DD216707A5 - Verfahren zum schmelzen von glas - Google Patents

Abstract

Elektrisch aufgeheizter Schmelzofen und Verfahren zum Herstellen eines geschmolzenen Materials aus einer, aus festen Teilen bestehenden Beschickungsschicht. Der Schmelzofen ist mit Heizmitteln ausgestattet, die durch den Joulschen Effekt das geschmolzene Material auf eine gleichfoermige Temperatur erwaermen und zum Boden des Schmelzofens ableiten. Waehrend der Formierung des geschmolzenen Materials wird ein im wesentlichen isothermer Zustand ueber eine gegebene horizontale Ebene des Koerpers aus geschmolzenem Material erzeugt. Im Abstand voneinander gegenueberliegend angeordnete Elektroden und ein gesteuerter Stromfluss bewirken diese gleichfoermigen Temperaturen und ermoeglichen es, dass das geschmolzene Material ohne zusaetzliche Behandlung direkt aus dem Schmelzofen heraus geformt werden kann.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen elektrisch aufgeheizten Schmelzofen zum Herstellen eines geschmolzenen Materials aus einer aus festen Teilen bestehenden Beschickungsschicht und zum Hindurchleiten des geschmolzenen Materials durch den Boden direkt in einen das Fertigprodukt formenden Bereich und ein Verfahren zum Schmelzen von Glas und Zuführen des geschmolzenen Glases mit einer gewünschten Formtemperatur zu einer Formvorrichtung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen >

Bei den typischen großen horizontalen Glasschmelzvorrichtungen für die kontinuierliche Herstellung wird das Glas den folgenden Herstellungsschritten unterzogen: Aufbereiten durch schmelzende Beschickungsmaterialien, die auf dem geschmolzenen Glas an einem Ende der Schmelzvorrichtung fließen. Klären des Glases in einem nachfolgenden Bereich, der in vielen Fällen vom ersten Bereich durch eine Wand getrennt ist, und Prüfung des Glases auf seine Beschaffenheit, Beruhigung und Abkühlung des geschmolzenen Glases auf eine Temperatur, die geeignet ist, das Glas in einen Konditionierungs- oder Bearbeitungsbereich, der ebenfalls im wesentlichen getrennt angeordnet sein kann, zu bestimmten Glaserzeugnissen zu verarbeiten. Diese Schmelzvomchtungen können mit einer Gasfeuerung versehen oder elektrische Schmelzofen sein. Ein allgemeines System zur Herstellung von Glasfaden oder Glasfasern beinhaltet Voröfen, die sich aus ihm heraus erstrecken, durch welche das geschmolzene Glas in der Schmelzvorrichtung zu einer Vielzahl von voneinander im Abstand angeordneten Durchflußöffnungen oder andere Einrichtungen wie Spinndüsen, geführt wird, die entlang der Bodenwand der Voröfen angeordnet sind. Die Voröfen können sich direkt aus der Schmelzvorrichtung heraus erstrecken oder können sich als Abzweig aus einem oder mehreren Hauptkanälen heraus erstrecken, die das geschmolzene Glas aus der Schmelzvorrichtung herausführen. Das Glas aus jedem der Voröfen fließt infolge der Schwerkraft durch Öffnungen in darunter angeordnete Durchflußöffnungen, wobei der geschmolzene Glasstrom von den Durchflußöffnungen oder Spinndüsen in Glasfaden oder Glasfasern geformt wird.

Es sind senkrechte Schmelzvorrichtungen bekannt, die es gestatten, daß das Glas direkt aus einem Ofen- oder Schmelzbereich herausgeformt wird. Um dies zu ermöglichen, ist eine Form der derartigen Anordnungen mit einem Streifen oder einem Schirm aus Platin oder einer Platinlegierung versehen, der im Schmelzbereich angeordnet ist. Das Platinelement ist normalerweise gelocht oder geschlitzt, um die Zirkulation des geschmolzenen Glases zu erleichtern. Durch den Streifen oder Schirm wird ein elektrischer Strom geleitet, um das rohe Beschickungsmaterial durch Widerstandsbeheizung des Schirmes zu schmelzen. Ein Formungselement, wie eine Durchflußöffnung, ist direkt mit der Schmelzvorrichtung verbunden, um Ströme aus geschmolzenem Glas zu erhalten, die durch verschiedenartige Mittel zu Fasern geformt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Qualität von aus geschmolzenem Glas hergestellten Produkten zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch aufgeheizten Schmelzofen so auszubilden, daß das geschmolzene Glas auf eine gleichmäßige Temperatur erwärmt wird und ohne zusätzliche Behandlung direkt aus der Schmelzvorrichtung heraus geformt werden kann und ohne ein „Feinen" kleine Verunreinigungszahlen erreicht werden. ^

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schmelzofen enthält:

a) eine Klammer aus hitzebeständigem Material für das geschmolzene Material, wobei diese Klammer in ihrem Boden Auslaßöffnungen aufweist, die mit dem das Fertigprodukt formenden Bereich in Verbindung stehen; „

b) eine erste Gruppe im allgemeinen horizontal und mit seitlichem Abstand einzeln angeordnete Elektroden, die in der Kammer angeordnet sind;

c) eine zweite Gruppe im allgemeinen horizontal und mit seitlichem Abstand einzeln angeordnete Elektroden, die in der Klammer angeordnet sind, wobei die Elektroden der ersten und der zweiten Gruppe gegenüberliegend, mit einem Abstand zueinander, einzeln miteinander in Beziehung stehend, angeordnet sind; ^r '

d) Mittel zur Versorgung der Elektroden sowohl der ersten als auch der zweiten Gruppe mit elektrischem Strom von im wesentlichen gleichem Wert, wobei die seitlich und mit Abstand gegenüber angeordneten einzeln miteinander in Beziehung stehenden Elektroden derart mit Elektroenergie gespeist sind, daß ein horizontal verlaufender Bereich im wesentlichen gleichmäßig erwärmten Materials erreicht und das geschmolzene Material mit gleichmäßiger Temperatur den Auslassen

¹ der Kammer zugeführt wird.

Der Schmelzofen zum Herstellen eines geschmolzenen Materials aus einer aus festen Teilen bestehenden Beschickungsschicht enthält:

a) einen Kessel zum Aufnehmen eines Glaskörpers aus geschmolzenem Material, mit einer nicht geschmolzenen Schicht aus Beschickungsmaterial auf der Oberfläche dieses Materials, wobei der Kessel innere Oberflächen, einschließlich eines Bodens aufweist, der eine Auslaßöffnung für das geschmolzene Material aufweist;

b) im Abstand einzeln gegenüber angeordnete Elektroden, die in dem Kessel angebracht sind;

c) Mittel zur steuerbaren Versorgung jedes gegenüberliegenden Elektrodenpaares mit elektrischem Strom, damit zwischen ihnen ein elektrischer Strom durch das geschmolzene Material zum Fließen gebracht wird, der eine Erhitzung desselben auf der Grundlage des Joulascha-Effektes zur Folge hat, wobei die Anordnung der Elektroden zueinander und zu den inneren Oberflächen des Kessels und die Versorgung jeder Elektrode mit elektrischem Strom während der Herstellung des geschmolzenen Materials derart ist, daß ein horizontal verlaufender Bereich im wesentlichen gleichmäßig erwärmten Materials entsteht und den Auslaßöffnungen im Boden geschmolzenes Material mit gleichmäßiger Temperatur zugeführt wird. ' .

Im Schmelzofen sind im wesentlichen gleichförmige thermische Bedingungen über einen gegebenen horizontalen Querschnitt des Glaskörpers aus geschmolzenen Material vorhanden.

Die im Abstand einzeln gegenüber angeordneten Elektroden bestehen aus einer ersten Reihe von mit seitlichem Abstand voneinander angeordneten, einzelnen Elektroden und aus einer zweiten Reihe von mit seitlichem Abstand voneinander angeordneten, einzelnen Elektroden.

Jede Elektrode ist über die Mittel zur steuerbaren Versorgung mit elektrischem Strom mit einer im wesentlichen gleichen Strommenge versorgt.

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Der Schmelzofen enthält Mittel zum Formen, denen geschmolzenes Material aus der Auslaßöffnung im Boden zufließt. Im Boden ist eine Vielzahl von Auslaßöffnungen vorhanden, und für jede Auslaßöffnung ist ein Mittel zum Formen des aus dem Kessel ausfließenden geschmolzenen Materials vorgesehen. Der Kessel zum Aufnehmen des Glaskörpers aus geschmolzenem Material ist ein flacher senkrechter Kessel, wobei die Höhe

geringer als die Breite oder Lange des Kessels ist. Die Höhe des Kessels beträgt 304,8 Millimeter oder ist geringer.

Der Schmelzofen zum Herstellen eines geschmolzenen Materials aus einer aus festen Teilen bestehenden Beschickungsschicht

enthält: t

a) einen Kessel zum Aufnehmen eines Glaskörpers aus geschmolzenem Material mit einer nicht geschmolzenen Schicht auf der Oberfläche dieses Materials, wobei der Kessel innere Oberflächen einschließlich eines Bodens aufweist, der eine Auslaßöffnung für das geschmolzene Material besitzt;

b) im Abstand einzeln gegenüber angeordnete Elektroden, die in dem Kessel angebracht sind, wobei die Elektroden aus einer ersten und einer zweiten Reihe von einzeln, im Abstand voneinander angeordneten Elektroden bestehen und die zweite Reihe gegenüber der ersten angeordnet ist, wobei sich die Elektroden von der einen Reihe derart in den Kessel erstrecken, daß sie durch einen Zwischenraum von den Elektroden der zweiten Reihe getrennt enden und im allgemeinen im Verhältnis zu den Elektroden, die sich von der anderen Reihe in den Kessel erstrecken, in einer Flucht angeordnet sind;

c) Mittel zur steuerbaren Versorgung jedes gegenüberliegenden Elektroden-Paares mit elektrischem Strom, wobei die Anordnung der Elektroden im Verhältnis zueinander und zu den inneren Oberflächen des Kessels und die steuerbare Versorgung jeder Elektrode mit elektrischem Strom während der Herstellung des geschmolzenen Materials derart ist, daß den Auslaßöffnungen im Boden geschmolzenes Material mit einer gleichmäßigen Temperatur zugeliefert wird.

Im Schmelzofen sind im wesentlichen gleichförmige thermische,Verhältnisse über einen gegebenen Querschnitt des Glaskörpers des geschmolzenen Materials vorhanden. Die benachbarten Elektroden in einer Reihe weisen einen seitlichen Abstand voneinander auf, und die Elektroden am Ende

einer jeden Reihe weisen einen seitlichen Abstand von der benachbarten inneren Oberfläche auf, der der halben Entfernungzwischen zwei benachbarten Elektroden entspricht.

Die gegenüberliegenden Elektroden weisen einen Abstand voneinander auf, der 50,8 bis 457,2 mm oder 76,2 bis 304,8 mm

oder 101,6 bis 203mm beträgt.

Die Elektroden weisen eine Entfernung Von 50,8 bis 304,8mm oder 50,8 bis 152,4mm vom Boden des Kessels auf. Das Verfahren zum Schmelzen von Glas und Zuführen des geschmolzenen Glases mit einer gewünschten Formtemperatur zu

einer Formvorrichtung enthält folgende Schritte:

a) Unterbringen eines Glaskörpers aus geschmolzenem Glas in einem Schmelzofen, wobei der geschmolzene Glaskörper mit einer Schicht eines angeschmolzenen Glas-Beschickungs-Materials bedeckt ist und Vorsehen einer freien Verbindung durch eine zentral angeordnete untere Auslaßöffnung, durch die das geschmolzene Glas direkt in eine unterhalb des geschmolzenen Glaskörpers angeordnete Formvorrichtung eingeleitetwird;

b) in den geschmolzenen Glaskörper werden Heizelektroden eingetaucht, die paarweise derart angeordnet werden, daß sei freie Enden besitzen, die quer einen Abstand voneinander aufweisen und in einer einzigen horizontalen Ebene liegen, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung vorgesehen wird;

c) Versorgen der Elektroden mit elektrischer Energie, um das geschmolzene Glas an jedem Elektrodenende zu erwärmen, damit es eine Temperatur erreicht, die über der Temperatur des geschmolzenen Glaskörpers liegt und damit es eine thermische Zirkulation durchführt, die von den Enden der Elektroden zentral in den Glaskörper nach oben gegen die untere Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial führt, dann quer nach außen, entlang der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial und abwärts, entlang der Peripherie des Glaskörpers, bis zu der Stelle, an der die Elektroden ' angeordnet sind, von wo ein Teil des geschmolzenen Glases, das abwärts fließt, über diese Stelle hinaus weiter nach unten ' getragen wird und durch die Auslaßöffnung in die Formvorrichtung fließt und

d) Kühlen des geschmolzenen Glases während seines Abwärtsfließens, um der Formvorrichtung Glas mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur zuzuführen, die wenigstens ungefähr 149⁰C niedriger ist als die Temperatur des geschmolzenen Glases an der Unterseite der Schicht des Beschickungsmaterials.

Das Verfahren zum Schmelzen von Glas enthält folgende Schritte:

a) Erzeugen eines senkrechten Körpers aus geschmolzenem Glas, der von einer Schicht aus Beschickungsmaterial aus ungeschmolzenem Glas bedeckt ist und Anordnen desselben über einer zentralen unteren Auslaßöffnung, die über einer Formvorrichtung angeordnet wird;

b) elektrisches Aufheizen des geschmolzenen Glases durch eine Vielzahl einander gegenüber angeordneter Elektroden, deren Enden horizontal in einem Abstand voneinander angeordnet sind und in einer Ebene liegen, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung vorgesehen wird und

c) Bewegen des erhitzten, geschmolzenen Glases des Glaskörpers in kreisförmigen Fließbahnen, im allgemeinen von der Ebene der Elektroden und zentral von dem Glaskörper nach oben, gegen die untere Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial, um dann quer nach außen entlang der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial zu fließen und nachfolgend entlang der Peripherie des Glaskörpers nach unten zu der Ebene der Elektroden zurückzufließen und

d) Bewegen nur eines Teiles des abwärts zurückfließenden geschmolzenen Glases, weiter abwärts über die Ebene der Elektroden hinaus und durch die Auslaßöffnung, um unmittelbar in die Formvorrichtung zu gelängen, wobei die Temperatur im Wesentlichen gleichmäßig ist und ungefähr 149⁰C bis Ungefähr 343°C niedriger als die Temperatur des erhitzten geschmolzenen Glases an der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial gehalten wird.

Das Verfahren zum Zuführen von geschmolzenem Glas mit einer gewünschten Formungstemperatur zu einer Formvorrichtung enthält folgende Schritte:

a) Anordnen eines Körpers aus geschmolzenem GIaS direkt über der Formvorrichtung und Schaffen einer freien Verbindung mit der Formvorrichtung durch eine vertikale Auslaßöffnung, wobei der Körper aus geschmolzenem Glas mit einer auf ihm liegenden SChicht aus ungeschmolzenem Beschickungsmaterial bedeckt wird;

b) Erhitzen des Körpers aus geschmolzenem Glas in im wesentlichen einer einzigen horizontalen Ebene, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung angeordnet wird;

c) Erzeugen einer thermischen Zirkulation des erhitzten geschmolzenen Glases in dem Körper und oberhalb der horizontalen Ebene in geschlossenen Fließwegen, wobei jeder Fließweg einen aufwärts gerichteten Fluß, zentral in den Körper von der

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horizontalen Ebene zu der Berührungsfläche des Körpers mit der Schicht aus BescKickungsmaterial, einen auswärts gerichteten Fluß, horizontal entlang der Berührungsfläche und einen abwärts gerichteten Rückfluß entlang der Peripherie des Körpers zu der horizontalen Ebene enthält; , '

d) Weiterbewegen nur eines Teiles des abwärts gerichteten Rückflusses von Schritt (3) über die einzige Ebene, abwärts zu der Auslaßöffnung und

e) Zuführen von geschmolzenem Glas aus dem Teil aus Schritt (d), abwärts durch nacheinander folgende kühlere, im wesentlichen isotherme Ebenen zur der Formvorrichtung, wobei das geschmolzene Glas in die Formvorrichtung mit einer Temperatur eintritt, die mindestens 149X niedriger liegt als die Temperatur des geschmolzenen Glases an der Berührungsfläche des Körpers aus geschmolzenem Glas und der Schicht aus Beschicküngsmaterial. > .'

Das Verfahren zum Schmelzen von Glas und zum Zuführen des geschmolzenen Glases direkt in eine Vielzahl von Formvorrichtungen enthält folgende Schritte:

a) Unterbringen eines gleichförmigen Körpers aus geschmolzenem Glas in einen Schmelzofen, der sich unmittelbar oberhalb der Vielzahl von Formvorrichtungen befindet, wobei der Körper aus geschmolzenem Glas eine Schicht aus ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas auf seiner oberen Oberfläche aufweist und der geschmolzene Körper durch eine Vielzahl paralleler, unten angeordneter, sich senkrecht erstreckenden Durchflußöffriungen mit den Formvorrichtungen verbunden ist;

b) örtliche Erhitzung von Teilen des geschmolzenen Körpers aus Glas innerhalb der Enden von horizontal angeordneten Elektroden, die im wesentlichen in einer einzigen horizontalen-Ebene liegen, die zwischen der Schicht aus dem , Beschickungsmaterial liegt; .

c) thermische Zirkulation des geschmolzenen Materials, das zwischen den Elektrodenenden liegt, von der einzigen Ebene aufwärts, um (1) die Schicht aus Beschickungsmaterial zu schmelzen und (2) Einschlüsse aus dem geschmolzenen Glas zu entfernen; · . ' .

d) Zurückbewegen des geschmolzenen Glases von der Schicht aus Beschickungsmaterial zu der einzigen horizontalen Ebene, um eine Wiederaufheizung an den Elektrodenenden zu erwirken, wobei Teile des abwärts zurückfließenden Glases weiter nach unten, über die einzige Ebene hinaus zu der und durch die Auslaßöffnungen, unmittelbar zu den Formvorrichtungen

/ bewegt werden und

e) Abkühlen des Glases, das, gemäß Schritt (d) beschrieben, unterhalb der einzigen Ebene zu den Formvorrichtungen weiter bewegt wird auf eine Temperatur, die gleichmäßig ungefähr 149°C bis ungefähr 343°C niedriger liegt als die Temperatur des geschmolzenen Glases an der Schicht aus Beschickungsmaterial.

Das Verfahren zum Schmelzen von Glas enthält folgende Schritte: . ^p

a) Unterbringen eines Körpers aus geschmolzenem Glas in einer feuerfesten Schmelzvorrichtung, die periphere Seitenwände und einen Boden aufweist, wobei der Körper aus geschmolzenem Glas mit einer Schicht aus ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas bedeckt ist und der Boden eine unten angeordnete zentrale Auslaßöffnung aufweist, durch die das geschmolzene Glas direkt in eine Formvorrichtung hindurchgeleitet wird;

b) elektrisches Erhitzen eines senkrechten mittleren Teiles des geschmolzenen Körpers aus Glas in einer einzigen im wesentlichen ebenen Anordnung, die durch horizontal angeordnete Elektroden definiert wird, die zwischen der Schicht aus ' Beschicküngsmaterial und der Durchflußöffnung angeordnet sind;

c) Durchführen der mehrfachen Funktionen (1) des Schmelzens der Schicht aus Beschickungsmaterial (2), Entfernen von Einschlüssen aus dem geschmolzenen Glas und (3) thermische Behandlung des geschmolzenen Glases zum Gießen durch eine thermische Zirkulation des erhitzten geschmolzenen Glases von den Enden der Elektroden in der ebenen Anordnung, wobei das geschmolzene Glas so zirkuliert wird, daß es sich nach oben bewegt, bis es mit der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial in Berührung kommt, um dann quer entlang der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial und von dort abwärts, im wesentlichen entlang der Seitenwände der Schmelzvorrichtung fließt, wobei ein erster Teil des

, abwärts fließenden Glases zu der ebenen Anordnung zur Wiedererhitzung an den Enden der Elektroden zurückbewegt und ein zweiter Teil des abwärts fließenden Glases an der ebenen Anordnung vorbei, zu den und durch die Auslaßöffnungen unmittelbar in die Formvorrichtung geleitet wird und

d) Abkühlen des zweiten Teiles in ausreichendem Maße in aufeinanderfolgenden im wesentlichen horizontalen Bereichen gleicher Temperatur und Einleiten des geschmolzenen Glases mit einer Temperatur in die Formvorrichtung, die mindestens ungefähr 149⁰C niedriger ist als die Temperatur des erhitzten geschmolzenen Glases an der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial. - · ,''.

Das Verfahren zum Schmelzen von Glas enthält folgende Schritte: .

a) Unterbringen eines senkrechten Körpers aus geschmolzenem Glas, der von einer Schicht aus ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas bedeckt istund über einerzentralen unten angeordneten Auslaßöffnung liegt, die unmittelbar senkrecht mit einer Formvorrichtung in Verbindung steht;

b) Wiederaufheizen des geschmolzenen Glases an einer Vielzahl von Elektroden, die horizontal in einem Abstand voneinander angeordnete Enden aufweisen, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Durchflußöffnung angeordnet

c) thermische Zirkulation des erhitzten geschmolzenen Glases von den Enden der Elektroden, mit dem Ziel, daß das geschmolzene Glas in dem geschmolzenen Körper (1.) im allgemeinen in der Mitte des Glaskörpers nach oben zur unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial fließt, um Einschlüsse durch Verflüchtigung durch die Schicht aus Beschickungsmaterial zu entfernen, (2.) im allgemeinen entlang der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial nach außen fließt, um das Beschickungsmaterial zu schmelzen und dann (3.) nach unten fließt, im allgemeinen entlang der Peripherie des gesamten Glaskörpers, wobei ein Teil des abwärts fließenden geschmolzenen Glases zu der Anordnung der Elektroden zurückfließt und der Rest des abwärts fließenden Glases weiter durch aufeinanderfolgende kühlere isotherme Schichten zu der Auslauföffnung absinkt und

d) Kühlen des Glases während der Durchführung des Schrittes (c) und vorzugsweise in den Schichten mit gleicher Temperatur, um zu erreichen, daß das geschmolzene Glas mit einer Temperatur zu der Formvorrichtung gelangt, die ungefähr 149°C bis ungefähr 343⁰C niedriger liegt als die Temperatur des heißen geschmolzenen Glases an der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial. .

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Das Verfahren zum Schmelzen von Glas in einem Schmelzofen, der eine Lache von geschmolzenem Glas einschließt und Mittel aufweist, eine Lage von ungeschmolzenem teilchenförmigen! Beschickungsmaterial aus Glas auf der Oberfläche der Lache anzuordnen und der auch Heizelektroden aufweist, die innerhalb der Lache aus geschmolzenem Glas in einem mittleren vertikalen Bereich der Lache angeordnet sind, enthält folgende Schritte:

a) Erhitzen der Lache geschmolzenen Glases an der Elektrodenanordnung;

b) Bewegen des erhitzten Glases von der Elektrodenanordnung nach oben an die Lage aus Beschickungsmaterial;

c) Zurückbewegen des größten Teils des erhitzten Glases zu der Elektrodenanordnung und Wiedererhitzung, während ein Teil des Glases an der Elektrodenanordnung vorbei weiter nach unten bewegt wird;

d) Bewegen des Glases, das sich in der Lache unterhalb der Elektrodenanordnung befindet, durch eine senkrechte '' Auslaßöffnung unmittelbar in eine Formvorrichtung, die unterhalb der Lache angeordnet ist und

e) Bewegen eines Wärmeaustauschmediums in Wärmetausch-Wirkbeziehung mit dem abwärts fließenden Glas und Abkühlen des geschmolzenen Glases in nacheinanderfolgenden Schichten mit im wesentlichen gleichförmiger Temperatur, derart, daß das aus der Auslaßöffnung herausfließende Glas eine Temperatur aufweist, bei der das Glas in der Formvorrichtung bearbeitet werden kann.

Das Wärmeaustauscher-Fluid wird durch einen Wärmetauscher geleitet, der sich in Wärmetausch-Wirkbeziehung mit dem Boden des Schmelzofens befindet.

Das Wärmeaustauscher-Fluid wird durch eine Vielzahl von Wärmetauscherrohren geleitet, die sich innerhalb des geschmolzenen Glases in der Auslaßöffnung befinden.

Das Verfahren zum Schmelzen von Glas enthält folgende Schritte:

a) Bilden einer Lache aus geschmolzenem Glas, die eine Lage aus teilchenförmigen! ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas auf ihrer oberen Oberfläche aufweist und durch eine vertikale, unten angeordnete Auslaßöffnung unmittelbar mit einer Glasformvorrichtung verbunden ist;

b) Erhitzen des geschmolzenen Körpers aus Glas durch ein Paar Heizelektroden, die innerhalb der Lache zwischen der Lage aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung angeordnet sind;

c) Bewegen des erhitzten Glases von den Elektroden aufwärts zu der Schicht aus Glas-Beschickungs-Material und dann abwärts zu den Elektroden, wobei ein Teil des Glases unter die Elektroden und durch die Auslaßöffnung zu der Formvorrichtung bewegt wird und

d) Kühlen des unter den Elektroden herabfließenden geschmolzenen Glases einschließlich des geschmolzenen Glases in der Auslaßöffnung durch ein fließendes Wärmeaustausch-Medium, wobei das geschmolzene Glas durch aufeinanderfolgende, im wesentlichen isotherme Ebenen bewegt und aus dem Durchlaß unmittelbar mit einer zum Formen geeigneten Temperatur in die Formvorrichtung geleitet wird.

Der Glasschmelzofen enthält eine feuerfeste Auskleidung zur Aufnahme einer Lache aus geschmolzenem Glas, die über einer zentralen Auslaßöffnung liegt, die unmittelbar senkrecht mit einer Formvorrichtung verbunden ist, Heizmittel, die innerhalb der Lache aus geschmolzenem Glas angeordnet sind und fluidgekühlte Wärmeaustauscher, die sich in Wärmewirkbeziehung mit dem geschmolzenen Glas in der Auslaßöffnung befinden, um das Glas abzukühlen, wenn es durch die Auslaßöffnung in die Formvorrichtung fließt.

Der Wärmeaustauscher ist aus einer Vielzahl von Rohren, die quer durch die Auslaßöffnung verlaufen, und aus Mitteln zum Kühlen des Wärmeaustausch-Fluids gebildet.

Der Wärmeaustauscher steht mit demjenigen Teil der feuerfesten Auskleidung in Wärmetausch-Wirkbeziehung, der sich unterhalb der Lache befindet.

Das Verfahren zum Schmelzen von Glas enthält folgende Schritte:

Bilden einer Lache aus geschmolzenem Glas, die sich über einer zentralen Auslaßöffnung befindet, die unmittelbar senkrecht mit einer Formvorrichtung in Verbindung steht; Aufrechterhalten einer Lage teilchenförmigen ungeschmolzenen Beschickungsmaterials aus ungeschmolzenem Glas auf der Oberfläche der Lache; Heizen der Lache zwischen der Auslaßöffnung und der Schicht aus Beschickungsmaterial; Bewegen des erhitzten Glases in der Lache nach unten und durch die Auslaßöffnung in aufeinanderfolgenden kälteren isothermen Schichten und Bewegen eines Fluid-Wärmeaustausch-Mediums in Wärmetausch-Wirkbeziehung mit dem nach unten fließenden Glas, um dieses Glas zu kühlen, in einem Ausmaß, daß sich das der Formvorrichtung zugeführte Glas in einem zum Formen geeigneten Temperaturbereich befindet.

Der letzte Schritt des Verfahrens wird derart durchgeführt, daß das Wärmeaustausch-Medium durch eine Vielzahl von Rohren

fließt, die in einem Abstand voneinander die zentralen Auslaßöffnungen durchqueren. -.

Der letzte Schritt wird auch derart durchgeführt, daß ein Wärmeaustausch-Medium durch eine labyrinthförmige Passage fließt, die sich in Wärmeaustausch-Wirkbeziehung zum Boden der Lache befindet.

Eine Schmelzvorrichtung, die nach dem Joulschen Effekt arbeitet, ist für Verfahren besonders geeignet, bei denen eine Beständigkeit in Eigenschaften wie Temperatur und Viskosität bei der Zuführung eines geschmolzenen Materials, wie geschmolzenem Glas, für die Herstellung eines Erzeugnisses mit guter Qualität von Bedeutung ist.

Wenn entsprechend dem Prinzip der vorliegenden Erfindung aus einer Schicht eines rohen Beschickungsmaterials, die auf der Oberfläche des geschmolzenen Glaskörpers gebildet wird, Glas geschmolzen wird, steigt das geschmolzene Glas in der Schmelzvorrichtung zu der Trennfläche zwischen dem geschmolzenen Glaskörper und der Schicht aus dem Beschickungsmaterial infolge der Wärmeströmung, die durch den Erhitzungsbereich verursacht werden, auf. Das geschmolzene Glas bewegt sich entlang der oberen Oberfläche des geschmolzenen Glaskörpers, wobei es leicht entgasen kann. Die Wärmeströmungen bewirken ein Mischen und Frischen des Glases derart, daß eine gleichförmige Temperatur des geschmolzenen Glases in horizontalen Schichten durch den geschmolzenen Glaskörper erhalten wird. Das Ergebnis ist die Zuführung von Glas mit einer gewünschten gleichförmigen Temperatur, das an die Eingänge der Auslässe der Schmelzvorrichtung abgegeben wird. Der Bereich des gleichförmig erhitzten Materials wird dadurch erreicht, daß Elektroden zur Erzeugung des Joulschen Effekts betrieben werden.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung

zeigen: '

Fig. 1: eine Seitenansicht eines Glasschmelzofens und einer fasem-formenden Vorrichtung im Schnitt; .

Fig. 2: eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform, bei der ein angeglichener Stromfluß durch die einzelnen Elektroden erfolgt;

Fig. 3: einen senkrechten Schnitt ähnlich Fig. 1, einer anderen Ausführungsform,· Fig. 4: einen senkrechten Schnitt ähnlich Fig. 1 und 3, einer dritten Ausführungsform; Fig. 5: den Schnitt 5-5 nach Fig.4; . ,

Fig. 6: einen vergrößerten Schnitt 6-6 nach Fig.5; Fig. 7: ein Diagramm, das die Temperaturverhältnisse einer Temperaturbestimmung zeigt, die entlang einer mittleren

senkrechten Achse eines Schmelzofens vorgenommen wurde, der entsprechend Fig.3 aufgebaut ist; Fig. 8: ein Diagramm ähnlich Fig.7, jedoch bei Anwendung unterschiedlicher Betriebsbedingungen; Fig, 9: eine diagrammartige Darstellung der Punkte, an denen verschiedene Temperaturbestimmungen mit Hilfe von

Thermoelementen in einem Schmelzofen durchgeführt wurden, der entsprechend Fig. 3 aufgebaut ist; Fig. 10: ein Diagramm, in dem die Temperaturbestimmungen, die entsprechend Fig.9 durchgeführt wurden, über den : Thermoelemente-Anordnungen gemäß Fig.9 aufgetragen sind;

Fig.11: ein Diagramm ähnlich dem in Fig. 10, in dem aber die Betriebszustände variiert sind. '

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Schmelzvorrichtung 10 aus feuerfestem Material hergestellt und enthält einen Glaskörper 11 aus geschmolzenen Glas, der mit einer Schicht 12 aus pulverförmigem rohem Beschickungsmaterial aus Glas bedeckt ist. Das rohe Beschickungsmaterial kann Glaswolle, Glasgewebe, Flaschenglas, eben Glas oder Basalt oder ähnliches sein. Durch die Seitenwände 13 und 14 erstreckt sich mindestens 1 Paar gegenüberliegende bewegliche Elektroden 15 und 16. Die Seitenwände 13 und 14 und der Boden der Schmelzvorrichtung 10 sind aus einem geeigneten hitzebeständigen Material ausgeführt, das den hohen Temperaturen widerstehen kann, die bei geschmolzenem Glas auftreten. Die einzelnen Elektroden 15 und 16 bestehen aus Molybdän.

Die Ausführungsform entsprechend Fig. 1 ist nicht auf die Verwendung von nur zwei Elektroden 15 und 16 beschränkt, es kann jede Anzahl von Elektroden größer als zwei Verwendung finden.

Die im Abstand voneinander gegenüber in der Schmelzvorrichtung 10 oder dem Kessel angeordneten Elektroden 15 und 16 und die Mittel für eine steuerbare Versorgung mit elektrischem Strom zu jeder der Elektroden 15 und 16 bewirken, daß ein elektrischer Strom zwischen ihnen durch das geschmolzene Glas fließt und in diesem mit Hilfe des Joulschen Effektes eine Erwärmung bewirkt. Die räumliche Anordnung der Elektroden 15 und 16 im Verhältnis zueinander und zur inneren Oberfläche der Schmelzvorrichtung 10, und die Mittel zur gesteuerten Zuführung des elektrischen Stromes zu jeder der Elektroden 15 und 16 haben während der Bildung eines isothermen Erwärmungsbereiches Auswirkungen. Dieser Bereich begünstigt wesentlich die Bildung gleichförmiger thermischer Zustände übergegebenen horizontalen Ebenen des Glaskörpers 11 aus geschmolzenem Material und hat zur Folge, daß geschmolzenes Glas mit gleichmäßiger Temperatur an den Ausgangsöffnungen der Schmelzvorrichtung 10 vorhanden ist.

Mit der Schmelzvorrichtung 10 kann jede Art einer Formvorrichtung verbunden werden, wie z. B. eine Flaschenmaschine oder Spinndüsen zur Herstellung von Isoliermaterial. Dargestellt ist eine textilartige fasernformende Auslaßöffnung 20, die am Boden der Schmelzvorrichtung 10 angeordnet ist. Die Glasfasern 22 können durch eine Aufwickelvorrichtung oder einen geeigneten anderen Mechanismus abgezogen werden, der nicht dargestellt ist. Die Glasfasern 22 werden durch einen Schuh 24 zu einer Litze zusammengefaßt.

Die Auslaßöffnung 20, die die Glasfasern 22 formt, kann eine durchlöcherte Platte sein, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die in ihrer Größe so ausgelegt sind, daß die Glasfasern 22 mit den gewünschten Denier (Abk: den; — Feinheitsmaß für Gewebe) gezogen werden können. Die Kombination der Erwärmung, die durch den Joulschen Effekt in der Nähe der Grenzschicht jeder der einzelnen Elektroden 15 und 16 im Innern des geschmolzenen Glaskörpers 11 hervorgerufen wird, erzeugt die isothermen Bedingungen innerhalb des Kessels, die es erlauben, die Glasfasern 22 ohne einen weiteren Prozeß zur Erzeugung von Temperaturen zu ziehen. · . . . ,

- Eine Anordnung, die zum Schmelzen und Zuführen von geschmolzenem Glas entsprechend der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann, muß bestimmte Abmessungen zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden 15 und 16 aufweisen. Diese Abmessungen liegen im allgemeinen im Bereich von fünf Zentimetern bis zu 46 Zentimetern, zweckmäßig im Bereich von 7,5 Zentimetern bis zu 30 Zentimetern, und vorteilhaft im Bereich von 10 Zentimetern bis zu 20 Zentimetern. Obwohl die Temperaturen in einem gegebenen Bereich oder einer gegebenen Ebene etwas variieren, wurde gefunden, daß im allgemeinen die Temperatur in einer gegebenen Ebene nicht um mehr als 10°C schwanken sollte, vorzugsweise um nicht mehr als 3,9⁰C.

Die Abmessungen zwischen den Elektroden 15 und 16 untereinander und zwischen den Elektroden 15 und 16 und den Formvorrichtungen bewirken einen Zirkulationskreislauf oberhalb der Elektroden 15 und 16 mit dem kältesten geschmolzenen Glas in der Schmelzvorrichtung 10, das heißt dem geschmolzenen Glas nahe dem Boden, das zu den Formvorrichtungen fließt. Im allgemeinen beträgt der Abstand zwischen dem Boden der Schmelzvorrichtung 10 und den am dichtesten am Boden der Schmelzvorrichtung 10 angeordneten Elektroden 15 und 16 50,8 bis 304,8 Millimeter. Vorzugsweise.beträgt der ' vorgenannte Abstand 50,8 bis 152 Millimeter vom Boden der Schmelzvorrichtung 10. . > .

Die Elektroden 15 und 16 müssen nicht unbedingt durch die Seitenwände 13 und 14 der Schmelzvorrichtung 10 eingeführt werden, sie können statt dessen in das geschmolzene Glas von oben eingeführt werden und sich oberhalb der Oberfläche des Glases erstrecken. Dann ist folglich ein Teil der Elektrode 15 und 16 von dem geschmolzenen Glaskörper 11 umgeben, und ein Teil der Elektrode 15 und 16 ist den Umgebungsbedingungen in der Nachbarschaft der Übergangsfläche von dem rohen Beschickungsmaterial zu dem geschmolzenen Glaskörper 11 ausgesetzt. Dann sind Mittel an dieser Übergangsfläche vorzusehen, die eine Oxydation der Elektrode 15 und 16 in diesem Bereich vermeiden. Üblicherweise wird durch vorgesehene Kühlmittel, wie einem Kühlmantel mit zirkulierendem Stickstoff oder Wasser, der erforderliche Schutz erreicht. Im aligemeinen werden von oben her eingeführte Elektroden 15 und 16 in einer Knie-Knöchel-Konfiguration konstruiert, die zwei Ellenbogen enthält, so daß der Teil der Elektroden 16, der von dem geschmolzenen Glaskörper 11 umgeben ist, in seiner Eindringtiefe in rlas 7pntnim Hpr Rrhmelyunrrir.htiinn 1Π \inn rien Snitenwänripn 13 unrl 1d ans nnrh rpntilinrt u/errien kann nies»

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Ausführungsform wird bevorzugt verwendet, wenn ein Glas mit hohem Widerstand und eine feuerfeste Auskleidung mit geringem Widerstand Verwendung finden. So können die Paare der Elektroden 15 und 16 auch zueinander oder voneinander weg bewegt werden, wie es die Zustände in der Schmelzvorrichtung 10 erfordern.

Fig.2 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform, bei der eine Kombination von zwei Elektrodenanordnungen Verwendung findet, die in einem Glas angeordnet sind, um das geschmolzene Glas auf eine geeignete gleichmäßige Temperatur zu erwärmen, die es erlaubt, daß Glasfasern direkt vom Boden der Schmelzvorrichtung 10 durch eine Auslaßöffnung in textiler (gewebter?) Ausführung abgezogen werden können.

Fig.2 zeigt auch eine schematische Darstellung der Energieversorgung 30, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Energieversorgung 30 enthält eine Widerstandsheizung 44, die durch einen Transformator 46 gebildet wird, der Sekundärklemmen 47 und 48 aufweist, die entsprechend mit zentralen Sammelleitungen 50 und 52 einer ersten und zweiten Anordnung von Induktoren 54 und 56 verbunden sind und die dazu dienen, die durch die einzelnen Elektroden 60 fließenden Ströme aneinander anzugleichen. Die Ausgangsleitungen 64 und 66 der ersten Anordnung 68 der an die zentrale Sammelleitung 50 angeschlossenen Induktoren 54 sind mit je einer einzelnen unterschiedlichen Elektrode 60 innerhalb der Anordnung 68 verbunden, so daß jede Elektrode 60 nur über eine einzige Leitung mit einem Induktor innerhalb der Anordnung verbunden ist. Die Leitungen 70 und 72 der zweiten Anordnung der an die zentrale Sammelleitung 52 angeschlossenen Induktoren 56 sind mit je einer einzelnen unterschiedlichen Elektrode 60 innerhalb der Anordnung 68 verbunden, so daß jede Elektrode 60 nur über eine einzige Leitung mit einem Induktor innerhalb der Anordnung verbunden ist. Ein gesteuerter Siliziumgleichrichter (CSR) 42 ist in der Eingangsleitung zu dem Transformator 46 der Widerstandsheizung 44 angeordnet, um eine Möglichkeit zu schaffen, die Strommenge zu steuern, die von den Elektroden 60 für die Widerstandserwärmung innerhalb der Anordnungen 68 und 74 gebraucht wird, indem der Zündzeitpunkt des gesteuerten Siliziumgleichrichters 42 eingestellt wird. Die Anzahl der Elektroden 60 und der dazugehörigen den Strom aufteilenden Induktoren 54 und 56 wurde in der Darstellung nur zur Erläuterung gewählt. Bei der Verwendung zusätzlicher Elektroden 60, die zu den Anordnungen 68; 74 hinzugefügt werden, müssen zusätzliche den Strom aufteilende Induktoren zu den Anordnungen 68; 74 hinzugefügt werden, derart, daß der Strom, der den einzelnen Elektroden 60 zugeführt wird, gleich ist. " . .

Fig.2 zeigt auch, daß eine Vielzahl von Auslaßöffnungen 20 in einer einzigen Schmelzvorrichtung 10 vorgesehen werden kann. Es sind mehrere Öffnungen 80 im Boden zum Durchfluß des geschmolzenen Materials dargestellt, so viele, wie zusätzliche Elektroden 60 in den Anordnungen 68; 74 dargestellt sind.

Jeder der Stromkreise zur Energieversorgung der Elektroden 60 in Fig. 2 gleicht die Ströme, die durch die einzelnen, im geschmolzenen Glas angeordneten Elektroden 60 fließen, einander an. Die Angleichung der in den einzelnen innerhalb des Glases angeordneten Elektroden 60 fließenden Ströme wird dadurch erreicht, daß die zugeführte elektrische Energie zum Betrieb entweder den Elektroden 60 direkt oder indirekt durch zusätzliche Kaskadenschaltungen von stromaufteilenden Induktoren zugeführt wird, das heißt, durch die zentralen Sammelleitungen 50 und 52 eines Induktors 54; 56, der Ausgangsleitungen 64; 66 aufweist, die entweder direkt mit den Elektroden 60 verbunden sind, oder über die Sammelleitungen zusätzlicher, in Kaskadenschaltung angeordneter stromaufteilender Induktoren. Wenn der Strom, der von einer Elektrode 60 benötigt wird, ansteigt ohne daß gleichzeitig ein Ansteigen des Stromflusses in der anderen Elektrode 60 oder dem anderen Zweig des Stromkreises zu verzeichnen ist, steigt der magnetische Fluß in der Hälfte des Induktors zwischen der zentralen Sammelleitung und dem Punkt des Anschlusses, der einen erhöhten Stromfluß aufweist, an, wodurch eine entgegengerichtete elektromotorische Kraft in dem Induktor in Übereinstimmung mit der Lenzschen Regel der magnetischen Induktion erzeugt wird. Diese induzierte elektromotorische Kraft wirkt dem Ansteigen des Stromes entgegen, der in der Elektrode 60 fließt, die den erhöhten Stromfluß aufweist, und bewirkt ein Ansteigen des Stromflusses in der anderen Hälfte des Induktors, was dazu führt, daß die fließenden Ströme in den beiden Stromkreisen, die an die Ausgangsleitungen des Induktors angeschlossen sind, aneinander angeglichen werden. Dementsprechend gleichen die stromaufteilenden Induktoren die in jeder der Anordnungen 68; 74 fließenden Ströme aneinander an. Eine Anordnung von η Elektroden, wobei η = (2)" und χ gleich 1 bis unendlich ist, kann konstruiert werden, indem die stromaufteilenden Induktoren derart in Kaskadenschaltung angeordnet werden, daß dort die Amperewindungszahlen auf jeder Seite der zentralen Sammelleitung gleich sind. Für alle anderen Anordnungen von Elektroden, bei denen η nicht unter die Beziehung η = (2)" fällt, müssen die stromaufteilenden Induktoren so angeordnet werden, daß die Amperewindungszahlen nicht auf jeder Seite der zentralen Sammelleitung gleich sind, aber derart sind, daß die Elektroden in der Anordnung einen aneinander angeglichenen Stromfluß aufweisen. In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Schmelzvorrichtung sehr ähnlich in ihrer Konstruktion und Gestaltung ausgeführt, wie die Ausführungsformen in Fig. 1 und 2.

Die Schmelzvorrichtung 100 enthält allgemein Seitenwände 102 und Endwände (nicht dargestellt), die oberhalb eines Bodens 104 angeordnet sind, und mit diesem derart zusammenwirken, daß sie einen Glaskörper 101 aus geschmolzenem Glas aufnehmen, Die Endwände sind mit einer feuerfesten Auskleidung aus einem erosionsbeständigen Chromoxidmaterial versehen, das mit Wasser gekühlt wird, um seinen elektrischen Widerstand zu erhöhen. Die minimale Kühlung der Endwände hat keine materiellen Auswirkungen auf die Wärmeflußwege im Innern des geschmolzenen Glases innerhalb der Schmelzvorrichtung 100. Der Boden 104 ist mit einer Auslaßöffnung 105 versehen, die zentral zu diesem angeordnet ist und dazu dient. Glas von dem Glaskörper 101 aus geschmolzenem Glas zu einer tiefer angeordneten Glasfasern formenden Formvorrichtung 110 zu führen. Zwischen dem Boden 104 und der Glasfasern formenden Formvorrichtung 110 ist ein Paar Durchflußblöcke 106 und 108 angeordnet, die Öffnungen aufweisen, die mit der Auslaßöffnung 105 im Boden 104 der Schmelzvorrichtung 100 fluchten.

Durch die Seitenwände 102 erstrecken sich mit Elektroenergie versorgbare Elektroden 112, ähnlich der Elektroden 15; 16 und 60 in Fig. 1 und 2, die mittels einer Energieversorgungseinrichtung ähnlich der in Fig. 2 dargestellten mit Energie versorgt werden. Die Elektroden 112 sind von dem Glaskörper 101 aus geschmolzenem Glas eingeschlossen und befinden sich zwischen dem Boden 104 und einer Schicht 114 aus Beschickungsmaterial, die aus Stücken festen Glases besteht, die den Glaskörper 101 aus geschmolzenem Glas auf seiner Oberseite bedeckt.

Wenn die gesamten Elektroden 112 mit Elektroenergie gespeist werden, wird das geschmolzene Glas in dem Glaskörper 101 oder dem Bad erhitzt, zuerst an den inneren Enden oder „Endstücken" der Elektroden 112 und in dem Raum zwischen den Elektroden 112, so daß das erwärmte Glas thermisch von den Elektrodenspitzen nach oben zirkuliert, wie allgemein durch die Richtungspfeile 115 angezeigt ist. Das aufwärts fließende erwärmte Glas fließt zur und entlang der Unterseite der Schicht 114 aus Beschickungsmaterial, um das Beschickungsmaterial zu schmelzen, wie es weiter oben erläutert wurde.

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Glas fließt folglich von den Elektrodenspitzen nach oben und im allgemeinen entlang der Unterseite der Schicht 114 aus Beschickungsmaterial waagerecht nach außen, um diese Schmelzfunktion auszuführen. °

Das geschmolzene Glas kehrt anfänglich zu den Elektrodenspitzen zurück, um wieder aufgeheizt zu werden und den Kreislauf fortzusetzen. Das Glas fließt im allgemeinen entlang der Seitenwände 102 und in gleicher Weise entlang der Endwände nach unten. Diese ReZirkulation zu den Elektrodenspitzen ist durch Richtungspfeile 116 angezeigt. Ein geringerer Teil des _v

zirkulierenden erwärmten Glases fließt über die Elektroden 112 hinaus weiter nach unten zu dem Teil des Glaskörpers 101 oder Bades aus geschmolzenem Glas unterhalb der Elektroden 112 zum eventuellen weiteren Abwärtsfließen durch die Auslaßöffnung 105 im Boden 104, durch die zentralen Öffnungen der Durchflußblöcke 106; 108 und dann in die Formvorrichtung 110, um darin zu Glasfasern geformt zu werden.

Durch die Beobachtung der Schmelzvorrichtung 100 während des Betriebes und durch aktuelle Temperaturmessungen, die innerhalb des Glaskörpers 101 aus geschmolzenem Glas durchgeführt wurden und über die nachfolgend in den Beispielen I bis V berichtet wird, wurde ermittelt

τ- daß die höchsten Temperaturen in dem Glaskörper 101 aus geschmolzenem Glas oberhalb der Fläche der Elektroden 112 auftreten, daß diese heißesten Teile des Bades aus geschmolzenem Glas im allgemeinen von den Elektrodenspitzen senkrecht nach oben steigen in den Bereich, der von den Elektroden 112 und der Unterseite der Schicht 114 aus Beschickungsmaterial eingeschlossen wird, und dann unter der Schicht 114 aus Beschickungsmaterial seitlich nach außen fließen, um sowohl das Beschickungsmaterial zu schmelzen als auch Einschlüsse oder eingeschlossene Glasblasen durch die verhältnismäßig dünne Schicht 114 aus Beschickurigsmaterial eine Dicke im Bereich von 12,7 mm bis 38,1 mm aufweisen soll;

— daß jeglicher Wärmeverlust durch die Schicht 114 aus Beschickungsmaterial schnell durch den Zufluß von weiterem heißen Glas kompensiert wird, das von den Elektroden 112 aufsteigt;

— daß das heißeste Glas wirksam das Beschickungsmaterial schmilzt, wobei die Effektivität des Schmälzens durch den seitlichen Fluß des erhitzten Glases von dem mittleren vertikal aufsteigenden Teil des Bades aus geschmolzenem Material nach außen erhöht wird;

— daß die Hauptmenge des geschmolzenen Glases zu ihrer am weitesten erhöhte Temperaturzone zurückgeführt wird, die an den Elektrodenspitzen liegt, um wieder erhitzt zu werden und nachfolgend zum Schmelzen weiteren Beschickungsmaterials verwendet zu werden;

— daß die Menge des Glases, die über die Elektroden 112 hinaus weiter nach unten fließt, zu dem Bereich des Glaskörpers 101, der sich unterhalb der Elektroden 112 befindet, im wesentlichen gleich der Menge des Glases ist, die durch die Auslaßöffnung 105 aus dem Glaskörper 101 abgezogen wird, um zu der Formvorrichtung 110 zu fließen;

— daß das geschmolzene Glas unterhalb der Ebene der Elektroden 112 im allgemeinen durch aufeinanderlegende horizontale im wesentlichen isotherme Ebenen nach unten zu den unteren Teilen des Glaskörpers 101 und durch die Auslaßöffnung und die Durchflußblöcke 106; 108 fließt;

— und daß das Glas progressiv abgekühlt wird, wenn es in den im wesentlichen isothermen Ebenen nach unten fließt, zu der und durch die Auslaßöffnung 105 und die Durchflußblöcke 106; 108, so daß das gesamte Glas derart aufbereitet ist, daß es giit einer Temperatur in die Formvorrichtung 110 eintritt, die der gewünschten Betriebstemperatur in der Formvorrichtung 110 entspricht. Diese Schmelzzustände sind für alle drei Versionen der vorliegenden Erfindung gleich.

Bei der Herstellung von Glaserzeugnissen „einschließlich der Herstellung von Glasfasern; enthält das geschmolzene Glas" „Keime" oder winzige Gasbläschen, die in dem geschmolzenen Glas eingeschlossen sind und in das Enderzeugnis hineingetragen werden. Im allgemeinen werden derartige Verunreinigungen durch „Feinen" des Glases entfernt, das heißt, dadurch, daß das Glas für einen längeren Zeitraum in einem praktisch stillstehenden oder sich langsam bewegenden Bad gehalten wird, bis die Verunreinigungen entfernt sind, indem sie sich durch den Glaskörper bis zur Oberfläche desselben nach oben bewegen. Die „Verunreinigungszahl" des geschmolzenen Glases wird durch das Zählen der Anzahl von Verunreinigungen pro Kubikmeter Glas bestimmt. Es sind allgemein Verunreinigungszahlen in der Größenordnung von 160E-04 (100) üblich, wenn keine Blaseinrichtungen beim Schmelzverfahren Verwendung finden. Wenn Blaseinrichtungen angewendet werden, sind anfängliche Verunreinigungszahlen in der Größenordnung von 197E-04 bis 246E-04 (1200 bis 1500) nicht ungewöhnlich.

Bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung werden kleine Verunreinigungszahlen erreicht. Beim Betreiben einer in Fig.3 beschriebenen Schmelzvorrichtung 100 derart, wie es im folgenden Beispiel I aufgezeigt ist, werden Bereiche von Verunreinigungszahlen von 0 bis 9E-04 (0 bis 52) Verunreinigungen pro Kubikmeter erreicht, wobei über eine ausgedehntere Betriebszeit ein durchschnittlicher Wert an Verunreinigungen von 5E-04 (28) pro Kubikmeter erzielt wurde. Diese geringe Verunreinigungszahl resultiert aus der Bewegung des heißesten Glases an und oberhalb der Elektrodenanordnung, dem aufwärts gerichteten Fluß des heißesten Glases zu und entlang der unteren Fläche der Schicht 114 aus Beschickungsmaterial sowie dem Entweichen der Gasblasen, die die Verunreinigungen bilden, durch die dünne Schicht 114 des Beschickungsmaterials, wenn das heißeste Glas an und oberhalb der Elektrodenanordnung rezirkuliert, also gerade dadurch, daß' das geschmolzene Glas nicht einem „Feinen" im üblichen Sinne unterzogen wird, in dem es über einen längeren Zeitraum in einem praktischen Stillstand gehalten wird.

Die Ausführungsform entsprechend Fig. 3 unterscheidet sich von den Ausführungsformen entsprechend Fig. 1 und 2 primär durch die verbesserte Beschaffenheit bezüglich der gewünschten Formtemperatur, die mit Hilfe eines Wärmeaustauschers erreicht wird, der derart betrieben wird, daß das geschmolzene Glas in den unteren Bereichen des Glaskörpers 101 und beim Durchfließender Auslaßöffnung 105 sowie der Durchflußblöcke 106; 108gekühltwird.lnFi'g.3istdieserWärmeaustauscher als Wassermantel dargestellt, der konventionell ausgeführt ist und einen Labyrinth-Durchfluß für ein Wärmeaustausch-Medium darstellt, vorzugsweise für Wasser, das durch den Wassermantel zur Zirkulation gebracht wird, wobei das Wärmeaustausch-Medium in den Wassermantel durch ein Einlaßrohr 121 eingeführt wird und ihn durch einen Auslaß 122 wieder verläßt. Der Wassermantel ist eingefügt in und untergebracht innerhalb einer zweckmäßig geformten Vertiefung 125, die in dem feuerfesten Bodeneiement 126 ausgebildet ist, wobei das Bodenelement 126 und der Wärmeaustauscher durch eine tragende Bodenplatte 127 und Winkeleisenträger 128 an ihrem Platz festgehalten wird. <

Diese spezielle räumliche Anordnung und der Aufbau des Wärmeaustauschers 120 sind derart gewählt, daß der Fluß des Wärmeaustausch-Mediums durch den Wärmeaustauscher 120 den Boden 104 der Schmelzvorrichtung 100, die Auslaßöffnung 105 und die Durchflußblöcke 106 und 108 kühlt. Wenn der Wärmeaustauscher 120 in Wärmeaustausch-

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Wirkbeziehung zu dem Boden 104 der Schmelzvorrichtung 100 und dem Auslaß derselben gebracht wird, wird dem geschmolzenen Glas in dem Bereich des Bodens des Glaskörpers 101 und dem Teil des Glaskörpers 101 aus geschmolzenem Glas, der durch die Auslaßöffnung 105 und die Durchflußblöcke 106 und 108 fließt, die zwischen der Auslaßöffnung 105 und der Formvorrichtung 110 angeordnet sind, Wärme entzogen. Die Kühlwirkung des Wärmeaustauschers 120 ist in Fig,7 und 8 graphisch dargestellt, worin die schnelle Kühlung des geschmolzenen Glases in der Auslaßöffnung 105 und den Durchflußblöcken 106; 108 deutlich sichtbar ist. Die gleiche schnelle Kühlung ist in Fig.8 dargestellt. Das Temperaturprofil in Fig. 10 stellt sowohl die schnelle Kühlung des Glases als auch die Tatsache dar, daß das Glas in im wesentlichen isothermen Ebenen gekühlt wird, insbesondere in der Auslaßöffnung 105 und den Durchflußblöcken 106; 108, so daß das Glas, das in die Formvorrichtung 110 eintritt, sowohl

1) eine reduzierte Temperatur aufweist, die zum Formen geeignet ist und

2) eine gleichförmige Temperatur im wesentlichen über den gesamten Körper aus Glas aufweist, der aus dem unteren Durchflußblock 108 in die Formvorrichtung 110 fließt.

Aus Fig. 10 ist weiterhin zu erkennen, daß sich das kälteste Glas atrden begrenzenden Wänden der Öffnungen der Durchflußblöcke 106; 108 und der Auslaßöffnung 105 befindet. Das ist zu erwarten, da die Wärmeableitung durch den Kontakt des Glases mit den gekühlten Seitenwänden 102 bewirkt wird. Es ist jedoch überraschend, daß das Temperaturprofil über den Ausfluß durch die Auslaßöffnung 105 und die Durchflußblöcke 106; 108 derart gleichmäßig ist. Dieses Temperaturprofil verhindert jegliche „Kanalbildung" durch heißes Glas, entlang der Mittellinie der Schmelzvorrichtung 100 abwärts, direkt in die Formvorrichtung 110. >

Es ist jedoch erforderlich, daß der Wert der Kühlung durch den Wärmeaustauscher 120 in vernünftigen Größenordnungen gehalten wird. Wie es in der Graphik der Fig. 11 dargestellt ist, kann eine Vergrößerung des Wertes der Kühlung durch den Wärmeaustauscher 120 zu einer Vergrößerung der Temperaturdifferenz im Temperaturprofil über den Glaskörper 101 führen, der durch die Durchflußblöcke 106; 108 lind in die Durchflußblöcke 106; 108 fließt, ohne eine nennenswerte Erhöhung der Abkühlung im zentralen Teil des Glases, das hindurchfließt, zu erreichen. Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, verringert ein gesteigerter Durchfluß von Kühlwasser durch den Wärmeaustauscher 120 die Temperatur in der Mitte des Durchflußblocks um weniger als — 3,9°C, während die Temperatur an der Berührungsfläche des Durchflußblockes und des geschmolzenen Glases um ungefähr 23,9°C bis mehr als 43,3°C verringert wird. Deshalb führt eine Überkühlung durch die Anwendung des Wärmeaustauschers 120 mehr zu einer erhöhten Temperaturdifferenz im Innern des Glases, ohne eine relevante Reduzierung der Gesamttemperatur oder der Durchschnittstemperatur des Glases zu bewirken.

Ein anderer Effekt der Verwendung des Wärmeaustauschers 120, der von wesentlicher Bedeutung beim Betrieb einer Schmelzvorrichtung der Art ist, wie sie in der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, tritt bei der Verwendung einer Schmelzvorrichtung 100 entsprechend Fig. 3 im Vergleich mit den Schmelzvorrichtungen 10 der Fig. 1 und 2 auf. Die Begrenzung für den Kapazitätsfaktor während des Betriebes der Schmelzvorrichtung 100 besteht in der Fähigkeit, Glas der Formvorrichtung 110 zuzuführen, das eine solche Temperatur aufweist, daß in der Formvorrichtung 110 einwandfrei Verwendung finden kann. Diese Temperatur ist wesentlich niedriger als die an den heißesten Stellen des Glaskörpers 101, das ist die Temperatur in dem Glas an und oberhalb der Ebene der Elektroden 112.

Bei der Verwendung eines Wärmeaustauschers 120 kann eine größere Menge Glas geschmolzen und auf die gewünschte Formtemperatur, abgekühlt werden. Normalerweise kann eine Schmelzvorrichtung 10, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, mit einem Durchsatz von ungefähr 9,1 Kilogramm oder weniger pro Stunde betrieben werden, wenn die Schmelzvorrichtung 10 die inneren Abmessungen von 457,2 mm x 762 mm aufweist. Bei Verwendung des Wärmeaustauschers 120 der Version, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist und denselben inneren Abmessungen, kann die Schmelzvorrichtung 100 mit einem durchschnittlichen Durchsatz in der Größenordnung von 22,7 Kilogramm pro Stunde betrieben werden, wobei ein im wesentlichen planar isothermer Durchfluß ohne eine „Kanalbildung" erhalten bleibt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 bis 6 enthält die Schmelzvorrichtung 200 allgemein Seitenwände 201, Endwände 202 und einen Boden 203 aus einem feuerbeständigen Material und einem Überzug aus einem anderen feuerbeständigen Material. Vorzugsweise bestehen die feuerbeständigen Seitenwände 201, die Endwände 202 und der Boden 203 aus einem konventionell gesinterten Zirkonmaterial.

Die Seitenwände 202, die Endwände 202 und der Boden 203 sind mit erosionsbeständigem feuerbeständigem Material ausgekleidet, das im wesentlichen aus Chromoxid besteht. Die Auskleidung der Seitenwände 205; 206 und des Bodens 208 ist in Fig.4 und 5 dargestellt. Das feuerbeständige Material, aus^dem die Auskleidungen hergestellt sind, weist bei der Betriebstemperatur der Schmelzvorrichtung 200 einen geringeren elektrischen Widerstand auf, und die Endwände 202 werden mit Hilfe eines Wärmeaustauschers 210 (Fig. 5) gekühlt. Bei der Schmelzvorrichtung 100 entsprechend Fig.3 werden nur die ι Endwände ähnlich ausgekleidet und gekühlt.

Die gegenüberliegenden Seitenwände 205; 206 und der Boden 208 bewahren einen Körper aus geschmolzenem Glas auf, der durch Elektroden erwärmt wird, wie es im vorangegangenen Teil in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Der Boden 208 ist mit einer zentral angeordneten Auslaßöffnung 212 oder Durchflußöffnung versehen, die auch ausgekleidet ist und mit einer Vielzahl übereinandergeschichteter Durchflußblöcke 214; 216 und 218 in Verbindung steht, die vorzugsweise aus dem gleichen gesinterten feuerbeständigen Zirkonmaterial bestehen wie die Seitenwände 201, die Endwände 202 und der Boden 203 und mit zentralen Öffnungen versehen sind. An dem untersten Durchflußblock 218 ist ein Glasfasern formender Durchfluß oder eine andere Formvorrichtung 220 befestigt.

Die Durchflußblöcke 216 und 218 sind mit Wärmeaustauschern 222 versehen, die insbesondere in Fig. 6 dargestellt sind. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, enthalten die Wärmeaustauscher 222 je ein Rohr 224 aus Platin oder einem anderen hitzebeständigen Material, das sich durch.die Seitenwände der entsprechenden Durchflußblöcke 216 und 218 erstreckt und weisen einen erweiterten mittleren Teil 226 auf, der innerhalb des Durchflußblocks 216 angeordnet ist und sich quer durch die Auslaßöffnung 212 des Durchflußblocks 216 erstreckt. Der Teil 226 des Rohres 224 im Innern des Durchflußblocks 216 ist mit einer inneren Auskleidung aus Aluminium oder einem ähnlichen Material versehen, um den Teil 226 zu kühlen. Das Aluminiumrohr 228 weist eine innere Durchflußöffnung 230 auf, die den Durchfluß des Wärmeaustauscher-Fluids, zum Beispiel Luft, ermöglicht, das durch das Rohr 224 eingeführt wird. Die Durchflußöffnung 230 und das Rohr 224 sind durch einen Mechanismus mit einem Ventil 234 zur Steuerung des Luftdurchsatzes mit einem Luftzuführungsrohr 232 verbunden, wodurch ein Luftfluß von dem huftzuführungsrohr 232 durch das Rohr 224 und die innere Durchflußöffnung 230 der Auskleidung zu einem Auslaß durch ein Luftabführungsrohr 236 ermöglicht wird, das an geeignete Exhauster-Mittei angeschlossen ist.

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Wie am besten aus Fig.5 ersichtlich ist, enthält der mittlere Durchflußblock 216 ein Paar in senkrechtem Abstand voneinander angeordnete seitlich versetzte Reihen von Wärmeaustauschern 222, und der untere Durchflußblock 218 enthält eine einzige Reihe derartiger Wärmeaustauscher 222. Die speziellen Anordnungen und Konstruktionen, die in Fig.4,5 und 6 dargestellt sind, können selbstverständlich variiert werden.

Zusätzlich wird der Boden 203 der Schmelzvorrichtung 200 durch einen Wärmeaustauscher 240 gekühlt, der in flächenartigem Kontakt mit dem Boden 203 steht und ein Kühlmittel-Fluid aufnimmt, zum Beispiel Wasser, das durch eine Zuführungsleitung 242 zugeführt und durch eine Abflußleitung 244 wieder abgegeben wird. .

Die Betriebsweise der Schmelzvorrichtung 200, die in Fig. 4,5 und 6 dargestellt ist, ist int wesentlichen die gleiche wie die Betriebsweise der Schmelzvorrichtungen 10 und 10d der Ausführungsformen nach Fig. 1,2 und 3, wobei die Wärmestruktur im Innern der Schmelzvorrichtung 200 im wesentlichen mit denen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen identisch ist und die Charakteristik aufweist, die in Fig.7 bis 11 dargestellt ist. ' -~

Die oberhalb angeordneten Reihen der Rohre 224 sind in den Durchflußweg des geschmolzenen Glases durch die Durchflußblocks 214; 216 und 218 eingebettet und sichern eine wirkungsvollere Wärmeabgabe aus dem geschmolzenen Glas und verhindern eine „Kanalbildung" aus heißem Glas aus dem darüberliegenden Bad aus geschmolzenem Glas. Aus Fig. 11 können die Auswirkungen einer zu starken Abkühlung an den Seiten der Durchflußblöcke 214; 216 und 218 ersehen werden. Durch eine Kühlung des Glasflusses durch das Zentrum der Durchflußblöcke 214; 216 und 218 mit Hilfe eines Wärmeaustauschers 222 kann der Effekt gemäß Fig. 11 vermieden werden, und es kann mehr Wärme abgeführt werden, ohne daß es zu einer „Kanalbildung" kommt. ,

Wegen des Vorhandenseins des Wärmeaustauschers 222 in den Druchflußblöcken 216; 218 wares möglich, ein Temperaturprofil des Glases, das durch diese Blöcke fließt, zu bestimmen, wie es in Fig.9; 10; 11 dargestellt ist, aber es wurde festgestellt, daß die Verwendung eines Wärmeaustauschers 222 es ermöglicht, den Durchsatz der Schmelzvorrichtung 200 im Vergleich zu den Schmelzvorrichtungen 10 und 100 entsprechend Fig. 1 und 3 zu erhöhen. Zum Beispiel wurde in einer Schmelzvorrichtung, die eine maximale Temperatur der Schmelze von 1510⁰C aufwies, bei der Anwendung von 5.26E-08 bis 6.57E-08 Kubikmeter pro Sekunde Wasser im Wärmeaustauscher 240 und einem normalen Luftdurchfluß von 1.184E-04 Standard-Kubikmeter pro Sekunde durch die Wärmeaustauscher 222, die Rohre 224 von 9,525mm innerem Durchmesser aufwiesen, der Durchsatz um 80% erhöht.

Die folgenden Beispiele führen Daten auf, die im praktischen Betrieb brhalten wurden und werden als Beispiele für die Ergebnisse aufgeführt, die bei einer Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen erzielt wurden.

Beispiel I

Eine Schmelzvorrichtung 100, wie sie in Fig.3 beschrieben wurde, wurde unter folgenden Bedingungen betrieben:

Höhe des Glases der Durchflußöffnung 228,6mm

Höhe des Glases über der Formvorrichtung 406,4mm

abgezogene Glasmenge (Durchschnitt) 63E-04KG/S

Kühlung des Bodens der Schmelzvorrichtung , 11,4E-05m³/s ,

Es wurde ein Temperaturprofil bestimmt, indem Messungen mit Thermoelementen vorgenommen wurden, die manuell durch die Schicht des Beschickungsmaterials bis in die angezeigte Tiefe eingeführt wurden, als die Schmelzvorrichtung in Betrieb war. Die Messungen wurden nacheinander in der Mittellinie der Schmelzvorrichtung und an jedem Ende nahe der Endwand vorgenommen. Die Zufuhr des teilchenförmigen Beschickungsmaterials wurde unterbrochen; wenn die Elektroden eingeführt wurden, die Temperatur gemessen wurde und die Elektroden entfernt wurden. Die Unterbrechung in der Zufuhr des Beschickungsmaterials führte zu Veränderungen iri der Dicke der Schicht, die vom Normalzustand abwichen, wodurch die Wärmeverluste nach oben durch die Schicht des Beschickungsmaterials Schwankungen unterworfen waren, die sich bei den Temperaturmessungen in den oberen Bereichen der Schmelzvorrichtung auswirkten, die in einer Ebene von 228,6mm durchgeführt wurden. Weiterhin waren die Temperaturen, die in der Mittellinie der Schmelzvorrichtung in der Ebene 0 und der nächsten Ebene gemessen wurden, erhöht, weil die Seitenwandanforderungen durch den feuerfesten Boden der Schmelzvorrichtung gekühlt wurden, während die Bereiche der Mittellinie nicht gekühlt wurden.

Es wurden die folgenden Werte gemessen:

Entfernung oberhalb Meßpunkt und Temperatur in °C

des Eingangs der '

Formvorrichtung, mm

76,2 114,3 152,4 190,5 228,6 Die Temperaturmessungen demonstrieren folgendes:

1. Das Entstehen von im wesentlichen isothermen Bereichen geschmolzenen Glases, die an Stellen auftreten, die einen senkrechten Abstand voneinander aufweisen.

2. Das Vorhandensein der höchsten Temperaturen in der Schmelzvorrichtung in und oberhalb der Ebene der Elektroden (Ebene 152,4mm und 190,5mm).

3. Die progressive Abkühlung des Glases in isothermen Bereichen unterhalb der Ebene der Elektroden.

4. Die Auswirkungen des Wärmeverlustes durch die Schicht des Beschickungsmaterials, wenn diese dünner als normal ist..

Beispiel Il

Die Schmelzvorrichtung wurde wie oben beschrieben, aber die Messungen mit Thermoelementen wurden entlang der Mittellinie der Schmelzvorrichtung in den angegebenen Abständen oberhalb der Durchflußöffnung vorgenommen, die Technik der Messung mit den Thermoelementen wurde entsprechend der Beschreibung im Beispiel I angewandt. Die Durchflußöffnung wurde in einem Temperaturbereich von 1260 und 1288°C betrieben.

Sudende	Zentrum	Nordende
1429	1484	1404
1454	1494	1449
1484	1499	1481
1517	1503	1487
1547	1544	1542
1557	1543	1551
1404	1495	1503

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Beispiel III

Die Schmelzvorrichtung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, wurde betrieben, und es wurden Messungen vorgenommen, wie sie im Beispiel Il beschrieben wurden, aber die Bedingungen wurden wie folgt geändert:

Höhe des Glases über die Durchflußöffnung 228,6mm

Entfernung von der Oberkante der Formvorrichtung

zur Glasoberkante 406,4mm

abgezogene Glasmenge (Durchschnitt) 34E-04 KG/s

Kühlung des Bodens der Schmelzvorrichtung 9,5E-05m³/s

Die Thermoelemente wurden in der Mittellinie angeordnet, wie oben beschrieben, und die Resultate sind in Fig. 8 graphisch dargestellt.

Beispiel IV

Um ein Temperaturprofil in der Durchflußöffnung der Formvorrichtung zu erhalten, wurde die Schmelzvorrichtung mit einem konstanten Durchsatz von 63E-04 KG/s betrieben, wobei eine maximale Temperatur von 1562⁰C und eine Kühlung des Bodens von 22,7E-05m³/s beibehalten wurden. Die Thermoelemente wurden manuell durch die Oberseite der Schmelzvorrichtung

eingeführt, wobei sie an den in Fig. 9 angegebenen Punkten angeordnet wurden. > ,

Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Entfernung oberhalb der . Anordnung und Temperatur^

Formvorrichtung ^x

152,4mm . Punkt 1a) 1532 Punkt 1 b)1 534

Punkt 1 cj 1528 Punkt 1d) 1538 114,3mm Punkt2a)14,96Punkt2b)1505

Punkt2c)1 499 Punkt2d) 14,98 76,2mm Punkt 3 a) keine Ablesung

Punkt3c) 1 466Punkt3d) 1 452 38,1mm Punkt4a)1 381 Punkt 4 b) 1 412

Pynkt4c) 1 408Punkt4d) 1 396 Diese Ergebnisse sind in Fig. 10 graphisch dargestellt. '

Beispiel V

Um die Auswirkungen einer gesteigerten Wasserkühlung zu bestimmen, wurde die Schmelzvorrichtung entsprechend dem Beispiel IV unter den folgenden Bedingungen betrieben: abgezogene Glasmenge 63E-04 KG/s

Kühlung des Bodens der Schmelzvorrichtung . 64,4E-05cm³/s maximale Temperatur der Schmelze - 1552°C

die Gastemperatur wurde in einer Ebene 1,5 oberhalb der Formvorrichtung an drei Punkten durchgeführt, die den Punkten 4a);. 4b) und 4c) des oben angeführten Beispiels entsprechen. Das Thermoelement am Punkt 4d) zeigte eine Fehlfunktion, und es wurde an dieser Ebene kein Meßergebnis erhalten.

Die Ergebnisse sind in Fig. 11 graphisch dargestellt und darin mit den Ergebnissen der gleichen Anordnungen verglichen, die im Beispiel IV bestimmt wurden.

Für die industrielle Anwendung der Erfindung sind folgende Hinweise wichtig:

Die elektrische Schmelzvorrichtung wurde unterhalb einer Beschickungseinrichtung angeordnet. In der Schmelzvorrichtung waren vier Elektroden vorgesehen. Sie erstrecken sich durch die Seitenwände und waren als Paare gegenüberliegender parallel angeordneter Elektroden eingebaut. Die Elektroden waren beweglich und konnten in die Schmelzvorrichtung eingefahren werden, bis die Spitzen der gegenüberliegenden Elektroden nur noch 25 mm voneinander entfernt waren. Es wurde eine Formvorrichtung aus Platin unterhalb der Schmelzvorrichtung angebracht sowie ein feuerfester Durchflußblock. Im allgemeinen betrug die Temperatur des geschmolzenen Materials an der Formvorrichtung mindestens 149⁰C weniger als die Temperatur des geschmolzenen Materials an der Begrenzungsfläche zur Schicht aus Beschickungsmaterial. Die Differenz . kann jedoch, in Abhängigkeit von der Art des Materials, das geschmolzen wird, und den Bedingungen in der Schmelzvorrichtung bis zu 343⁰C betragen. Unter Umständen kann die Differenz auch weniger als 149⁰C betragen, aber dieser Zustand wurde nicht häufig beobachtet.

Die Formvorrichtung war eine herkömmliche Faserformvorrichtung, die verwendet wird, um kontinuierliche Fasern herzustellen. Obwohl Ε-Glasfasern und C-Glasfasern hergestellt wurden, können ebenso R-Glasfasern oder ein Basalt hergestellt werden. Die Schmelztemperaturen betrugen normalerweise mehr als 1482X und bewegten sich üblicherweise um 1510⁰C herum. Die Temperatur in der Formvorrichtung lag normalerweise oberhalb von 1149°C und üblicherweise um 1204⁰C. Es mußten Vorkehrungen zur Isolierung der Elektroden getroffen, und die Stromversorgung mußte geerdet werden. Es mußten auch Schutzmaßnahmen für die Formvorrichtung und die Wände der Schmelzvorrichtung gegen Kurzschlüsse vorgesehen werden, Anderenfalls kann eine elektrolytische Wirkung zwischen den geerdeten Molybdänelektroden und der geerdeten Platinfbrmvorrichtung über die feuerfeste Auskleidung und das geschmolzene Glas hervorgerufen werden. Dieser batterieähnliche Effekt kann vorzeitige Beschädigungen an der Schmelzvorrichtung hervorrufen, üblicherweise durch Korrosion der Platinformvorrichtung. Durch Anlegen einer Gleichstromquelle mit einem Leiter an die Formvorrichtung und dem anderen an die Erdung kann diese Auswirkung eliminiert werden.

Der anodische Schutz der Formmittel, wie Durchflußbuchsen oder Zuführungsleitungen, bei der Herstellung von Glasfasern wird dadurch erreicht, daß eine anodische Vorspannung an die Durchflußbuchse angelegt wird, die elektrisch geerdet wurde. Diese Erdung kann auch durch die feuerfeste Auskleidung erfolgen. Obwohl der anodische Schutz im Zusammenhang mit einer geerdeten Durchflußbuchse beschrieben wurde, kann jeder Bestandteil der Schmelzvorrichtung, wie zum Beispiel Thermoelemente oder Elektroden, die aus Edelmetallen hergestellt sind, auf eine ähnliche Weise geerdet werden. Es muß auch ein katodisches Material irgendwo in der Mähe der Durchflußbuchse vorhanden sein, um den Gleichstromkreis vollständig zu machen. Oft können die Molybdänelektroden der Schmelzvorrichtung die Vervollkommnung des Gleichstromkreises bilden

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Bei der Inbetriebsetzung werden die Elektroden einzeln auf Abstand gebracht, derart, daß die gegenüberliegenden einzelnen Spitzen ungefähr 76,2 mm vom Zentrum der Schmelzvorrichtung entfernt sind. Während des normalen Betriebes werden die . Elektroden in Abhängigkeit von den Schmelzzuständen zurückgezogen. Im allgemeinen sind die gegenüberliegenden Elektroden ungefähr 101,6 bis 127 mm voneinander entfernt, wenn normale Bedingungen beim Formen von Glasfasern vorliegen. Die Entfernung zwischen den Elektroden ist auch von der feuerfesten Auskleidung abhängig. Die Elektroden werden auf einen solchen Abstand voneinander gebracht, daß die Gefahr von Kurzschlüssen durch die feuerfeste Auskleidung auf ein Minimum reduziert wird. Die Elektroden werden auf einen solchen Widerstand gebracht, daß der Widerstand zwischen den Elektroden durch das geschmolzene Glas kleiner ist als der Widerstand zwischen den Elektroden durch die feuerfeste Auskleidung der Wände. Eine Konstruktion, die das ermöglicht, besteht darin, daß im Abstand voneinander angeordnete Elektroden im Innern eines Kessels angeordnet werden, wobei die Elektroden aus einer ersten Reihe in Abstand voneinander angeordneten Elektroden und einer zweiten Reihe in Abstand voneinander angeordneter Elektroden bestehen, wobei die zweite Reihe gegenüber der ersten Reihe angeordnet ist und die Elektroden der einen Reihe sich so weit in den Kessel erstrecken, daß sie in einem Abstand, im allgemeinen in einer Flucht im Verhältnis zu den Elektroden enden, die sich aus der anderen Reihe erstrecken. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die benachbarten Elektroden in einer Reihe einen seitlichen Abstand zwischen sich auf, wobei die Elektroden am Ende einer jeden Reihe einen seitlichen Abstand voneinander und von der inneren Oberfläche aufweisen, der gleich der Hälfte der seitlichen Entfernung zwischen benachbarten Elektroden in dieser Reihe ist. Die Entfernung zwischen den Elektroden und den Formvorrichtungen ist ebenfalls von Bedeutung, weil hier ein ausreichend großer Wärmeverlust erreicht werden muß, damit die Formvorrichtungen, zum Beispiel eine Durchflußbuchse, einwandfrei arbeitet. Der Wärmeverlust kann mit den Elektroden der vorliegenden Erfindung leicht eingestellt werden, um ihn mit dem Durchsatz der Schmelzvorrichtung in Übereinstimmung zu bringen. In herkömmlichen Einheits-Schmelzvorrichtungen mit Heizstreifen können lediglich die Formgeschwindigkeit oder die Beschickungsmaterial-Zuführung eingestellt werden, um die Temperatur in der Schmelzvorrichtung oder der Formvorrichtung zu verändern.

Bei konventionellen horizontalen Schmelzvorrichtungen ist es schwierig, gute Wärmepfade in der Vorderkammer zu erreichen. Es fließt am Boden kaltes Glas entlang, während heißes Glas in der Vorderkammer nach oben steigt. Bei der erfindungsgemäßen Schmelzvorrichtung tritt kein Fließen des geschmolzenen Glases in axialer Richtung auf. Der Glasfluß verläuft vertikal und weist eine gleichförmige Glastemperatur an der Formvorrichtung auf. .

Bei konventionellen Schmelzvorrichtungen verläuft der Glasfluß nur abwärts unter die Heizstreifen. Die in Abstand voneinander gegenüberliegend angeordneten Elektroden und der gesteuerte Stromfluß in der vorliegenden Erfindung heizt durch den Joulschen Effekt, um eingeschmolzenes Material von gleichförmiger Temperatur zu erhalten, das zu den Formvorrichtungen geleitet wird, die am Boden der Schmelzvorrichtung angeordnet sind. Die voneinander in Abstand gegenüberliegend angeordneten Elektroden und der gesteuerte Stromfluß erzeugen auch im wesentlichen isotherme Zustände über einen gegebenen horizontalen Bereich in der Schmelzvorrichtung. Diese Temperaturgradienten ermöglichen es, daß das geschmolzene Material direkt aus der Schmelzvorrichtung geformt werden kann, ohne daß zusätzliche Behandlungen erforderlich sind.

Die oben beschriebenen Verfahren werden mit einer einzigen Formvorrichtung unterhalb der Schmelzvorrichtung durchgeführt. Es können aber auch mehrere Formvorrichtungen an einer Schmelzvorrichtung Verwendung finden. In einer Ausführungsform können die Elektroden in die Seitenwände der Vorderkammer eingeführt werden und dadurch die Erfordernisse einer ausgedehnten horizontalen Schmelzvorrichtung und eines Kanals zum „Feinen" vermeiden. Dies würde jeden horizontalen oder seitlichen Fluß des geschmolzenen Materials eliminieren und einen vertikalen Fluß des geschmolzenen Materials zu den Formvorrichtungen ergeben.

Eine Anordnung zur Durchführung dieser Ausführungsform enthält eine Vielzahl von Öffnungen im Boden, die zum Durchfluß des geschmolzenen Materials durch dieselben dienen und eine Formvorrichtung enthalten, die an jeder Öffnung angeordnet ist, um geschmolzenes Material aufzunehmen, das aus dem Kessel durch .die Öffnungen ausgeflossen ist.

Claims (33)

1. -12- 253 754 7

   Erfindungsansjpruch .

   1. Verfahrenjzum Schmelzen von Glas und zum Zuführen des geschmolzenen Glases mit einer gewünschten Formtemperatur zu einer Formvorrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

   a) Unterbringen eines Glaskörpers aus geschmolzenem Glas in einem Schmelzofen, wobei der geschmolzene Glaskörper mit einer Schicht eines angeschmolzenen Glas-Beschickungsmaterials bedeckt ist und Vorsehen einer freien Verbindung durch eine zentral angeordnete untere Auslaßöffnung, durch die das geschmolzene Glas direkt ,in eine unterhalb des geschmolzenen Glaskörpers angeordnete Formvorrichtung eingeleitet wird; .

   b) in den geschmolzenen Glaskörper werden Heizelektroden eingetaucht, die paarweise derart angeordnet werden, daß sie freie Enden besitzen, die quer einen Abstand voneinander aufweisen und in einer einzigen horizontalen Ebene liegen, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung vorgesehen wird;

   c) Versorgen der Elektroden mit elektrischer Energie und Erwärmen des geschmolzenen Glases an jedem Elektrodenende auf eine Temperatur, die über der Temperatur des geschmolzenen Glaskörpers liegt, derart, daß das geschmolzene Glas eine thermische Zirkulation durchführt, die von den Enden der Elektroden zentral in den Glaskörper nach oben gegen die untere Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial führt, dann quer nach außen, entlang der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial und abwärts, entlang der Peripherie des Glaskörpers, bis zu der Stelle, an der die Elektroden angeordnet sind, von wo ein Teil des geschmolzenen Glases, das abwärts fließt, über diese Stelle hinaus weiter nach unten getragen wird und durch die Auslaßöffnung in die Formvorrichtung fließt und

   d) Kühlen des geschmolzenen Glases während seines Abwärtsfließens, derart, daß der Formvorrichtung Glas mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur zugeführt wird, die wenigstens ungefähr 1'49⁰C niedriger ist als die Temperatur des geschmolzenen Glases an der Unterseite der Schicht des Beschickungsmaterials.
2. 2. Verfahrennach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

   a) Erzeugen eines senkrechten Körpers aus geschmolzenem Glas, der von einer Schicht aus Beschickungsmaterial aus ungeschmolzenem Glas bedeckt ist und Anordnen desselben über einer zentralen unteren Auslaßöffnung, die über einer Formvorrichtung angeordnet wird;

   b) elektrisches Aufheizen des geschmolzenen Glases durch eine Vielzahl einander gegenüber angeordneter Elektroden, deren Enden horizontal in einem Abstand voneinander angeordnet werden und in einer Ebene liegen, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung vorgesehen wird;

   c) Bewegen des erhitzten, geschmolzenen Glases des Glaskörpers in kreisförmigen Fließbahnen, im allgemeinen von der Ebene der Elektroden und zentral von dem Glaskörper nach oben gegen die untere Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial, dann weiter quer nach außen entlang der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial und nachfolgend entlang der Peripherie des Glaskörpers nach unten zu der Ebene der Elektroden zurück und

   d) Bewegen nur eines Teiles des abwärts zurückfließenden geschmolzenen Glases, weiter abwärts über die Ebene der Elektroden hinaus und durch die Auslaßöffnung, unmittelbar in die Formvorrichtung, wobei die Temperatur im wesentlichen gleichmäßig ist und ungefähr 149⁰C bis ungefähr 343°C niedriger als die Temperatur des erhitzten geschmolzenen Glases an der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial gehalten wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

   a) Anordnen eines Körpers aus geschmolzenem Glas direkt über die Formvorrichtung und Schaffen einer freien Verbindung ι mit der Formvorrichtung durch eine vertikale Auslaßöffnung, wobei der Körper aus geschmolzenem Glas mit einer auf ihm liegenden Schicht aus ungeschmoizenem Beschickungsmateriäl bedeckt wird;

   b) Erhitzen des Körpers' aus geschmolzenem Glas in im wesentlichen einer einzigen horizontalen Ebene, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung angeordnet wird;

   c) Erzeugen einer thermischen Zirkulation des erhitzten geschmolzenen Glases in dem Körper und oberhalb der horizontalen Ebene in geschlossenen Fließwegen, wobei jeder Fließweg (1) einen aufwärts gerichteten Fluß, zentral in den Körper von der horizontalen Ebene zu der Berührungsfläche des Körpers mit der Schicht aus Beschickungsmaterial, (2) einen auswärts gerichteten Fluß, horizontal entlang der Berührungsfläche und (3) einen abwärts gerichteten Rückfluß entlang der Peripherie des Körpers zu der horizontalen Ebene enthält;

   d) Weiterbewegen nur eines Teiles des abwärts gerichteten Rückflusses von Schritt (c3) über die einzige Ebene aufwärts zu der Auslaßöffnung und ' / '

   e) Zuführen von geschmolzenem Glas aus dem Teil aus Schritt (d), abwärts durch nacheinander folgende kühlere, im wesentlichen isotherme Ebenen, zu der Formvorrichtung, wobei das geschmolzene Glas in die Formvorrichtung mit einer Temperatur eingeleitet wird, die mindestens 149⁰C niedriger liegt als die Temperatur des geschmolzenen Glases an der Berührungsfläche des Körpers aus geschmolzenem Glas und der Schicht aus Beschickungsmaterial.
4. 4. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

   a) Unterbringen eines gleichförmigen Körpers aus geschmolzenem Glas in einem Schmelzofen, der sich unmittelbar oberhalb der Vielzahl von Formvorrichtungen befindet, wobei der Körper aus geschmolzenem Glas eine Schicht aus ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas auf seiner oberen Oberfläche aufweist und der geschmolzene Körper durch eine Vielzahl paralleler, unten angeordneter, sich senkrecht erstreckenden Durchflußöffnungen mit den Formvorrichtungen verbunden ist; -

   b) örtliche Erhitzung von Teilen des geschmolzenen Körpers aus Glas innerhalb der Enden von horizontal angeordneten Elektroden, die im wesentlichen in einer einzigen horizontalen Ebene liegen, die zwischen der Schicht aus dem Beschickungsmaterial liegt;

   c) thermische Zirkulation des geschmolzenen Materials, das zwischen den Elektrodenenden liegt, von der einzigen Ebene aufwärts zu der Schicht aus Beschickungsmaterial; '

   d) Zurückbewegen des geschmolzenen Glases von der Schicht aus Beschickungsmaterial zu der einzigen horizontalen Ebene und den Elektrodenenden, wobei Teile des abwärts zurückfließenden Glases weiter nach unten über die einzige Ebene hinaus zu der und durch die Auslaßöffnungen unmittelbar zu den Formvorrichtungen bewegt werden und

   e) Abkühlen des Glases, das gemäß Schritt (d) unterhalb der einzigen Ebene zu den Formvorrichtungen weiter bewegt wird auf eine Temperatur, die gleichmäßig ungefähr 149°C bis ungefähr 343X niedriger liegt als die Temperatur des geschmolzenen Glases an der Schicht aus Beschickungsmaterial.

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5. 5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält: '

   a) Unterbringen eines Körpers aus geschmolzenem Glas in einer feuerfesten Schmelzvorrichtung, die periphere Seitenwände und einen Boden aufweist, wobei der Körper aus geschmolzenem Glas mit einer Schicht aus ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas bedeckt ist und der Boden eine unten angeordnete zentrale Auslaßöffnung aufweist, durch die das geschmolzene Glas direkt in eine Formvorrichtung hindurchgeleitet wird;

   b) elektrisches Erhitzen eines senkrechten mittleren Teiles des geschmolzenen Körpers aus Glas in einer einzigen im wesentlichen ebenen Anordnung, die durch horizontaJ angeordnete Elektroden definiert wird, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Durchflußöffnung angeordnet sind; ' .

   c) Durchführen der mehrfachen Funktionen (1) des Schmelzens der Schicht aus Beschickungsmaterial, (2) Entfernen von Einschlüssen aus dem geschmolzenen Glas und (3) thermische Behandlung des geschmolzenen Glases zum Gießen durch eine thermische Zirkulation des erhitzten geschmolzenen Glases von den Enden der Elektroden in der ebenen Anordnung, wobei das geschmolzene Glas so zirkuliert wird, daß es sich nach oben bewegt, bis es mit der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial in Berührung kommt, dann quer entlang der Unterseite der Schicht aus Beschickungsmaterial und von dort abwärts, im wesentlichen entlang der Seitenwände der Schmelzvorrichtung fließt/ wobei ein erster Teil des abwärts fließenden Glases zu der ebenen Anordnung zur Wiedererhitzung an den Enden der Elektroden zurückbewegt und ein zweiter Teil des abwärts fließenden Glases an der ebenen Anordnung vorbei zu den ,und durch die Auslaßöffnungen, unmittelbar in die Formvorrichtung geleitet wird und

   d) Abkühlen des zweiten Teiles in ausreichendem Maße in aufeinanderfolgenden im wesentlichen horizontalen Bereichen gleicher Temperatur, Einleiten des geschmolzenen Glases mit einer Temperatur in die Formvorrichtung, die mindestens ungefähr 149°C niedriger ist als die Temperatures erhitzten geschmolzenen Glases an der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial.
6. 6. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

   a) Unterbringen eines senkrechten Körpers aus geschmolzenem Glas, der von einer Schicht aus ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas bedeckt ist und über einer zentralen unten angeordneten Auslaßöffnung liegt, die unmittelbar senkrecht mit einer Formvorrichtung in Verbindung steht;

   b) Wiederaufheizen des geschmolzenen Glases an einer Vielzahl von Elektroden, die horizontal in einem Abstand voneinander angeordnete Enden aufweisen, die zwischen der Schicht aus Beschickungsmaterial und der Durchflußöffnung angeordnet sind;

   c) thermische Zirkulation des erhitzten geschmolzenen Glases von den Enden der Elektroden (1) im allgemeinen in der Mitte des geschmolzenen Glaskörper nach oben zur unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial, (2) im allgemeinen entlang der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial nach außen und dann (3) nach unten, im allgemeinen entlang der Peripherie des gesamten Glaskörpers, wobei ein Teil des abwärts fließenden geschmolzenen Glases zu der Anordnung der Elektroden zurückbewegt und der Rest des abwärts fließenden Glases weiter durch aufeinanderfolgende kühlere isotherme Schichten zu der Auslaßöffnung bewegt wird und

   d) Kühlen des Glases während der Durchführung des Schrittes (c) und vorzugsweise in den genannten Schichten mit gleicher Temperatur und Bewegen des geschmolzenen Glases mit einer Temperatur zu der Formvorrichtung, die ungefähr 149⁰C bis ungefähr 343⁰C niedriger liegt als die Temperatur des heißen geschmolzenen Glases an der unteren Fläche der Schicht aus Beschickungsmaterial.
7. 7. Verfahren zum Schmelzen von Glas in einem Schmelzofen, dereine Lache von geschmolzenem Glas einschließt und Mittel aufweist, eine Lage von ungeschmolzenem teilchenförmigem Beschickungsmaterial aus Glas auf der Oberfläche der Lache anzuordnen und der auch Heizelektroden aufweist, die innerhalb der Lache aus geschmolzenem Glas in einem mittleren vertikalen Bereich der Lache angeordnet sind, nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

   a) Erhitzen der Lache geschmolzenen Glases an der Elektrodenanordnung;

   b) Bewegen des erhitzten Glases von der Elektrodenanordnung nach oben an die Lage aus Beschickungsmaterial;

   c) Zurückbewegen des größten Teils des erhitzten Glases zu der Elektrodenanordnung und Wiedererhitzung, während ein Teil des Glases an der Elektrodenanordnung vorbei weiter nach unten bewegt wird;

   d) Bewegen des Glases, das sich in der Lache unterhalb der Elektrodenanordnung befindet; durch eine senkrechte Auslaßöffnung unmittelbar in eine Formvorrichtung, die unterhalb der Lache angeordnet ist und

   e) Bewegen eines Wärmeaustauschmediums in Wärmeaustausch-Wirkbeziehung mit dem abwärts fließenden Glas und Abkühlen des geschmolzenen Glases in nacheinander folgenden Schichten mit im wesentlichen gleichförmiger Temperatur, derart, daß das aus der Auslaßöffnung herausfließende Glas eine Temperatur aufweist, bei der das Glas in der Formvorrichtung bearbeitet werden kann.
8. 8. Verfahren nach Punkt 1 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß das Wärmeaustauscher-Fluid durch einen Wärmeaustauscher, der sich in Wärmeaustausch-Wirkbeziehung mit dem Boden des Schmelzofens befindet, geleitet wird.
9. 9. Verfahren nach Punkt 1 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß das Wärmeaustauscher-Medium durch eine Vielzahl von Wärmeaustauscherrohren, die sich innerhalb des geschmolzenen Glases in der Auslaßöffnung befinden, geleitet wird.

   TO. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

   a) Bilden einer Lache aus geschmolzenem Glas, die eine Lage aus teilchenförmigem ungeschmolzenem Beschickungsmaterial aus Glas auf ihrer oberen Oberfläche aufweist und durch eine vertikale, unten angeordnete Auslaßöffnung unmittelbar mit einer Glasformvorrichtung verbunden ist;

   b) Erhitzen des geschmolzenen Körpers aus Glas durch ein Paar Heizelektroden, die innerhalb der Lache zwischen der Lage aus Beschickungsmaterial und der Auslaßöffnung angeordnet sind;

   c) Bewegen des erhitzten Glases von den Elektroden aufwärts zu der Schicht aus Glas-Beschickungsmaterial und dann abwärts zu den Elektroden, wobei ein Teil des Glases unter die'Elektroden und durch die Auslaßöffnung zu der Formvorrichtung bewegt wird und

   d) Kühlen des unter den Elektroden herabfließenden geschmolzenen Glases einschließlich des geschmolzenen Glases in der Auslaßöffnung durch ein fließendes Wärmeaustausch-Medium, wobei das geschmolzene Glas durch aufeinanderfolgende im wesentlichen isotherme Ebenen bewegt und aus dem Durchlaß unmittelbar mit einer zum Formen geeigneten Temperatur in die Formvorrichtung geleitet wird.

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10. 11. Verfahrennach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte enthält:

    Bilden einer Lache aus geschmolzenem Glas, die sich über einer zentralen Auslaßöffnung befindet, die unmittelbar senkrecht mit einer Formvorrichtung in Verbindung steht;

    Aufrechterhalten einer Lage teilchenförmigen ungeschmplzenen Beschickungsrnaterials aus ungeschmolzenem Glas auf der Oberfläche der Lache;

    Heizen der Lache zwischen der Auslaßöffnung und der Schicht aus Beschickungsmaterial; Bewegen des erhitzten Glases in der Lache nach unten und durch die Auslaßöffnung in aufeinanderfolgenden kälteren isothermen Schichten und Bewegen eines Fluid-Wärmeaustausch-Mediums in Wärmeaustausch-Wirkbeziehung mit dem nach unten fließenden Glas, derart, daß sich das der Formvorrichtung zugefühlte Glas in einem zum Formen geeigneten

    Temperaturbereich befindet. . .
11. 12. Verfahren nach Punkt 1 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß der letzte Schritt derart durchgeführt wird, daß das Wärmeaustausch-Medium durch eine Vielzahl von Rohren fließt, die in einem Abstand voneinander die zentraJen Auslaßöffnungen durchqueren.
12. 13. Verfahren nach Punkt 1 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß der letzte Schritt derart durchgeführt wird, daß ein Wärmeaustausch-Medium durch eine labyrinthförmige Passage fließt, die sich in Wärmeaustausch-Wirkbeziehung zum Boden der Lache befindet. ,
13. 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß sie enthält:

    a) einen Kessel zum Aufnehmen eines Glaskörpers (11; 101) aus geschmolzenem Material, mit einer nicht geschmolzenen Schicht (12; 114) aus Beschickungsmaterial auf der Oberfläche dieses Materials, wobei der Kessel innere Oberflächen, einschließlich eines Bodens aufweist, der eine Auslaßöffnung für das geschmolzene Material aufweist;

    b) in Abstand einzeln gegenüber angeordnete Elektroden (15; 16; 60; 112), die in dem Kessel angebracht sind;

    c) Mittel zur steuerbaren Versorgung jedes gegenüberliegenden Elektrodenpaares mit elektrischem Strom, wobei die Anordnung der Elektroden (15; 16; 60; 112) im Verhältnis zueinander und zu den inneren Oberflächen des Kessels und die Versorgung jeder Elektrode (15; 16; 60; 112) mit elektrischem Strom während der Herstellung des geschmolzenen Materials derart ist, daß ein horizontal verlaufender Bereich im wesentlichen gleichmäßig erwärmten Materials entsteht und den Auslaßöffnungen im Boden geschmolzenes Material mit gleichmäßiger Temperatur zugeführt wird.
14. 15. Vorrichtung nach Punkt 14,
    gekennzeichnet dadurch, daß sie enthält:

    a) eine Kammer aus hitzebeständigem Material für das geschmolzene Material, wobei diese Kammer in ihrem Boden Auslaßöffnungen (20; 105; 212) aufweist, die mit dem das Fertigprodukt formenden Bereich in Verbindung stehen;

    b) eine erste Gruppe im allgemeinen horizontal und mit seitlichem Abstand einzeln angeordnete Elektroden (15; 16; 60; 112), die in der Kammer angeordnet sind;

    c) eine zweite Gruppe im allgemeinen horizontal und mit seitlichem Abstand einzeln angeordnete Elektroden (15; 16; 60; 112), die in der Kammer angeordnet sind, wobei die Elektroden (15; 16; 60; 112) der ersten und der zweiten Gruppe gegenüberliegend, mit einem Abstand zueinander, einzeln miteinander in Beziehung stehend, angeordnet sind;

    d) Mittel zur Versorgung der Elektroden (15; 16; 60; 112) sowohl der ersten als auch der zweiten Gruppe mit elektrischem Strom von im wesentlichen gleichem Wert, wobei die seitlich und mit Abstand gegenüber angeordneten, einzeln miteinander in Beziehung stehenden Elektroden (15; 16; 60; 112) derart mit Elektroenergie gespeist sind, daß ein horizontal verlaufender Bereich im wesentlichen gleichmäßig erwärmten Materials erreicht und das geschmolzene Material mit gleichmäßiger Temperatur den Auslässen der Kammer zugeführt wird.
15. 16. Schmelzofen nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß im wesentlichen gleichförmige thermische Bedingungen über einen gegebenen horizontalen Querschnitt des Glaskörpers (11; 101) aus geschmolzenem Material vorhanden sind.
16. 17. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die im Abstand einzeln gegenüber angeordneten Elektroden (15; 16; 16; 60; 112) aus einer ersten Reihe von mit seitlichem Abstand voneinander angeordneten, einzelnen Elektroden und aus einer zweiten Reihe von mit seitlichem Abstand voneinander angeordneten, einzelnen Elektroden bestehen.
17. 18. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß jede Elektrode über die Mittel zur steuerbaren Versorgung mit elektrischem Strom mit einer im wesentlichen gleichen Strommenge versorgt ist.
18. 19. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß sie Mittel zum Formen enthält, denen geschmolzenes Material aus der Auslaßöffnung (20; 105; 212) im Boden zufließt.
19. 20. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß im Boden eine Vielzahl von Auslaßöffnungen (20; 105; 212) vorhanden und für jede Auslaßöffnung (20; 105; 212) ein Mitte! zum Formen des aus dem Kessel ausfließenden geschmolzenen Materials vorgesehen ist.
20. 21. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß der Kessel zum Aufnehmen des Glaskörpers (11; 101) aus geschmolzenem Material ein flacher senkrechter Kessel ist.
21. 22. Vorrichtung nach Punkt 14 und 21, gekennzeichnet dadurch, daß die Höhe des Kessels geringer als die Breite oder Länge des Kessels ist.
22. 23. Vorrichtung nach Punkt 14 und 21, gekennzeichnet dadurch, daß die Höhe des Kessels 304,8 Millimeter beträgt oder geringer ist.
23. 24. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß sie enthält:

    a) einen Kessel zum Aufnehmen eines Glaskörpers (11; 101) aus geschmolzenem Material mit einer nicht geschmolzenen Schicht (12; 114) auf der Oberfläche dieses Materials, wobei der Kessel innere Oberflächen einschließlich eines Bodens aufweist, der eine Auslaßöffnung für das geschmolzene Material besitzt;

    b) im Abstand einzeln gegenüber angeordnete Elektroden (15; 16; 60; 112), die in dem Kessel angebracht sind, wobei die Elektroden (15; 16; 60; 112) aus einer ersten Reihe von einzeln, im Abstand voneinander angeordneten Elektroden und einer zweiten Reihe von einzeln, im Abstand voneinander angeordneten Elektroden bestehen und die zweite Reihe

    . gegenüber der ersten Reihe angeordnet ist, wobei sich die Elektroden von der einen Reihe derart in den Kessel erstrecken, daß sie durch einen Zwischenraum von den Elektroden der zweiten Reihe getrennt enden und im allgemeinen im Verhältnis zu den Elektroden, die sich von der anderen Reihe in den Kessel erstrecken, in einer Flucht angeordnet sind und

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    c) Mittel zur steuerbaren Versorgung jedes gegenüberliegenden Elektroden-Paares mit elektrischem Strom, wobei die Anordnung der Elektrodon (1S; 16; 60; 112) im Verhältnis/iioinnndnr und/ti don innoion Oberflüchon dos Kosttols und die steuerbare Versorgung jeder Elektrode (15; 16; 60; 112) mit elektrischem Strom während der Herstellung des geschmolzenen Materials derart ist, daß den Auslaßöffnungen (20; 105; 212) im Boden geschmolzenes Material mit einer gleichmäßigen Temperatur zugeliefert wird.
24. 25. Vorrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß im Schmelzofen im wesentlichen gleichförmige thermische Verhältnisse über einen gegebenen Querschnitt des Glaskörpers (11; 101) des geschmolzenen Materials vorhanden sind.
25. 26. Vorrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die benachbarten Elektroden in einer Reihe einen seitlichen Abstand voneinander aufweisen und die Elektroden am Ende einer jeden Reihe einen seitlichen Abstand von der benachbarten inneren Oberfläche aufweisen, der der halben Entfernung zwischen zwei benachbarten Elektroden entspricht.
26. 27. Vorrichtung nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die gegenüberliegenden Elektroden einen Abstand voneinander ι aufweisen, der 50,8 bis 457,2 mm beträgt. ^l
27. 28. Vorrichtung nach Punkt 14 und 24, gekennzeichnet dadurch, daß die gegenüberliegenden Elektroden einen Abstand voneinander aufweisen, der 76,2 bis 304,8 mm beträgt. -
28. 29. Vorrichtung nach Punkt 14 und 24, gekennzeichnet dadurch, daß die gegenüberliegenden Elektroden einen Abstand voneinander aufweisen,.der 101,6 bis 203 mm beträgt.
29. 30. Vorrichtung nach Punkt 14 und 24, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektroden vom Boden des Kessels eine Entfernung von 50,8 bis 304,8 mm aufweisen.
30. 31. Vorrichtung nach Punkt 14 und 24, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektroden vom Boden des Kessels eine Entfernung von 50,8 bis 152,4 mm aufweisen.
31. 32. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß eine feuerfeste Auskleidung zur Aufnahme einer Lache aus 'geschmolzenem Glas, die über einer zentralen Auslaßöffnung (212) liegt, die unmittelbar senkrecht mit einer ! Formvorrichtung (220) verbunden ist. Heizmittel, die innerhalb der Lache aus geschmolzenem Glas angeordnet sind und ι fluidgekühlte Wärmeaustauscher (222) vorgesehen sind, die sich in Wärmewirkbeziehung mit dem geschmolzenen Glas I in der Auslaßöffnung (212) befinden.
32. 33. Vorrichtung nach Punkt 14 und 32, gekennzeichnet dadurch, daß der Wärmeaustauscher (222) aus einer Vielzahl von

    ¹ Rohren (224), die quer durch die Auslaßöffnung (212) verlaufen und aus Mitteln zum Kühlen des Wärmeaustausch-Fluide ι gebildet ist. '
33. 34. Vorrichtung nach Punkt 14 und 32, gekennzeichnet dadurch, daß der Wärmeaustauscher (222) mit demjenigen Teil der feuerfesten Auskleidung in Wärmeaustausch-Wirkbeziehung steht, der sich unterhalb der Lache befindet.

    Hierzu 8 Seiten Zeichnungen