137621. lajstromszámú szabadalom • Üzemeljárás villamos üvegolvasztó kemencékhez és hozzávaló kemence
2 137.621 gésnek megfelelő keringési pályák jönnek létre, mégpedig a kemencének úgy hossz-, mint kereszt-? irányában. A felszálló gázbuborékokat pedig a keringő üveg magával ragadja, mert a keringések sebessége sokkal, gyakran nagyságrendekkel, nagyobb, mint az aránylag kisméretű buborékoknak az erősen viszkózus üvegben felhajtóerejük által előidézett, függélyesen felfelé irányuló, felszállási sebessége. Az üvegkeringés által a mélybe ragadott buborékok felszállási sebességé a mélyebb rétegekben, melyekben az üveg viszkozitása az itt uralkodó kisebb hőmérsékletek folytán a magasabban fekvő rétegekbeninél nagyobb, a magasabb rétegekbeni felszállási sebességüknél kisebb. A buborékoknak a magasabb rétegekbeni nagyobb felszállási sebessége teszi tehát elsősorban lehetővé azt, hogy az üveg a kemence mélyebben fekvő rétegeiből kiindulva, a magasabb rétegekben fokozatosan megtisztuljon. A csatolt rajzon, melynek kapcsán fenti jelenségeket alantiakban részletesebben ismertetjük, csatorna, alakú olvasztóterű kemencének vázlatos függélyes metszete látható, a járulékos szervek és elektródák elhagyásával. A rajzon látható függélyes —A3 —B 0 — egyenes egy nyugvó üvegfürdőben felszálló buborék pályáját mutatja, egyszerűség kedvéért állandónak feltételezett méretű buborék feltüntetése melleit, noha a valóságban a buborékok mérete felszállásukkor gáztartair/iL'Jknak a magasabb hőmérséklet és kisebb külső nyomás hatása alatti, a kisebb viszkozitás által megkönnyített, kiterjedése folytán kissé növekszik. A rajz bal oldali részén látható —A1; B 1 ésCi— görbék azokat a buborékpályákat szemléltetik, melyek a kemencében a körökkel jelzett, a buborékok felszállási sebességénél nagyobb sebességű keringések fennállása mellett azon esetben keletkeznének, ha az üvegfürdő viszkozitása annak egész mélységében állandó volna. E görbék önmagukba visszatérő vonalak lévén, az üveg ezen esetben nem tisztulhatna teljesen meg, mert az összes buborékok nem érnének a fürdő felszínére és így abból nem távozhatnának el. A rajz jobb oldali részén látható —A2 —B 2 — görbe viszont a buborék pályáját azon tényleg fennálló esetben mutatja, mikor a fürdő viszkozitása a magasabb rétegekben csökken. Ez a görbe spirálisszerű és a fürdő felszínét már metszi, azaz ilyen esetben az üvegből már az összes buborékok eltávozhatnak, mégpedig annál gyorsabban, minél kisebb a keringések sebessége a buborék felszállási sebességéhez képest és minél nagyobb a fürdőnek a felsőbb rétegekbeni viszkozitáscsökkenése az alsó rétegekéhez képest. Mindkét fenti tényező erősen függ a fürdő mélységirányábani hőfokesésétől, de viszont egymást többé-kevésbé kompenzálj a, mert nagy hőfokesés esetén ugyan nagy keringési sebességek, de ezzel szemben nagy viszkozitáskülönbségek is állnak elő és fordítva. Világos továbbá fentiekből, hogy buborékmentesekké legelőször az üvegfürdő legmélyebben fekvő rétegei válnak. Ennek folytán fenti elméleti megfontolások is egybehangzóak azzal az általunk számos kísérlet folyamán megfigyelt ténnyel, hogy az üvegfürdőben a tisztulási folyamat a kemence fenekétől a fürdő felszíne felé nagyjából egyenletes sebességgel terjed, azaz a fürdő fenékszintjétől számítva, a már megtisztult üvegréteg vastagsága ti óra múlva u cm lesz, azaz a tisztulás sebessége u cm/óra. Ha tehát a kemencében az üvegfürdő mélysége M cm, akkor az ennek teljes megtisztulásához szükséges idő ^órákban), az M = tjU M képletből számítva, — értékűre adódik. Ez tehát u az a minimális idő, melyet az üvegnek a kemencében el kell töltenie, de ezenfelül még el kell töltenie azt az időt is, mely a vegyi átalakulásokhoz és a homogenizálódáshoz szükséges. Kísérleteink folyamán megállapítottuk, hogy a szóbanforgó fajtájú kemencéknél meglepő módon az utóbb említett két folyamat lejátszódásáffoz szükséges idő a kemenceméretektől nagyjában független és csak az üveg összetételétől, annak hőfokától és az elérni kívánt homogenizálódás fokától függ. A tisztulási folyamatok szempontjábóli ama vizsgálatoknál, melyek a legkedvezőbb üvegfürdőmélység megállapítását célozzák, ezen idő tehát megszabott C óra értékű állandó. Ennek folytán az üvegnek a kemencében a megkívánt mérvű finomítás elérése céljából legalább annyi (órákban mért és T-vel jelzett) ideig kell időznie, mely a T = C+— u képletből adódik. Minél rövidebb ez az idő, annál jobb a kemence hatásfoka, tehát adott méretű kemencét úgy kell üzemben tartani, hogy T lehetőleg kis értékű legyen, és a kemence olvasztóterének méreteit úgy kell megszabni, hogy a kívánt teljesítmény elérése mellett benne az üveg T időt töltsön el, míg rajta átáramlik. Az olvasztási időegységre, tehát adott T időre is, vonatkoztatott hőveszteségek az üvegtömeg hőleadó felületével lévén arányosak, e felületet minél kisebbre kellene választani. Az üvegfürdő keresztmetszetét azonban a kemence olvasztási teljesítménye is megszabja, mert hiszen e keresztmetszeten óránként, adott átáramlási sebesség mellett, adott üvegmennyiséget kell átvezetni. Adott üvegfürdőkeresztmetszet mellett tehát a legkisebb üvegfelületű, azaz legrövidebb, kemence optimális hatásfokú, ezzel szemben viszont a kemencének olyan hosszúnak kell lennie, hogy az adott (számos gyakorlati okból bizonyos tapasztalati értékeken felülire nem növelhető) üvegátáramlási sebesség mellett benne az üveg T időt töltsön el, míg a beadagolási helytől a kivételezési helyig áramlik. Ha fenti felismerések alapján azt vizsgáljuk, hogy mekkora lesz a kemencében levő üvegfürdő szélességének és mélységének ama viszonya, azaz adott szélességű kemencében az az üvegfürdőmélység, mely mellett a hatásfok optimális, akkor e számításokat a találmány szerinti, tisztán villamos fűtésű, kemencénél annak feltételezésével kell végeznünk, hogy az olvadt üvegmassza teljes felülete melegleadó felület, mert hiszen az ilyen kemencénél az összes meleg magában az
