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HVG-DGG Forschung

 
Publication Nr EFOR007
Author Müller-Simon, H.
 
Title
Entwicklung eines elektrochemischen Sensors für die Messung vertikaler Änderungen des Oxidationszustandes von Glasschmelzen in industriellen Glasschmelzwannen
 
Keywords
 
Journal
Publication Year 2003
Volume
ISS
Page
 
Abstract
In einer Vielzahl von Messungen hat sich gezeigt, dass Glasschmelzen in Speiserrinnen bezüglich ihres Oxidationszustands nicht homogen sind. Solche Inhomogenitäten können infolge von Lastwechseln entstehen, in deren Verlauf kältere Bereiche, die aufgrund der Zähigkeit der Glasschmelze nicht im Austausch mit dem Hauptvolumen stehen, aufgeheizt werden. Auf diese Weise entstehen Strähnen aus Glas, das einer früheren Produktionsphase entstammt. Solche Inhomogenitäten können insbesondere in der Folge von Umfärbungen zu empfindlichen Störungen führen. Als weitere Ursache kommt eine hohe Belastung der Wanne in Frage. Diese kann beispielsweise im Kanal einer Floatwanne zu Schichtungen führen. In diesem Fall ist es für den praktischen Betrieb wichtig, abschätzen zu können, wie das Auftreten von horizontalen und vertikalen Konzentrationsgradienten von den Betriebsparametern abhängt.
Mit herkömmlichen elektrochemischen Sensoren ist eine lokale Messung nur im Bereich der Glasbadoberfläche möglich. Sobald die Sensoren zu weit abgesenkt werden treten Verfälschungen des Messsignals auf. So weisen in Feuerfestmaterial eingekittete Elektroden, deren Verbindung Feuerfest/Metall mit der Glasschmelze in Kontakt kommt, schon nach kurzer Zeit eine Drift des Messsignals auf, da sich der Feuerfestkit zwischen Metall und Feuerfestmaterial auflöst und an der Grenzfläche ein unkontrolliertes Mischpotential entsteht. Führt man eine metallische Elektrode tiefer in eine Glasschmelze ein, so ergibt sich ein Mischpotential durch die Zusammensetzungs- und Temperaturgradienten. Eine vertikale Differenzierung des Messsignals ist bei einer solchen Konstruktion nicht möglich. Um auch eine vertikale Verteilung des Oxidationszustands erfassen zu können, wurde ein elektrochemischer Sensor weiterentwickelt. Dazu wurde der bisher verwendete Sensor mit einem zusätzlichen äußeren Schutzrohr versehen, das unter Überdruck steht. Dadurch wird das Eindringen der Glasschmelze verhindert wird. Gegenüber bestehenden Tauchsensorkonstruktionen hat diese Konstruktion den Vorteil, dass die Kontaktbereiche unterschiedlicher Materialien nicht dem korrosiven Angriff der Glasschmelze ausgesetzt sind. Neben dem Sauerstoffpartialdruck kann der Sensor die Konzentrationen wichtiger polyvalenter Elemente erfassen, insbesondere Schwefel.
 
 
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