CN1092154C - 熔融玻璃的搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及熔融玻璃搅拌器，可使用最少量的材料在高温区使熔融玻璃均质化，它仅仅由贵金属和/或贵金属合金制成。为此搅拌器由一种特殊的高度稳定的框架结构组成，以及，弥散强化的铂或弥散强化的铂/铑合金的结构构件是薄壁的。在空心的搅拌器轴内布置了许多不同的搅拌器轴加固件，其中有一些终止在搅拌器的壁处，或从壁伸出以及作为外部的搅拌器附件，它们不可拆式地连接在搅拌器轴上。

Description

熔融玻璃的搅拌器

本发明涉及熔融玻璃搅拌器的结构设计，尤其是在高温区使玻璃熔液均质化的搅拌器。

用于玻璃熔液均质化的搅拌器，在玻璃工业中已知和投入使用不同的设计方案。在时间上以及质量上的均质化效果，主要由搅拌器的结构设计和材料决定，这里的材料主要是指与玻璃接触的材料。在低熔点和腐蚀性小的玻璃中已知使用优质耐火材料制的结构简单的浆叶式搅拌器和螺旋式搅拌器，但是它们不能获得足够的均质化，寿命短，以及由于材料的大量磨损不断地造成不希望的玻璃缺陷。由耐热和耐氧化的钢制造的搅拌器只能在有限的情况下使用，因为这些种类的钢有些导致玻璃污染变色和形成气泡，以及当它们用于具有腐蚀性的玻璃成分时耐腐蚀能力较差。因此，作为与玻璃接触的材料为具有贵金属族的材料的搅拌器，几乎对于所有的玻璃技术品种均证明是可靠的，并众所周知地得到了大量的卓有成效的采用。

多个专利资料中描述了已知用于玻璃熔液均质化的搅拌器结构设计。

DE 4326143中，搅拌器或柱塞由一个钼芯和一个陶瓷件以及一个铂涂层组成。在DE 1916817中，耐火材料孔隙中充填有与钼、耐火材料和铂不起反应的惰性气体。

在DE 2500793中描述了特别是钼搅拌器轴区域的结构，它由一个铂管围住并且其中间腔流有惰性气体。

专利DD 203899中的搅拌器由一个浸入玻璃中的钼件和一由耐热钢组成的轴组成。该轴为中空的且通以空气冷却。

所有这些搅拌器都由不同的材料制成并且要求通入惰性气体以防止钼件的氧化。

在实践中，在高温下由于使用不同的材料而产生不同的膨胀以及钼的易氧化性而产生一系列问题，而且在高温下输入惰性气体或冷却空气也易受干扰。

此外，在这些已知的搅拌器中的缺点是，纯贵金属或它们的合金高的材料用量，所以投资费用很高，以及在高温下它们有限的使用范围，高温导致搅拌器损坏。通过使用稳定化和弥散强化的贵金属尤其是铂或铂/铑合金，在投资费用能够承担得起的情况下决定性地扩大了这种搅拌器的使用范围，能达到足够长的寿命和获得良好的玻璃质量。从实践中，从说明资料和文献中(Glastechniscne Bericnte 65，1992 Nr.4，第99页起)已知了使用细晶粒稳定化和弥散强化的铂或相应的铂合金来用于玻璃生产。搅拌器，柱塞或其它玻璃熔液的均化装置以及玻璃纤维生产中的离心机或喷嘴最好由该细晶粒稳定化的、弥散强化的贵金属或贵金属合金、尤其是铂或铂-铑合金制成。

为了进一步降低越来越高的贵金属份额，已知有越来越多的搅拌器由多层不同的材料制成，以及具有一个非常薄的贵金属层作为与玻璃的接触层。

已知搅拌器的支承层最好由钼或钨组成；这一贵金属层相对于其载体材料用陶瓷材料保护。因为载体材料在约＞600℃时会氧化，所以搅拌器的内腔必须气密地封闭的和抽真空。因此，具有层状结构的搅拌器带来一些缺点。因为贵金属或其合金不是气密的以及搅拌器焊缝的质量差，所以空气中的氧可能侵入，从而在最短时间内破坏载体材料，结果是搅拌器完全失效。

此外，从日本专利摘要C-715和JP2-48422(A)中也已公开了一种现有技术，其中包括一个用于玻璃熔液的搅拌器，为了冷却将其设计为框架结构。

所述搅拌器通过一中间管通以空气冷却并且由一纯的、非弥散强化的铂或一种非强化的铂合金制成。

螺旋由贵金属-实心材料制成。对搅拌器部件进行内外冷却的空气循环产生了缺点，当玻璃的液态温度下降时，易使玻璃结晶并且由此形成不可控制的玻璃缺陷。

日本专利摘要C-723，摘要JP2-69326(A)中公开了一种带轴冷却的厚壁铂管形式的搅拌器。因为搅拌器轴和搅拌器附件作为由铂或铂铑合金制成作为实心材料，高的材料使用量决定了搅拌器结构费用高。

此外，还由于不规则的玻璃流动产生了增加的玻璃缺陷。

另外，从日本专利摘要C-354，摘要JP61-21923(A)中公开了一种结构为实心螺杆(vollschraube)的搅拌器装置，其中，实心杆由钢制成。

玻璃流在中间向上流动，但是，上部玻璃层由于搅拌器容器闭合的结构而不参加混合。

所述搅拌器在水平和垂直方向上只是部分地将熔融玻璃混合。

本发明的目的是设置出一种在高温区使熔融玻璃均质化的具有基本构件的搅拌器结构，使此搅拌器使用少量的材料，仅仅由贵金属和/或贵金属合金制成，以及，在长的寿命期间生产稳定的高质量的玻璃。

按本发明，为实现此目的提供了这样一种熔融玻璃的搅拌器，它具有一根搅拌轴和多个搅拌器附件，其特征为：柱形搅拌器轴1设计为空心的并且其内部空腔中在其整个玻璃液高度具有多个搅拌器轴加强件；柱形的搅拌器轴、搅拌器附件和搅拌器轴加强件具有一个由稳定化的和弥散强化的铂或铂合金制成的框架结构；搅拌器附件由穿过搅拌器轴孔突出的搅拌器轴加强件构成。

在按本发明框架结构内部搅拌器的支承件是搅拌器轴，它按本发明设计为圆柱形管。搅拌器轴的上部按已知的方案设计为，能无困难和快速地更换与搅拌器驱动器相连的搅拌器。搅拌器轴的下部按本发明用一个大体为圆的帽罩封闭。为获得良好的均质化，熔融的玻璃通过旋转的搅拌器足够高的转速进行搅拌。与此同时，通过搅拌器的旋转运动，玻璃沿垂直向上和垂直向下的流动方向不断改变其高度位置。玻璃的旋转运动和垂直运动通过在搅拌器轴上的侧向附件获得。在搅拌器轴上附件的数量受它们的压力面积和由此而引起的作用在搅拌器轴上的力的限制。力图在搅拌器轴上具有一个个大剪切面的按本发明方法的最合理数量的附件。按本发明为达到这一点，使搅拌器轴在其浸入玻璃浴的高度上有搅拌器附件并在内部用圆的或多边形的加强件稳定化以防止扭转。在最简单的情况下，搅拌器轴按规定的高度间隔设相对的孔，通过这些孔插入圆柱形的两端修圆的封闭管，并与搅拌器轴焊接。因此按本发明形成一个具有多个圆柱形或片状的搅拌器附件的搅拌器，这些搅拌器附件使玻璃均质化。

按本发明搅拌器轴最佳抗扭转能力的获得是通过，在搅拌器内腔沿整个玻璃液面高度按一定的角度错开地装设多个圆柱形搅拌器轴加固件。在具有大直径的搅拌器轴上，在一个内部加固件的一端固定小的片状搅拌器附件，并根据面积在多个搅拌器轴加固件的端部安装大的片状搅拌器附件。

若沿整个玻璃液面高度有足够的搅拌器轴加固件，由片状搅拌器附件可以固定在搅拌器轴的任何一个位置上。此外，按本发明片状搅拌器附件可以穿过搅拌器轴插入，尤其同样设计为螺旋状。

若搅拌器轴的直径达到搅拌室直径的90％时，则按本发明它具有星形、十字形或扇形的加强件，或由这些加强件的一种组合，它们共同成为搅拌器轴的支承件。用于搅拌器附件的搅拌器轴的外轮廓是圆柱形的。扇形加强件的端部同时设计为搅拌器附件。搅拌器轴加强件的端部设计为圆柱形或片状的搅拌器附件。为了有最高的负荷能力，按本发明在搅拌器轴内或在十字形加强件内留下来的空腔，用一种粉末状陶瓷物质充填，它在温度范围约＞800℃时烧结，但尽管如此仍是海绵状多孔的用于不断的空气交换。此外，每一个搅拌器轴加固件在搅拌器轴内有一个或多个膨胀孔，在温度升高时它们保证压力平衡。

按本发明的搅拌器的优点在于，由于搅拌器按本发明设计为框架结构，所以贵金属和贵金属合金的使用减到了最少程度。由于仅使用贵金属使得可避免已知的由不同的金属和陶瓷材料制成的搅拌器的多层结构并且由此大大提高了搅拌器的使用寿命。

由于这种简单的结构设计使得易对有缺陷的搅拌器进行维修。又由于其可交换性能可以很快地和节省时间地完全更换单个有缺陷的搅拌器构件。

以下借助附图对本发明作描述。附图中：

图1是带搅拌器轴加强件和附件的搅拌器轴的剖切俯视图；

图2是图1所示带不连续片状搅拌器附件的搅拌器轴侧视图；

图3是一个带柱形搅拌器附件的搅拌器轴侧视剖视图；

图4是图3中的剖视俯视图；

图5是一个带柱形搅拌器加强件和片状搅拌器附件的搅拌器轴的侧视图；

图6是图5中的剖切俯视图。

图1示出了一搅拌器的剖切俯视图，其中搅拌器轴1由四个部分组成并且在内部通过四个扇形加强件8而加以稳定。扇形加强件8在其端部同时作为片状搅拌器附件6。在搅拌器轴1和扇形加强件8中设有搅拌器轴孔2，带圆整的封闭端4的柱形搅拌器附件3穿过该孔以进行附加的加强。每个柱形搅拌器轴加强件7中至少设有一膨胀孔(Ausdehunngsoffnung)5。在搅拌器轴1内部的整个空腔中填充有粉末状的烧结材料9。

图2中示出了搅拌器轴1的一侧视图。在该实施例变型中在不同大小和/或不同长度的剪切面中并且在多个平面中设有多个片状搅拌器附件6，使得玻璃熔液流绕搅拌器轴1被多次折断。

图3为一搅拌器轴部件的侧视剖视图。搅拌器轴1由一个含铂柱形管组成，其中交错对置地设有任意数量的搅拌器轴孔2。在对置的搅拌器轴孔2中设有柱形的搅拌器轴加强件7，它转变为带圆整的封闭端4的搅拌器附件3，插接和固定在搅拌器轴1上。

图4为图3的剖视俯视图，其中可看到柱形搅拌器附件3的结构。图中示出了其在三个平面中分别交错60°的结构。由此从带膨胀孔5的三个搅拌器轴加强件7中可得到6个柱形搅拌器附件3。

在附图5和6中描述了一搅拌器的另一实施变形。在搅拌器轴1中(这种情况下未偏置)安装有搅拌器轴加强件7。在两个搅拌器加强件的圆整的端部10安了一个片状搅拌器附件6，此外，图中还示出了一个片状搅拌器附件6，它固定在一搅拌器附件7圆整端10或只固定在该搅拌器轴1上。

按本发明，柱形搅拌器轴1设计为空心的并且其内部空腔中在其整个玻璃液高度具有多个搅拌器轴加强件7、8。

柱形的搅拌器轴1、搅拌器附件3、6和搅拌器轴加强件7、8具有一个由稳定化的和弥散强化的铂或铂合金制成的框架结构。

搅拌器附件3、6由穿过搅拌器轴孔2突出的搅拌器轴加强件7、8构成。

搅拌器轴加强件7设计为柱形或片状，而搅拌器轴加强件8设计为十字形或扇形，它们不可拆卸地且齐平地固定在搅拌器轴1的表面上。

搅拌器附件3、6设计成柱形或者片状并固定在空心柱形搅拌器轴1的搅拌器轴加强件7、8上。

搅拌器附件3、6可设在搅拌器轴1的任意角度上，它们可相互插入并不可拆式连接在搅拌器轴1上。

柱形的搅拌器轴1可以具有由多个柱形或片状搅拌器轴加强件7和十字形或扇形加强件8以及由多个柱形搅拌器附件3和片状的搅拌器附件6所构成的组合。

优选地，搅拌器轴加强件7、8沿搅拌器轴1浸入玻璃浴的整个高度设置。

片状搅拌器附件6沿搅拌器轴1浸入玻璃浴高度设置。

搅拌器轴1、搅拌器附件3、6和搅拌器轴加强件7、8作为框架结构，具有在1.0到2.5mm之间的壁厚，并且在搅拌器轴1内部的所有空腔填充有陶瓷烧结材料9以作为附加增强物。

Claims (10)

1.熔融玻璃的搅拌器，具有一根搅拌轴和多个搅拌器附件，其特征为：

-柱形搅拌器轴(1)设计为空心的并且其内部空腔中在其整个玻璃液高度具有多个搅拌器轴加强件(7；8)；

-柱形的搅拌器轴(1)、搅拌器附件(3；6)和搅拌器轴加强件(7，8)具有一个由稳定化的和弥散强化的铂或铂合金制成的框架结构；

-搅拌器附件(3；6)由穿过搅拌器轴孔(2)突出的搅拌器轴加强件(7，8)构成。

2.按权利要求1所述的搅拌器，其特征为：搅拌器轴加强件(7；8)设计为柱形或片状或者十字形或扇形并且不可拆卸地且齐平地固定在搅拌器轴(1)的表面上。

3.按权利要求1所述的搅拌器，其特征为：搅拌器附件(3；6)设计成柱形或者片状并固定在空心柱形搅拌器轴(1)的搅拌器轴加强件(7；8)上。

4.按权利要求1至3之一所述的搅拌器，其特征为：每个搅拌器轴加强件(7)具有至少一个膨胀孔(5)。

5.按权利要求1至3之一所述的搅拌器，其特征为：所述搅拌器附件(3，6)设在搅拌器轴(1)的任意角度上，它们相互插入并不可拆式连接在搅拌器轴(1)上。

6.按权利要求1至3之一所述的搅拌器，其特征为：所述柱形的搅拌器轴(1)具有多个柱形或片状搅拌器轴加强件(7)和十字形或扇形加强件(8)以及多个柱形搅拌器附件(3)和片状的搅拌器附件(6)的组合。

7.按权利要求1至3之一所述的搅拌器，其特征为，搅拌器轴加强件(7；8)沿搅拌器轴(1)浸入玻璃浴的整个高度设置。

8.按权利要求1至3之一所述的搅拌器，其特征为：所述片状搅拌器附件(6)沿搅拌器轴(1)浸入玻璃浴高度设置。

9.按权利要求1至3之一所述的搅拌器，其特征为：所述搅拌器轴(1)、搅拌器附件(3，6)和搅拌器轴加强件(7，8)作为框架结构，具有在1.0到2.5mm之间的壁厚，并且在搅拌器轴(1)内部的所有空腔填充有陶瓷烧结材料(9)以作为附加增强物。

10.按权利要求1所述的搅拌器，其特征为：所述柱形的搅拌器轴(1)在下端部用一个最好是圆的帽罩彻底封闭。

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