. Der Kühlkanal 14-am Boden besteht aus hochhitzebeständigem Stahl, um zu vermeiden, daß Glas, welches durch eventuelle Undichtigkeiten ausläuft, diese Kühlkanäle verstopft. Der Kühlkanal I5 über dem Glas ist aus Feuerfestmaterial aufgebaut, wobei die Abdeckplatten 18 aus einem gut wärmeleitendem und temperaturwechselbeständigem Feuerfestmaterial bestehai, bei welchem die·Plattenstärke infolge der geringen Spannweite zwischen den Einbauten 13 im Glasstrom, welche als Auflage dienen, relativ gering gehalten werden können.

Die Platten 18 werden durch die darüberstreichende Luft so stark abgekühlt, daß die Rückstrahlung auf das Glasbad entsprechend dem gewünschten Kühleffekt reduziert wird. Dadurch kommt es zu einer gleichmäßigen Abstrahlung aus dem Glasbad auf die Platten 18, ohne daß der unerwünscht«. Lederhaut-Effekt auf der Oberfläche auftritt.

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- 8 Die Abdeckung des Kühlkanals I5 besteht skr einer sehr

starken Isolierung, so daß, für den Pail, daß nicht gekühlt, sondern geheizt werden muß, möglichst geringe EnergieverlustD entstehen. Der Kegler der Kühlzone 2 ist dabei so ausgelegt, daß bei Unterschreiten der Soll-Temperatur am (Thermoelement 14 der Ventilator abgeschaltet und die Elektroden 12 in ihrer Leistung erhöht werden.

Die folgende Rührzone 3 ist derart ausgebildet, daß das Glas in einer vertikalen Strömungsrichtung nach unten geführt wird und damit parallel zur Rührerachse des Rührers 10 verläuft. J¹Ur eine Homogenisierung in der Glasmasse ist es wesentlich, daß die Rührerblätter oder die Rührerstäbe senkrecht zur Glasflaßrichtung arbeiten, wobei die Homogenität um so höher ist, je mehr Stäbe im .Einsatz sind. Deswegen besteht der Rührer aus einer vertikalen Achse aus Peuerfestmaterial, welche mit Bohrungen versehen ist, in welchen Molybdän-Stäbe 20 eingesetzt sind. Der Antrieb erfolgt über ein bekanntes stufenloses Getriebe 21. Die Drehrichtung.des Rührers ist dabei so, daß die aus den Molybdän-Stäben gebildete Wendel das Glas nach eben drückt, so daß die Verweilzeit in der Rührzone erhöht wird.

Die sich an die Rührzone 3 .anschließende Ausgleichsζone 4 be-

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steht aus einem Bohrspeiser, welcher indirekt beheizt' wird.· Als Widerstand für die Beheizung dient hierbei das Feuerfestmaterial¹, der Strom wird dabei über metallische und leitende Formkörper 21 zugeführt, deren Temperatur über eine bewegliche Scheibe-22.^aUf der Achse der Stromzuführung so eingestellt werdea^jcann, .daß. sie den zulässigen Höchstwert nicht überschreiteiV;ÄDie-Speisung der Spannung erfolgt- mit Wechselstromstellerniüberilransformatoren mit getre^aten Wick-

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lungen, wobei ein Heizkreis oder ein Paar von Heizkreisen rait einem Wechselstromsteller ausgerüstet eind.

Die Regelung der gesamten Zone 4 erfolgt dabei so, daß die Leistungen der einzelnen Heizkreise manuell so gegeneinander eingestellt werden,-daß'die Temperaturdifferenz (At) aller Thermoelemente 23 gleich'Null ist, während die Gesamtleistung aller Heizkreise gleichmäßig"über einen Regler variiert wird, der sein Eingangssignal von dem Thermoelement 24 erhält.

Die Kopfzone 5 ist aus dem gleichen leitenden Feuerfestmaterial aufgebaut und wird auf die gleiche Weise indirekt beheizt wie die Zone 4. Ea sind eine große Anzahl von Heizkreisen vorgesehen., um die Temperatur, gemessen am Thermoelement 25, auf dem gleichen Wert "halten;, zu können, wie die des Thermoelementes Dessen Wert wiederrum ist identisch mit dem Wert des Thermoele-

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raentes 11, so" daß ab Ende der Rührzone 3 keine Temperaturänderungen im Glas auftreten und damit ein optimaler' Temperaturausgleich erreicht wird* Die Heizkreise in der Kopfzone
5 werden ebenfalls über einen Regler analog der Temperatur
über das Thermoelement 25 ausgesteuert. :

Der Austrag des Glases erfolgt über eine Schraube oder Schnek- f ke ^6 aus Peuerfestmaterial, welche das Glas aus dem unten am | Kopf unterhalb der Schnecke angeordneten Tropfring 27 heraus- j drückt. Dabei ist die Tropfenform frei einstellbar über die ί

Drehgeschwindigkeit der Schnecke. Es lisnn so während des *

Tropfenbildungsprozesses die Geschwindigkeit erhöht oder ver- \

langsamt werden und damit die ausgestoßene Glasmenge vermehrt ■; oder verringert werden, "so. daß Jede beliebige -Tropfenform baw.

ein beliebiges Tropfengewicht ausgestoßen werden kann. \

Unter dem Auslauf befindet sich eine herkömmliche Schere '·

(nicht gezeigt), die synchron mit dem Antrieb der Schnecke f lauft und den Strang in dem Augenblick abschneidet, an welchem | die Drehzahl der Schnecke auf ein Minimum reduziert wurde und * damit die Strangstärke ein Minimum aufweist. Ersichtlicherweice
kann so die Schnittzahl der Tropfenbildung allein durch die Itequenz der Geschwindigkeitsänderung des Antriebs der Schnecke

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Dipl.-Ing. A. Spalthofi, PatentamtoaltJ 4$ l?ssen:" · , ':

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bestimmt werden, wobei bei extrem niedrigen Tropfenge-

ί schwindigkeiten die Schnecke auch reversiert werden kann, so daß sie das Glas zeitweise nach oben fördert. Die Steigung der Schnecke bestimmt' dabei-'die Tropfenbildung pro Umdrehung. Gegenüber dem-herkömmlichen Speisermechanismus ist damit eine Zwangstropfenbildung geschaffen worden, welche unabhängig von der Nächfließgeschwindigkeit des Glases ist und welche auf eine ,einfache variable Drehbewegung reduziert worden ist. Ersichtlicherweise kann also das Tropfengewicht, *

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welches mit bekannten Verfahren vor, in oder hinter der Glas- « form-Maschine gemessen werden kann, über die Drehgeschwindigkeit der Schnecke geregelt werden.

Ersichtlicherweise ist e,s also möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/dem erfindungsgemäßen Speiser erstmalig ohne größeren technischen.Aufwand eine vollkommene Homogenisierung des austretenden'Glases hinsichtlich der Temperatur und beliebig variable Tropfengewichte einzustellen. Es kann | also von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden, wobei insbesondere berücksichtigt werden muß, daß der erfindungsgemäße Speiser nur kurz ist und in vorhan-

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denen Werkshallen den Einsatz auch von großen Formmaschinen ermöglicht, ohne daß der Schmelzofen verkleinert werden müßte.

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In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann die indirekte Beheizung der Ausgleichszone 4· auch über außen anliegende Widerstandsheizelemente erfolgen, wobei die Prinzipien der Energiezuführung und die beschriebene .Regelmöglichkeit erhalten bleiben. Die Vorteile einer solchen Lösung bestehen darin, daß auch nicht leitendes Feuerfestmaterial verwendet werden kann. Über die Widerstandsheizelemente werden in dieser: Ausgestaltung ebenfalls nur die Wärmeverluste ersetzt, die notwendigerweise auftreten, ohne daß eine weitere Aufheizung des Glasstromes erfolgt.

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Claims (1)

1. DipUng. A. Spalthoff, Patentanwalt, 43 Essen

   16. 9. 1983

   Sorg GmbH & Co KG und VEBA-GLAS AG 24 147 S/0

   SCHUTZANSPRUCH :

   Hochleistungsspeiser zur Konditionierung eines kontinuierlich fließenden Glasstromes, bei dem dieser nach dem Erschmelzen in einer Kühizone gekühlt und auf die gewünschte Austrittstemperat>r eingestellt ist und dann austritt,
   gekennzeichnet durch eine über dem Glasauslaß senk.echt
   angeordnete, in ihrer Drehzahl periodisch regelbare und in der Drehrichtung r^versierbare Schnecke (26).