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Dokumentenidentifikation DE3523620C2 02.09.1993
Titel Verfahren zum Kühlen von geschmolzenem Glas und Glasschmelzofen zu dessen Durchführung
Anmelder Nippon Sheet Glass Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder Samejima, Hiroshi, Ichihara, JP;
Manabe, Seiichiro, Itami, JP;
Hoshino, Akira, Ichihara, JP
Vertreter Kraus, W., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Weisert, A., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Spies, J., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 02.07.1985
DE-Aktenzeichen 3523620
Offenlegungstag 23.01.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.09.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.09.1993
IPC-Hauptklasse C03B 5/23

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von geschmolzenem Glas, bei dem unterschiedliche Kühlgeschwindigkeiten angewandt werden, und einen Glasschmelzofen zur Durchführung dieses Verfahrens, der einen Schmelztank zum Schmelzen einer Glascharge, einen stromabwärts von dem Schmelztank angeordneten Kühltank zum Kühlen des geschmolzenen Glases, und einen stromabwärts von dem Kühltank befindlichen Ziehabschnitt zum Ziehen des geschmolzenen Glases hat, wobei der Kühltank mehrere unterschiedliche Kühlzonen aufweist und seine außenseitige Oberfläche mittels wärmeisolierenden Teilen isoliert ist.

Konventionelle Glasschmelzöfen haben einen beträchtlich großen Kühltank, der etwa gleich der Hälfte des Schmelztanks ist, weil sie so ausgebildet sind, daß sie das geschmolzene Glas hauptsächlich durch Wärmeverlust von der äußeren Oberfläche des Kühltanks her mittels Selbstkühlung kühlen. Die Kühlzeit ist daher lang, und es wird viel Wärme in vergeudender Weise von der Oberfläche des Kühltanks abgeleitet und abgestrahlt. Außerdem haben diese Glasschmelzöfen keinerlei Struktur, Anlage, Einrichtung o. dgl., die für eine effektive Verwendung der vom Kühltank abgeführten Wärme vorgesehen oder geeignet ist. Schließlich erhöhen die großen Abmessungen des Kühltanks die Kosten der Anlage, und sie bewirken außerdem den Nachteil, daß viel Zeit für das Ändern der Zusammensetzung von geschmolzenem Glas in dem Glasschmelzofen erforderlich ist.

Eine Aufsicht von oben auf einen konventionellen kontinuierlichen Glasschmelzofen zum Erzeugen von Tafelglas und eine Seitenaufrißansicht desselben im Vertikalschnitt sind in Fig. 6 bzw. 7 gezeigt. Ein solcher Glasschmelzofen 1 hat einen Schmelztank 2 und einen Kühltank 3, und zwischen diesen beiden ist eine halsartige Verengung 4 vorgesehen. Eine Zuführöffnung 5 für Glaschargen ist an einem Endteil des Schmelztanks 2 ausgebildet, und Regeneratoren 6 sind auf beiden Seiten des Schmelztanks 2 vorgesehen. Durch die Zuführöffnung 5 wird eine Glascharge kontinuierlich zugeführt. Flammen, die durch Verbrennen von Schweröl erzeugt werden, werden durch Abblasöffnungen 7 in beiden Seitenwänden des Schmelztanks 2 zugeführt, und das Innere des Schmelztanks 2 wird auf etwa 1600°C gehalten. Bei dieser Temperatur wird die Glascharge innerhalb des Schmelztanks 2 geschmolzen.

Das Glas, das in dem Schmelztank 2 geschmolzen, homogenisiert und entschäumt worden ist, fließt über die Verengung 4 hinaus in den Kühltank 3. Im Kühltank 3 wird das geschmolzene Glas gekühlt, und gleichzeitig werden feine Blasen, die in der Glascharge geblieben sind, durch den Kühlprozeß in dem geschmolzenen Glas gelöst und absorbiert. Diese Absorbierungswirkung vermindert die Blasen in dem Glas und erhöht die Qualität des Endprodukts. Das in dem Kühltank 3 gekühlte Glas wird von einem Ziehabschnitt 8 aus gezogen. Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist der Kühltank 3 beträchtlich groß, und seine Abmessung beträgt etwa die Hälfte des Schmelztanks 2 in dem konventionellen Glasschmelzofen, und deswegen hat ein konventioneller Kühltank die oben angegebenen Nachteile.

Ein Verfahren zum Kühlen von geschmolzenem Glas und ein Glasschmelzofen zu dessen Durchführung der eingangs genannten Art sind aus der US-PS 18 93 061 bekannt. Hierin wird ein Kühltank verwendet, der mehrere unterschiedliche Kühlzonen aufweist, indem

  • a) entlang eines Teils des Strömungswegs des Glases zum Zwecke der Strahlungskühlung eine Metallabdeckung über dem geschmolzenen Glas zu dessen Kühlung im mittleren Bereich des Glasstroms vorgesehen ist, wobei diese Metallabdeckung durch Kühlluftdüsen gekühlt wird, die in Strömungsrichtung des geschmolzenen Glases hintereinander angeordnet und durch unabhängig voneinander steuerbare Ventile auf unterschiedliche Kühlleistungen einstellbar sind; und
  • b) die vorgenannte Strahlungskühlvorrichtung nur über dem mittleren Längsbereich des Kühltanks ausgebildet ist, wahrend die seitlichen Längsbereiche erhitzten Gasen ausgesetzt werden, die mittels eines Brenners an dem einen Längsende des Kühltanks erzeugt und mittels eines Abzugs an dem anderen Ende des Kühltanks abgezogen werden.


Auf diese Weise werden unterschiedliche Kühlzonen sowohl in der Strömungsrichtung des geschmolzenen Glases als auch quer zu dessen Strömungsrichtung erzeugt, um

  • 1) sowohl den Zustand, die Temperatur und die Viskosität des Glases, wie sie am Abgabeende des Kühltanks für die Verwendung des Glases jeweils speziell erforderlich sind, einstellen zu können,
  • 2) als auch den Zustand, die Temperatur und die Viskosität des Glases über den Strömungsquerschnitt des Kühltanks hinweg gleichmäßig zu machen, damit das Glas über dessen gesamten Strömungsquerschnitt hinweg die gleiche Strömungsgeschwindigkeit hat.


Aus der US-PS 36 45 712 sind ein Verfahren zum Kühlen von geschmolzenem Glas und ein Glasschmelzofen zu dessen Durchführung bekannt, worin eine bereichsweise regelbare Kühlung des geschmolzenen Glases im Kühltank erfolgt. Auch hier dient diese bereichsweise regelbare Kühlung, wie bei dem Verfahren und dem Glasschmelzofen nach der US-PS 18 93 061, dazu, den Zustand, die Temperatur und die Viskosität über den Strömungsquerschnitt des geschmolzenen Glases hinweg gleichmäßig zu machen, um zu verhindern, daß das Glas in der Längsmitte des Kühlschranks schneller fließt als an den Längsrändern, wozu der längsmittige Bereich des geschmolzenen Glases in dem Kühlschrank mittels Strahlungskühlelementen verstärkt gekühlt wird.

Das Problem, wie man bei leistungsfähigem Kühlen des geschmolzenen Glases und unter Verkürzung der Kühlzeit ein weitestgehend blasenfreies Glas erhalten kann, wird in der US-PS 18 93 061 und der US-PS 36 45 712 weder angesprochen noch gelöst.

In der DE-PS 85 569, die ein Verfahren zum Abkühlen geschmolzener Glasmasse betrifft, ist zwar beschrieben, daß die Glasmasse zwecks genügender Läuterung, Beseitigung von Luftblasen und dergleichen bei viel höherer Temperatur niedergeschmolzen werden muß, als es die Verarbeitungstemperatur derselben ist, und daß deshalb nach beendeter Läuterung eine Abkühlung der Glasmasse stattfinden muß, wozu nach dem Vorschlag dieser Druckschrift eine verhältnismäßig schnelle Zwangskühlung angewandt wird, indem Luft-, Gas- oder Dampfströme derart in dem Glasschmelzofen eingeführt und unmittelbar auf die geschmolzene Glasmasse an geeigneten Stellen des Ofens einwirken gelassen werden, daß die Glasmasse rasch abkühlt. Jedoch wird hierbei davon ausgegangen, daß die Beseitigung der Luftblasen beim Niederschmelzen des Glases selbst erfolgt, wonach erst die Abkühlung nach beendeter Läuterung erfolgt, so daß nach der DE-PS 85 569 die Abkühlphase nicht speziell zur Beseitigung von Blasen ausgenutzt, geschweige denn zu diesem Zweck in besonderer Weise ausgestaltet wird. Der weitere Vorschlag der DE-PS 85 569, die Kühlung der Glasmasse auf bestimmte Teile der Oberfläche derselben zu beschränken, zielt darauf ab, einen Teil der Glasmasse sehr bald nach dem Schmelzen verarbeiten zu können, während die übrige Glasmasse flüssig genug gehalten werden soll, um die entnommene Glasmenge von unten her zu ersetzen.

Schließlich schlägt das Buch "Glastechnische Fabrikationsfehler", Seiten 316 bis 318, insbesondere Seite 318, 4. vollständiger Absatz, eine hohe Schmelztemperatur und eine lange Schmelzzeit vor, damit eine ausgezeichnete Homogenisierung des Glases erzielt wird, es enthält jedoch keinerlei Vorschläge, die darauf hinauslaufen würden, nach dem Schmelzen, also während des Abkühlens, irgendwelche Maßnahmen vorzusehen, durch welche die noch verbliebenen Glasblasen im Glas weitestgehend und optimal beseitigt werden könnten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Kühlen von geschmolzenem Glas und einen Glasschmelzofen der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß unter leistungsfähigem Kühlen bei Verkürzung der Kühlzeit ein weitestgehend blasenfreies Glas erhalten wird.

Diese Aufgabe wird, soweit sie das Verfahren betrifft, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

  • a) die Temperatur bestimmt wird, bei welcher die Geschwindigkeit der Blasenabsorption durch das geschmolzene Glas am höchsten ist;
  • b) das geschmolzene Glas, während sich dessen mittlere Temperatur innerhalb eines Bereichs von ± 20°C plus der Temperatur, bei welcher die Geschwindigkeit der Blasenabsorption am höchsten ist, befindet, langsam mit einer Kühlgeschwindgkeit von nicht mehr als 2°C/min gekühlt wird; und
  • c) das geschmolzene Glas, wenn dessen mittlere Temperatur außerhalb des genannten Bereichs ist, schnell mit einer Kühlgeschwindigkeit von wenigstens 3°C/min gekühlt wird.


Ein zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens geeigneter Glasschmelzofen der gattungsgemäßen Art, welcher die obige Aufgabe löst, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß

  • a) innerhalb des Kühltanks in der nachgenannten Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite aus eine erste Schnellkühlzone, eine Langsamkühlzone und eine zweite Schnellkühlzone vorgesehen sind,
  • b) die erste Schnellkühlzone und die zweite Schnellkühlzone forcierte Kühlzonen sind, während die Langsamkühlzone eine Selbstkühlzone ist; und
  • c) der Kühltank um etwa 40 bis 60% schmäler als der Schmelztank ist und eine Tiefe von etwa 0,2 bis 0,4 m hat.


Auf diese Weise werden mit der Erfindung folgende Vorteile erzielt:

Bei dem Kühlen des geschmolzenen Glases werden Blasen, die im geschmolzenen Glas übrig bleiben, effektiv im Glas absorbiert; es wird insgesamt eine Verkürzung der Kühlzeit erzielt; der Kühltank kann kleinere Abmessungen haben; und es wird eine Wiederverwendung der abgeführten Wärme ermöglicht. Das Kühlen des geschmolzenen Glases erfolgt daher in sehr leistungsfähiger Art und Weise, das heißt, es wird ein qualitativ hochwertigeres Glas bei verkürzter Kühlzeit, besserer Energieausnutzung und verminderten Anlagekosten erhalten.

Die Erfindung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 der Zeichnung anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Glasschmelzofens nach der Erfindung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht von oben auf einen Glasschmelzofen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Vertikallängsschnitt durch den Glasschmelzofen der Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie A-A der Fig. 2;

Fig. 4 ein charakteristisches Diagramm, welches die Änderung der Blasenzahl beim Kühlen zeigt, wobei sich die einzelnen Kurven auf unterschiedliche Kühlgeschwindigkeiten beziehen;

Fig. 5 ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur und der Blasenabnahme-Geschwindigkeit zeigt, wenn die Kühlgeschwindigkeit des langsamen Kühlens 2°C/min beträgt;

Fig. 6 eine Aufsicht von oben auf einen konventionellen Glasschmelzofen; und

Fig. 7 einen Vertikallängsschnitt durch den Glasschmelzofen der Fig. 6.

Das hier vorgeschlagene Verfahren basiert auf der neuen Entdeckung, daß die Temperatur, bei der die Blasenabsorptionsgeschwindigkeit des geschmolzenen Glases am höchsten ist, sehr ausgeprägt auftritt, obwohl sie in Abhängigkeit von den Arten der Glaszusammensetzung und der Art des Gases in den Blasen variiert. Zum Beispiel wird die höchste Geschwindigkeit des Absorbierens von SO3-Blasen in Natronkalksilikatgläsern bei etwa 1390°C erzielt. Bei Borsilikatgläsern wird die maximale Geschwindigkeit des Absorbierens von SO3-Blasen bei etwa 1400°C erreicht.

Gemäß dem hier vorgeschlagenen Verfahren wird das geschmolzene Glas langsam gekühlt, wenn die mittlere Temperatur desselben innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist, der sich unter und über die Temperatur erstreckt, bei der die Geschwindigkeit der Blasenabsorption durch das geschmolzene Glas am höchsten ist, nämlich innerhalb eines Bereichs von ± 20°C der Temperatur, bei welcher die Geschwindigkeit der Blasenabsorption am höchsten ist. Als Ergebnis hiervon absorbiert das geschmolzene Glas die Blasen schnell. Wenn das geschmolzene Glas auf einer Temperatur ist, die sich außerhalb des vorerwähnten Bereichs befindet, wird es schnell gekühlt bis zu beschleunigter Kühlung.

Das langsame Kühlen des geschmolzenen Glases wird mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht mehr als 2°C/min ausgeführt. Das schnelle Kühlen des geschmolzenen Glases wird bei einer Kühlgeschwindigkeit von wenigstens 3°C/min ausgeführt.

Das hier vorgeschlagene Verfahren kann vorteilhafterweise mittels eines ebenfalls hier vorgeschlagenen Glasschmelzofens ausgeführt werden. Dieser Glasschmelzofen umfaßt einen Schmelztank zum Schmelzen einer Glascharge, einen stromabwärts von dem Schmelztank befindlichen Kühltank zum Kühlen des geschmolzenen Glases, und einen weiter stromabwärts von dem Kühltank befindlichen Ziehabschnitt zum Ziehen des geschmolzenen Glases, wobei innerhalb des Kühltanks wenigstens eine erste Schnellkühlzone, eine Langsamkühlzone und eine zweite Schnellkühlzone, worin die Kühlgeschwindigkeiten unterschiedlich sind, in dieser Aufeinanderfolge von der stromaufwärtigen Seite her vorgesehen sind, und wobei die Temperatur des geschmolzenen Glases so gesteuert wird, daß sie in der Langsamkühlzone innerhalb eines Bereichs ist, der sich um ± 20°C unter und über die Temperatur erstreckt, bei der die Geschwindigkeit der Blasenabsorption am höchsten ist, und wobei ferner das geschmolzene Glas langsam gekühlt wird, während seine mittlere Temperatur innerhalb dieses Bereichs ist.

Demgemäß kann dieses Verfahren dadurch ausgeführt werden, daß es ausgehend von einem Schmelztank zum Schmelzen einer Glascharge, einen stromabwärts von dem Schmelztank befindlichen Kühltank zum Kühlen des geschmolzenen Glases, und einen stromabwärts von dem Kühltank befindlichen Ziehabschnitt folgende Verfahrensschritte hat: Vorsehen von wenigstens einer ersten Schnellkühlzone, einer Langsamkühlzone und einer zweiten Schnellkühlzone, welche unterschiedliche Kühlgeschwindigkeiten haben, innerhalb des Kühltanks in dieser Aufeinanderfolge von der stromaufwärtigen Seite her, Steuern der Temperatur des geschmolzenen Glases, derart, daß die Temperatur des geschmolzenen Glases in der Langsamkühlzone in den Bereich fällt, der sich um ± 20°C unter und über die Temperatur, bei welcher die Geschwindigkeit der Blasenabsorption am höchsten ist, erstreckt, und langsames Kühlen des geschmolzenen Glases, während seine mittlere Temperatur innerhalb dieses Bereichs ist.

Die mittlere Temperatur des geschmolzenen Glases wird daher in der Langsamkühlzone so gesteuert, daß sie in den Bereich von ± 20°C beiderseits der Temeperatur fällt, bei der die Geschwindigkeit der Blasenabsorption durch das geschmolzene Glas am höchsten ist, und das geschmolzene Glas wird langsam gekühlt, während die mittlere Temepratur des geschmolzenen Glases innerhalb dieses Bereichs ist. Das geschmolzene Glas wird mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht mehr als 2°C/ min in der Langsamkühlzone gekühlt. In der ersten und zweiten Schnellkühlzone wird es mit einer Kühlgeschwindigkeit gekühlt, die wenigstens 3°C/min ist.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform eines Glasschmelzofens 11, mit dem das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt werden kann. Die Fig. 1 ist eine Ansicht von oben, die Fig. 2 ist eine Vertikallängsschnittansicht, und die Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, erhalten durch einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 2.

Der Glasschmelzofen 11 weist einen Schmelztank 12 auf, der eine Zuführöffnung 13 für Glaschargen hat, Regeneratoren 14 und 14&min; sind auf beiden Seiten des Schmelztanks 12 vorgesehen (der Begriff "Regenerator" wird hier zusammenfassend für die Begriffe "Regenerativfeuerungseinrichtung, Umschaltflammofen, o. dgl." verwendet), und jeder der Regeneratoren 14, 14&min; ist mit dem Schmelztank 12 durch eine Mehrzahl von Abblasöffnungen 15 verbunden. Flammen, die durch Verbrennen von Schweröl erzeugt werden, werden durch die Abblasöffnungen 15 der Glascharge zugeführt. Die Glascharge wird auf diese Weise geschmolzen, und das geschmolzene Glas 16 sammelt sich im Schmelztank 12. Das geschmolzene Glas 16 wird einer Erhitzung bei einer Temperatur von wenigstens 1500°C während mehr als 30 Minuten ausgesetzt und fließt in einen Kühltank 17, während es auf einer Temperatur von 1500°C bis 1550°C ist.

Der Kühltank 17 ist in seiner Breite um etwa 40 bis 60% schmäler als der Schmelztank 12 und hat eine Tiefe von etwa 0,2 bis 0,4 m. Seine Gesamtabmessung ist infolgedessen kleiner als diejenige eines konventionellen Kühltanks. Die Menge der Glascharge, die in ihm enthalten ist, ist 1/5 bis 1/6 derjenigen Menge, welche in einem konventionellen Kühltank vorhanden ist. Der Innenraum des Kühltanks 17 ist in drei Kühlzonen unterteilt, nämlich eine erste Schnellkühlzone 17a, eine Langsamkühlzone 17b und eine zweite Schnellkühlzone 17c. Das eine Ende des Kühltanks 17 ist mit dem Schmelztank 12 verbunden, während das andere Ende einen Ziehabschnitt 18 bildet. Eine jeweilige Zwischenwand 19 ist zwischen den Kühlzonen vorgesehen.

Die Schnellkühlzonen 17a und 17c sind forcierte Kühlzonen, während die Langsamkühlzone 17b eine Selbstkühlzone ist, also eine Kühlzone, in welcher das Glas von selbst kühlt. Als zwangsweise Kühleinrichtung zur forcierten Kühlung in den Schnellkühlzonen 17a und 17c ist eine Anzahl von Strahlungskühleinrichtungen 20 an oder in dem Deckenteil vorgesehen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. In jeder der Strahlungskühleinrichtungen 20 wird Luft durch ein Loch 20a in den Kühltank 17geblasen. Diese Luft bewirkt, daß die innere Oberfläche der Strahlungskühleinrichtungen 20 kühler als das geschmolzene Glas 16 ist, und infolgedessen wird das geschmolzene Glas 16 durch Strahlung und Leitung gekühlt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Kühltank 17 so aufgebaut, daß wärmeisolierende Teile 22 und 22&min; an der Oberfläche des gesamten Aufbaus, der aus Mauersteinen 21 aufgebaut ist, angebracht sind, so daß die äußere Oberfläche des Kühltanks 17 durch die als Abdeckungen vorgesehenen wärmeisolierenden Teile 22 und 22&min; isoliert und die Wärmeableitung von dem Kühltank minimalisiert wird.

Die Temperatur eines geschmolzenen Glases von Natronkalksilikat-Typ ist z. B. vorzugsweise so vorgeschrieben, daß dessen Anfangstemperatur 1420°C in der ersten Schnellkühlzone 17a beträgt, während sie in der Langsamkühlzone 17b bei 1420 bis 1370°C liegt und in der zweiten Schnellkühlzone 17c weniger als 1370°C beträgt. Die Kühlgeschwindigkeit ist so eingestellt, daß sie in der ersten Schnellkühlzone 17a nicht weniger als 3°C/min, in der Langsamkühlzone 17b nicht mehr als 2°C/min und in der zweiten Schnellkühlzone 17c wenigstens 3°C/min beträgt.

Die Gründe für das Einstellen der Temperaturbereiche und der langsamen Kühlgeschwindigkeit, wie sie oben dargelegt sind, seien nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 erläutert. Die Fig. 4 zeigt die Änderung der Anzahl von Blasen in dem Glas bei verschiedenen Kühlgeschwindigkeiten, wobei auf der Ordinate das Blasenzahlverhältnis, d. h. die Anzahl der zurückbleibenden Blasen als Verhältnisgröße angegeben ist oder als Anteil an den anfangs vorhanden Blasen. Die Kühlgeschwindigkeit für die Kurve a in Fig. 4 beträgt 2°C/min, für die Kurve b beträgt sie 3°C/min, für die Kurve c ist sie 4°C/min, und für die Kurve d hat sie den Wert von 6°C/min. Die Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur des Glases und der Blasenabnahmegeschwindigkeit. In Fig. 5 ist die langsame Kühlgeschwindigkeit 2°C/min. Das Glas das zum Erhalten dieser Charakteristika verwendet wurde, war von Natronkalksilicat-Typ und hatte die folgende Zusammensetzung: Es enthielt 70,91 Gew.-% SiO2, 1,69 Gew.-% Al2O3, 0,071 Gew.-% Fe2O3, 8,76 Gew.-% CaO, 3,92 Gew.-% MgO, 13,45 Gew.-% NaO2, 0,82 Gew.-% K2O und 0,29 Gew.-% SO3.

Aus den Fig. 4 und 5 läßt sich klar erkennen, daß die Geschwindigkeit der Blasenabsorption im Temperaturbereich um 1390°C am höchsten wird. Wenn das geschmolzene Glas mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht mehr als 2°C/min innerhalb dieses Temperaturbereichs langsam gekühlt wird, wird die Leistungsfähigkeit des Verminderns der Blasen am höchsten, und die Anzahl der Blasen in dem geschmolzenen Glas nimmt abrupt ab. Infolgedessen ist es entsprechend dem Verfahren des Verminderns der Blasen in dem geschmolzenen Glas während des Kühlens möglich, das Glas mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht mehr als 2°C/min (vorzugsweise nicht mehr als 1°C/min) nur innerhalb des Temeperaturbereichs um 1390°C herum langsam zu kühlen, so daß dadurch die Blasen am wirksamsten und leistungsfähigsten vermindert werden, und es ist weiter möglich, das Glas durch forcierte Kühlung oder Zwangskühlung mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 3°C/min bei Temperaturen zu kühlen, die außerhalb dieses Bereichs liegen, so daß dadurch das Kühlen des Glases beschleunigt wird. Das Vorhandensein eines ausgeprägten Maximums der Blasenabnahmegeschwindigkeit um 1390°C herum liegt vermutlich daran, daß die übriggebliebenen Blasen SO3-Blasen sind, und daß sich diese Blasen bei etwa 1390°C schnell in dem geschmolzenen Glas auflösen.

Da der Kühltank 17 aus der ersten Schnellkühlzone 17a sowie der Langsamkühlzone 17b und der zweiten Schnellkühlzone 17c zusammengesetzt ist, ist es nicht länger notwendig, ihn in einer großen Abmessung zu bauen. In den Schnellkühlzonen 17a und 17c wird die Wärme des geschmolzenen Glases 16 durch die Luft absorbiert, die durch die Strahlenkühleinrichtungen 20 in diese Schnellkühlzonen geblasen wird, und die heiße Luft kann zu ihrer leistungsfähigen Verwendung, d. h. zur Nutzanwendung, aus dem Kühltank 17 abgeführt werden. Die Tiefe des Kühltanks 17 ist klein, wie weiter oben dargelegt. Das Vorsehen eines solchen flachen Kühltanks 17 ermöglicht es, einen Rückfluß des geschmolzenen Glases 16 von der Ziehseite des Kühltanks 17 zur Schmelztankseite zu verhindern und die Temeperaturdifferenz in der Richtung der Kühltankbreite einzustellen. Dadurch kann auch die Verwendung von Energie überflüssig gemacht werden, die zum Wiedererhitzen von gekühltem geschmolzenem Glas erforderlich wäre, das zurückgeströmt ist.

Die Anzahl der Kühlzonen in dem Kühltank 17 kann mehr als drei sein, weil die Temperatur des Absorptionsmaximums in Abhängigkeit von der Art der Blasen differiert. Die Zwangskühlung kann auch Wasserkühlung umfassen oder sein, die durch Vorsehen eines Wasserkühlrohrs innerhalb des geschmolzenen Glases 16 durchgeführt wird. In diesem Fall sind die Zwischenwände 19 nicht notwendig.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird das geschmolzene Glas in dem hier vorgeschlagenen Verfahren und dem Glasschmelzofen zu dessen Durchführung nur dann langsam mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gekühlt, wenn seine Temeperatur innerhalb des angegebenen spezifizierten Bereichs ist. Es kann außerhalb dieses Bereichs schnell gekühlt werden. Infolgedessen kann die Kühlzeit insgesamt verkürzt und der Verfahrensschritt des Kühlens gesteuert werden.

Da Zwangskühlzonen für das Kühlen des geschmolzenen Glases vorgesehen sind, kann der gesamte Kühltank so ausgebildet werden, daß er kleine Abmessungen hat und flach ist. Dieser Aufbau ermöglicht eine drastische Verminderung des Energieverlusts und eine Verminderung der Kosten der Herstellung und der Installation des Kühltanks.

Die Abfallwärme, die durch die Zwangskühleinrichtung für das geschmolzene Glas erzeugt und abgeführt wird, kann wirksam durch Abführen nach außen verwendet werden. Weiterhin kann, da wärmeisolierende Teile als Abdeckungen um die äußere Umfangsoberfläche des Kühltanks herum vorgesehen sind, der Energieverlust weiter vermindert und die Wärme effektiv und mit hohem Wirkungsgrad ausgenutzt werden.

Da der Kühltank in einer kleinen Abmessung gebaut werden kann, kann die Menge an geschmolzenem Glas, die darin enthalten ist, vermindert sein. Demgemäß kann die Zusammensetzung des geschmolzenen Glases schnell und leicht geändert werden, und die Temperaturverteilung des Kühltanks kann leicht voreingestellt werden. Auf diese Weise läßt sich der Glasschmelzofen leicht steuern.

Die obige Ausführungsform wurde unter Bezugnahme auf SO3- Blasen in Natronkalksilikatglas erläutert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß eine Spitze oder ein ausgeprägtes Maximum der SO3-Blasenabsorption im Falle von Borsilikatglas bei etwa 1400°C vorhanden ist. Es ist daher ohne weiteres ersichtlich, daß die Temperatur der Spitze oder des ausgeprägten Maximums der Blasenabsorption natürlich in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Glases und der Art der Blasen (z. B. O2-Blasen oder H2O-Blasen) variiert.

Das hier vorgeschlagene Verfahren zum Kühlen von geschmolzenem Glas kann nicht nur in kontinuierlichen Glasschmelzöfen angewandt werden, sondern es kann auch bei anderen Glasschmelzverfahren und -einrichtungen, z. B. beim Schmelzen von Glas in einem Schmelztiegel oder -topf, angewandt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Kühlen von geschmolzenem Glas (16), bei dem unterschiedliche Kühlgeschwindigkeiten angewandt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) die Temperatur bestimmt wird, bei welcher die Geschwindigkeit der Blasenabsorption durch das geschmolzene Glas (16) am höchsten ist;
    2. b) das geschmolzene Glas (16), während sich dessen mittlere Temperatur innerhalb eines Bereichs von ± 20°C plus der Temperatur, bei welcher die Geschwindigkeit der Blasenabsorption am höchsten ist, befindet, langsam mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht mehr als 2°C/min gekühlt wird; und
    3. c) das geschmolzene Glas (16), wenn dessen mittlere Temperatur außerhalb des genannten Bereichs ist, schnell mit einer Kühlgeschwindigkeit von wenigstens 3°C/min gekühlt wird.
  2. 2. Glasschmelzofen (11) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, der einen Schmelztank (12) zum Schmelzen einer Glascharge, einen stromabwärts von dem Schmelztank (12) angeordneten Kühltank (17) zum Kühlen des geschmolzenen Glases (16), und einen stromabwärts von dem Kühltank (17) befindlichen Ziehabschnitt (18) zum Ziehen des geschmolzenen Glases (16) hat, wobei der Kühltank (17) mehrere unterschiedliche Kühlzonen (17a, 17b, 17c) aufweist, und seine außenseitige Oberfläche mittels wärmeisolierenden Teilen (22, 22&min;) isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. a) innerhalb des Kühltanks (17) in der nachgenannten Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite aus eine erste Schnellkühlzone (17a), eine Langsamkühlzone (17b) und eine zweite Schnellkühlzone (17c) vorgesehen sind,
    2. b) die erste Schnellkühlzone (17a) und die zweite Schnellkühlzone (17c) forcierte Kühlzonen sind, während die Langsamkühlzone (17b) eine Selbstkühlzone ist; und
    3. c) der Kühltank (17) um 40 bis 60% schmäler als der Schmelztank (12) ist und eine Tiefe von 0,2 bis 0,4 m hat.






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