DE102004034798A1

DE102004034798A1 - Stirring system for glass melts comprises a stirrer with a shaft, a longitudinal axis and two groups of wings

Info

Publication number: DE102004034798A1
Application number: DE102004034798A
Authority: DE
Inventors: Henry Eisermann; Ulrich Lange; Horst Loch
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: DE102004034798B4

Abstract

A stirring system (1) for glass melts, comprises a stirrer with a shaft (10) with a longitudinal axis and two groups of wings. The wings have at least one blade (22,32) which is arranged parallel to the longitudinal axis, and one opening (25,35). There are at least two groups of wings on the shaft, and they separated from one another.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rührsystem für Glasschmelzen.The The invention relates to a stirring system for glass melts.

Bei Glas handelt es sich um einen Werkstoff, der eine relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit und auch in geschmolzenem Zustand selbst bei hohen Temperaturen eine hohe Viskosität besitzt. In einer Glasschmelze können sich daher starke Temperaturgradienten ausbilden, da die Glasschmelze nur äußerst schwierig gleichmäßig durchmischt werden kann.at Glass is a material that is relatively poor thermal conductivity and also in a molten state even at high temperatures a high viscosity has. In a glass melt can therefore form strong temperature gradients, since the glass melt only extremely difficult evenly mixed can be.

Bei kontinuierlichen (Wannen-)Schmelzprozessen können sehr breite Verweilzeitverteilungen entstehen. Das heißt, dass für die einzelnen Volumina der Glasschmelze unterschiedlich viel Zeit für die mit dem Schmelzprozess verbundenen chemischen Reaktionen zur Verfügung steht.at continuous (tray) melting processes can produce very broad residence time distributions. This means, that for the individual volumes of glass melt different amount of time for the with the melting process associated chemical reactions is available.

Diese Volumina unterscheiden sich deshalb in ihrer Struktur. Dies, und die unterschiedliche Temperaturvergangenheit der einzelnen Volumina, führt zu unerwünschten Inhomogenitäten in dem flüssigen Glas, welches der Schmelze entnommen wird, sowie auch in den daraus hergestellten Produkten.These Volumes therefore differ in their structure. This, and the different temperature history of the individual volumes, leads to undesirable inhomogeneities in the liquid glass, which is taken from the melt, as well as in the produced from it Products.

Um die Homogenisierung einer Glasschmelze zu verbessern, können Rührer eingesetzt werden. Um eine gleichbleibend gute Glasqualität zu erzeugen, soll gemäß der DE 44 40 704 A1 der konstruktive Aufbau eines Rührers zum Homogenisieren von schmelzflüssigem Glas mit Grundbauteilen entsprechend gestaltet werden. Dazu wird eine verfahrenstechnisch optimale Anzahl von Anbauten an den Rührerschaft mit einzelnen großen Scherflächen angestrebt. Dies wird gemäß der DE 44 40 704 A1 dadurch erreicht, dass der Rührerschaft über die gesamte Höhe seiner Rühreranbauten im Inneren durch Versteifungen gegen Verdrehung stabilisiert ist.In order to improve the homogenization of a molten glass, stirrers can be used. In order to produce a consistently good glass quality, according to the DE 44 40 704 A1 the structural design of a stirrer for homogenizing molten glass with basic components are designed accordingly. For this purpose, a process-technically optimal number of additions to the stirrer shaft with individual large shear surfaces is desired. This will be done according to the DE 44 40 704 A1 achieved in that the stirrer shaft is stabilized over the entire height of its Rühreranbauten in the interior by stiffeners against rotation.

Im einfachsten Fall ist der Rührerschaft in bestimmten Höhen mit gegenüberliegenden bzw. durchgehenden Bohrungen versehen, durch welche an den Enden verschlossene Rohre durchgesteckt sind, die mit dem Rührerschaft verschweißt sind. Es wird also ein Hohlwellenrührer vorgeschlagen, welcher aufgebohrt wird, um die Rührelemente durch den Schaft hindurch montieren zu können. Gleichzeitig wird eine Versteifung des Schaftes erforderlich. Um eine ausreichende Festigkeit des Rührers gewährleisten zu können, ist also ein komplizierter Aufbau notwendig. Ein weiterer Nachteil dieses Rührsystems liegt darin, dass bei Verschleiß einzelner Rührelemente diese nicht einzeln ausgewechselt werden können.in the the simplest case is the stirrer shaft at certain heights with opposite or through holes provided through which at the ends sealed tubes are inserted, with the stirrer shaft welded are. It is therefore proposed a Hohlwellenrührer, which is drilled to the stirring elements to assemble through the shaft. At the same time a Stiffening of the shaft required. To provide sufficient strength of the stirrer guarantee to be able to So a complicated structure is necessary. Another disadvantage this stirring system lies in the fact that wear of individual stirring elements these can not be replaced individually.

In der JP 11243632 wird ein Rührsystem zum Homogenisieren einer Glasschmelze vorgeschlagen. Dazu wird ein Rührer mit mehreren Blättern vorgeschlagen, deren Abmessungen in radialer Richtung vom Rührerschaft derart gewählt sind, dass an zumindest zwei Blättern in unterschiedlicher Höhe der Abstand zwischen der äußeren Kante des Rührerblattes und der Wand der Schmelzwanne möglichst eng wird.In the JP 11243632 For example, a stirring system for homogenizing a molten glass is proposed. For this purpose, a stirrer with several sheets is proposed whose dimensions are selected in the radial direction of the stirrer shaft such that the distance between the outer edge of the stirrer blade and the wall of the melting tank is as narrow as possible on at least two sheets at different heights.

Um den Abstand zwischen dem Rührer und der Wand über die gesamte Höhe möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, einen äußeren Rahmen anzubringen, wobei die Durchmischung dann als besonders effizient angesehen wird, wenn der Rahmen und die Rührerblätter schräg zur Rührerachse ausgerichtet sind. Nachteilig an dem in JP 11243632 beschriebenen Rührsystem ist jedoch die aufwendige Fertigung aus mehreren Einzelteilen und die zeitintensive Montage der einzelnen relativ zueinander auszurichtenden Rührerblätter sowie des Rahmens.In order to minimize the distance between the stirrer and the wall over the entire height, it is proposed to provide an outer frame, wherein the mixing is considered to be particularly efficient when the frame and the stirrer blades are aligned obliquely to the stirrer axis. A disadvantage of the in JP 11243632 However, described agitating system is the complex production of several items and the time-consuming assembly of the individual to be aligned relative to each other stirrer blades and the frame.

Eine speziell an einen Speiserkopf einer Anlage zur Fertigung von Glasposten, das heißt Glastropfen, durch Abscheren eines aus einer Bodenöffnung austretenden Glasstranges angepasste Rühr- und Dosiereinrichtung wird in DE 41 24 390 A1 beschrieben. Im Inneren eines Speiserbeckens des Speiserkopfes ist ein als Plunger bezeichneter Kolben angeordnet, der einen Antrieb für die Ausführung vertikaler Hub- und Senkbewegungen besitzt. Durch diese Bewegungen wird das Glas durch die Bodenöffnung gefördert.A specially adapted to a feeder head of a plant for the production of gobs, that is glass gobs, by shearing off a glass strand emerging from a bottom opening glass stirring and metering device is in DE 41 24 390 A1 described. Inside a feeder bowl of the feeder head, a piston called a plunger is arranged, which has a drive for carrying out vertical lifting and lowering movements. These movements move the glass through the bottom opening.

An dem Plunger wird zumindest ein Rührblatt angeordnet, welches in der zur Plunger-Achse senkrechten Ebene einen Querschnitt aufweist, der mehrfach kleiner ist als die Rührfläche. Dies hat zur Folge, dass durch die Größe der Rührfläche eine gute Mischwirkung erzeugt, jedoch keine zusätzliche Pumpenkolbenwirkung bei der Axialverschiebung des Plungers hervorgerufen wird. Um die Rührwirkung zu steigern, kann das Rührblatt mindestens eine Öffnung aufweisen, durch die die Schmelze hindurchtreten kann.At the plunger is arranged at least one stirring blade, which in the plane perpendicular to the plunger axis a cross section which is several times smaller than the stirring surface. This has the consequence that by the size of the stirring surface one good mixing effect produced, but no additional pump piston action caused by the axial displacement of the plunger. To the stirring action To increase, the stirring blade at least one opening have, through which the melt can pass.

Durch das in DE 41 24 390 A1 beschriebene Rührsystem soll im Speiserkopf eine bessere Homogenität des Glases und in den abgezogenen Glasposten eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erreicht werden. Nachteilig an diesem System ist jedoch, dass aufgrund der axialen Bewegung des Plungers, also des Rührerschaftes, die über die Rotation des Rührers in die Glasschmelze eingebrachte Leistung in einem Volumen dissipiert wird, welches in axialer Richtung größer ist als der Bereich, der von der Unterkante des untersten Rührblattes zur Oberkante des obersten Rührblattes reicht. Das bedeutet, dass die Rührblätter eine spiralförmige Bahn beschreiben, deren Länge größer ist als die Kreisbahn, die die Rührerblätter beschreiben würden, wenn die Rührerachse feststeht. Um im gesamten Volumen eine ausreichend hohe Leistungsdichte zu erreichen, sind daher relativ hohe Drehzahlen erforderlich. Durch die Auf- und Abbewegung des Plungers ist darüber hinaus die Gefahr des Gaseinzugs über die Oberfläche der Schmelze gegeben.Through the in DE 41 24 390 A1 stirring system described in the feeder head better homogeneity of the glass and in the withdrawn gobs a more uniform temperature distribution can be achieved. A disadvantage of this system, however, is that due to the axial movement of the plunger, that is, the stirrer shaft, the power introduced into the molten glass via the rotation of the stirrer is dissipated in a volume which is greater in the axial direction than the region which extends from the lower edge of the lowest stirring blade to the upper edge of the uppermost stirring blade is sufficient. This means that the stirring blades describe a spiral-shaped path, whose length is greater than the circular path that would describe the stirrer blades when the stirrer axis is fixed. In order to achieve a sufficiently high power density throughout the volume, therefore relatively high speeds are required. Due to the up and down movement of the plunger beyond the risk of gas intake over the surface of the melt is given.

Um Inhomogenitäten in der Schmelze zu reduzieren oder nach Möglichkeit zu beseitigen, ist es notwendig, die ohnehin stattfindenden Diffusionsvorgänge zu unterstützen bzw. zu beschleunigen. Um dies zu erreichen ist der Kontaktbereich zwischen den Inhomogenitäten (Schlieren) und der umgebenden Schmelze durch mechanische Einwirkung zu vergrößern.Around inhomogeneities in the melt to reduce or eliminate if possible, is it is necessary to support the already occurring diffusion processes or to accelerate. To achieve this, the contact area between the inhomogeneities (Schlieren) and the surrounding melt by mechanical action to enlarge.

Zur Veranschaulichung betrachte man ein im Verhältnis zur Umgebung sehr kleines markiertes Volumenelement von der Gestalt einer Kugel. Dies stelle die Inhomogenität dar. Diffusionsmechanismen können nur über die Kugeloberfläche wirksam werden, die bekanntlich zum vorgegebenen Kugelinhalt minimal ist, daher ist die Beseitigung einer derartigen Störung durch Diffusion nur mit einem stark erhöhten Zeitaufwand möglich. Jede von der Kugel abweichende Form hingegen hätte bei gleichem Volumen eine größere Oberfläche, was vom Standpunkt der Homogenisierung wünschenswert ist. Ziel ist es daher, die Kugelgeometrie zu zerstören bzw. die Kugel in einen echten Ellipsoid zu deformieren.to By way of illustration, consider a very small one in relation to the environment marked volume element of the shape of a sphere. Put this in place the inhomogeneity dar. Diffusion mechanisms can only over the sphere surface become effective, the known minimum to the predetermined ball content is, therefore, the elimination of such a disorder by Diffusion only possible with a greatly increased expenditure of time. each however, the shape deviating from the sphere would have one with the same volume bigger surface, what from the standpoint of homogenization is desirable. the aim is Therefore, to destroy the ball geometry or the ball in one deform real ellipsoid.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, mit welcher einer Glasschmelze möglichst viele Dehnungs- und Faltungsoperationen aufgeprägt werden können, die Startvolumina in Volumina mit größerer Oberfläche überführen.It It is therefore an object of the invention to provide a possibility ask, with which a molten glass as many strain and Convolution operations imprinted that can be Transfer starting volumes into volumes with a larger surface area.

Das bedeutet, es sollen die Oberflächen von Inhomogenitäten wie beispielsweise Schlieren in der Glasschmelze möglichst stark vergrößert werden, so dass sie sich durch Diffusion schneller auflösen können und sich somit nicht mehr nachteilig auf die Produktqualität auswirken.The means, it should be the surfaces of inhomogeneities such as streaks in the molten glass as possible be greatly enlarged, so that they can dissolve faster by diffusion and thus not more detrimental to product quality impact.

Gelöst werden diese Aufgaben auf höchst überraschend einfache Weise bereits mit einem Rührsystem nach Anspruch 1. Ferner wird in Anspruch 13 eine Anlage zur Verfügung gestellt, in welcher das Rührsystem eingesetzt werden kann. Zudem werden diese Aufgaben gemäß der Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den jeweils zugeordneten Unteransprüchen.Be solved these tasks are most surprising simple way already with a stirring system according to claim 1. Further in claim 13 a plant is provided, in which the Mixing System can be used. In addition, these objects are in accordance with the invention a method according to claim 15 solved. Further advantageous embodiments The invention can be found in the respective associated subclaims.

Die Erfindung stellt damit erstmals ein Rührsystem für Glasschmelzen mit einem Rührer, welcher einen Schaft, der eine Längsachse definiert und zumindest zwei Gruppen von Flügeln aufweist, wobei die Flügel jeweils zumindest ein Blatt umfassen, welches parallel zur Längsachse ausgerichtet ist und zumindest eine Öffnung aufweisen, und wobei die zumindest zwei Gruppen von Flügeln am Schaft mit einem Abstand zueinander positionierbar sind und mit zumindest einer Gruppe von Strombrechern, welche insbesondere zwischen zwei Gruppen von Flügeln positionierbar ist, bereit.The The invention thus provides for the first time a stirring system for glass melts with a stirrer, which has a Shank, which has a longitudinal axis defined and having at least two groups of wings, wherein the wings respectively comprise at least one sheet which is aligned parallel to the longitudinal axis is and at least one opening and wherein the at least two groups of wings on Shank with a distance to each other are positioned and with at least a group of current breakers, which in particular between two Groups of wings positionable is ready.

Mit dem Begriff "Gruppe" wird eine Anordnung von zwei oder mehr Flügeln beziehungsweise Strombrechern bezeichnet. Ein Flügel kann dabei insbesondere auch mehr als ein Blatt aufweisen. Zudem liegt es im Rahmen der Erfindung, mehr als eine Öffnung in einem Blatt anzuordnen.With the term "group" becomes an arrangement of two or more wings or Strombrechern called. A wing can in particular also have more than one sheet. It is also within the framework of the Invention, more than one opening to arrange in a sheet.

Das Rührsystem kann auf unterschiedliche Weise in einer Vorrichtung zur Behandlung von Glasschmelzen angeordnet werden. Insbesondere kann es derart positioniert sein, dass es von einer Glasschmelze in vertikaler Richtung, beispielsweise von oben nach unten, durchströmt wird. Dann passiert die Glasschmelze abwechselnd eine Gruppe von Flügeln, eine Gruppe von Strombrechern und wiederum eine Gruppe von Flügeln.The Mixing System can be used in different ways in a treatment device be arranged by glass melts. In particular, it can be this way be positioned that from a molten glass in vertical Direction, for example, from top to bottom, flows through. Then the molten glass passes alternately a group of wings, one Group of strombrechern and turn a group of wings.

Der Schaft des Rührsystems kann mit einem Verbindungsteil versehen sein, welches eine Kopplung des Rührsystems mit einer Antriebsmaschine ermöglicht. Über die Antriebsmaschine kann das Rührsystem in Rotation versetzt werden. Volumenelemente der Glasschmelze, welche sich in Umfangsrichtung betrachtet vor den Rührerblättern befinden, werden in Umfangsrichtung bewegt. Volumenelemente, welche sich nicht vor den Rührerblättern, also beispielsweise im Bereich der Öffnung befinden, werden relativ zum Rührerblatt entgegen der Bewegungsrichtung des Rührerblattes in Umfangsrichtung bewegt.Of the Shaft of the stirring system may be provided with a connecting part, which is a coupling of the stirring system enabled with a prime mover. About the Drive machine can use the stirring system be set in rotation. Volume elements of the molten glass, which When viewed in the circumferential direction before the stirrer blades are in the circumferential direction emotional. Volume elements, which are not in front of the stirrer blades, so for example in the area of the opening are relative to the stirrer blade moved in the circumferential direction against the direction of movement of the stirrer blade.

Durch die entgegengesetzt zueinander ausgerichteten Geschwindigkeitsvektoren der Fluidelemente, welche mit dem Rührerblatt bewegt werden, und der Fluidelemente, welche durch die Öffnung in entgegengesetzter Richtung bewegt werden, wird eine gegenüber einer Anordnung ohne Öffnungen im Flügelblatt erhöhte Deformationsrate erzielt.By the oppositely directed velocity vectors the fluid elements which are moved with the stirrer blade, and the fluid elements which through the opening in opposite Direction to be moved becomes one with respect to an arrangement without openings in the blade increased Deformation rate achieved.

Durch die Kombination der Anordnung von zwei Gruppen von Flügeln mit einer dazwischen positionierten Anordnung von einer Gruppe von Strombrechern wird jedoch über die Scherrate hinaus vorteilhafterweise ein Bereich erzeugt, in welchem der Strömung eine Dehnrate aufgeprägt wird. Die Strombrecher nehmen zumindest einen Teil der Fläche senkrecht zur Längsachse ein.By the combination of the arrangement of two groups of wings with an interposed positioned arrangement of a group of current breakers but is over the shear rate advantageously generates an area in which of the flow imprinted a strain rate becomes. The baffles take at least part of the surface vertically to the longitudinal axis one.

Die Strombrecher zwingen die Strömung entlang der Längsachse zu einer Richtungsumkehr, um den Strombrecher zu passieren. Insbesondere wird der Strömung eine Komponente in radialer Richtung, also auf der Anströmseite des Strombrechers auf die Längsachse zugerichtet und auf der Abströmseite des Strombrechers von der Längsachse weg gerichtet, überlagert. Mit abnehmendem Abstand in radialer Richtung auf die Längsachse zu wird die in radialer Richtung durchströmte Fläche kleiner.The Stream breakers force the flow along the longitudinal axis to a direction reversal, to pass the Strombrecher. In particular, will the flow a component in the radial direction, ie on the inflow side of Strombrechers on the longitudinal axis prepared and on the downstream side of the power breaker from the longitudinal axis directed away, superimposed. With decreasing distance in the radial direction on the longitudinal axis to the area traversed in the radial direction becomes smaller.

Das bedeutet, dass sich aufgrund der Massenerhaltung die Strömungsgeschwindigkeit in radialer Richtung erhöht. An Positionen, welche der Längsachse näher gelegen sind, als solche Positionen, die von der Längsachse weiter entfernt sind, herrschen damit relativ gesehen höhere Strömungsgeschwindigkeiten als an Positionen, welche in radialer Richtung weiter von der Längsachse entfernt sind. Dadurch wird eine Dehnrate erzeugt.The means that due to the conservation of mass flow rate increased in the radial direction. At positions which are the longitudinal axis closer are, as such positions, which are farther away from the longitudinal axis prevail so relatively higher flow rates as at positions which are in the radial direction farther from the longitudinal axis are removed. This creates a strain rate.

Vorteilhafterweise kann zumindest eine Gruppe von Flügeln zwei einander diametral gegenüber positionierbare Flügel aufweisen. Insbesondere können auch weitere Gruppen von Flügeln zwei einander diametral gegenüber positionierbare Flügel aufweisen. Des Weiteren kann die zumindest eine Gruppe von Flügeln mehr als zwei einander diametral gegenüber positionierbare Flügel umfassen, also insbesondere vier Flügel. Durch die Anordnung von diametral gegenüber positionierbaren Flügeln wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Leistungseintrag über die Rotation des Rührers symmetrisch verteilt in die Glasschmelze eingekoppelt werden kann. Zudem wird die Belastung des Rührers durch einen Flügel durch den anderen ausgeglichen.advantageously, At least one group of wings can be two diametrically opposed across from positionable wings exhibit. In particular, you can also other groups of wings two diametrically opposite each other have positionable wings. Furthermore, the at least one group of wings can do more as comprise two diametrically positionable wings, So in particular four wings. By the arrangement of diametrically opposite positionable wings is achieved advantageously that the power input on the Rotation of the stirrer distributed symmetrically distributed in the molten glass. In addition, the burden of the stirrer through a wing balanced with others.

Die Erfindung sieht ferner vor, dass die Blätter zumindest eines Flügels in zumindest einer Ebene parallel zur Längsachse rechteckig sind. Mit Ebenen, welche parallel zur Längsachse ausgerichtet sind, sind solche Ebenen gemeint, die keinen Winkel mit der Längsachse umschließen. Die besonders einfache Rechteckform bietet vorteilhafterweise die Möglichkeit, eine effiziente Homogenisierwirkung durch die Blätter zu erzeugen. Insbesondere erfolgt über die gesamte Höhe des Blattes eine gleichmäßig hohe Beanspruchung der Glasschmelze im Bereich, welcher in radialer Richtung gesehen zwischen der der Längsachse abgewandten Kante des Blattes und der benachbarten Wand einer das Rührsystem umgebenden Vorrichtung, in welcher sich die Glasschmelze befindet, gewährleistet werden.The The invention further provides that the leaves of at least one wing in at least one plane parallel to the longitudinal axis are rectangular. With Planes, which are parallel to the longitudinal axis are aligned, those planes are meant that have no angle with the longitudinal axis enclose. The particularly simple rectangular shape advantageously offers the Possibility, to produce an efficient homogenizing effect through the leaves. Especially done via the entire height of the sheet a uniformly high stress the molten glass in the area, which seen in the radial direction between the longitudinal axis opposite edge of the sheet and the adjacent wall of a Mixing System surrounding device in which the glass melt is located, guaranteed become.

Des Weiteren kann zumindest eine Öffnung in einem Blatt rechteckig sein. Durch diese vorteilhafterweise besonders einfache Form wird bereits bei gegebener Fläche ein relativ großer Umfang erreicht, an welchem durch die Relativbewegung der mit dem Rührerblatt mitbewegten Flüssigkeit gegenüber der durch die Öffnung, und insbesondere im Bereich deren Randes, besonders große Scherraten erzielt werden können.Of Furthermore, at least one opening in a sheet be rectangular. By this advantageously especially simple form is already given a relatively large area for a given area reached, at which by the relative movement of the with the stirrer blade with moving liquid across from the one through the opening, and especially in the area of their margin, especially large shear rates can be achieved.

Statt der oben beschriebenen Rechteckform sind grundsätzlich auch alle anderen Formen möglich. Je nach Anwendungsfall können für die Öffnungen kreisförmige oder ovale oder polygone oder aus mehreren Formen kombinierte Gestaltungen der Öffnungsfläche gewählt werden. Auch die Form der Rührerblätter kann insbesondere je nach Formgebung der Vorrichtung, in welchem sich die Glasschmelze und das Rührsystem befindet, an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.Instead of The rectangular shape described above are basically all other forms possible. Depending on the application can for the openings circular or oval or polygonal shapes or combinations of several shapes the opening area can be selected. The shape of the stirrer blades can in particular depending on the shape of the device in which the glass melt and the stirring system is adapted to the particular application.

Sind Rührerblatt und Öffnung rechteckig geformt, können vorteilhafterweise die Kanten des Blattes parallel zu den Kanten der Öffnung verlaufen. So wird auf einfache Weise eine möglichst große Abmessung der verbleibenden Randes des Rührerblattes und damit eine hohe mechanische Festigkeit erreicht.are agitator blade and opening rectangular shaped, can Advantageously, the edges of the sheet parallel to the edges the opening run. Thus, in a simple manner the largest possible dimension of the remaining Edge of the stirrer blade and thus achieves a high mechanical strength.

Unter dem Gesichtspunkt einer möglichst großen mechanischen Festigkeit ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Öffnung zentrisch im Blatt positioniert ist.Under the point of view of the largest possible mechanical Strength, it is also advantageous if the opening is centric is positioned in the leaf.

Um mit Hilfe der Strombrecher einen möglichst Bereich zu erzeugen, in dem die Schmelze einer Dehnung unterworfen wird, ist es von Vorteil, die Strombrecher derart zu gestalten, dass ihre der Anströmseite beziehungsweise der Abströmseite zugewandten Flächen für den jeweiligen Anwendungsfall so groß wie möglich gewählt werden. Die Erfindung sieht dazu vorteilhafterweise vor, dass der Winkel α zwischen den radial verlaufenden Seitenflächen eines Strombrechers einen Wert im Bereich von 0° und 360° aufweist.Around to create as much area as possible with the help of the current breaker in which the melt is subjected to an expansion, it is advantageous make the baffles such that their the inflow side or the downstream side facing surfaces for the be chosen as large as possible. The invention sees for this purpose, advantageously, that the angle α between the radially extending faces a current breaker has a value in the range of 0 ° and 360 °.

Wird ein Winkel von α = 0° gewählt, sind die beiden Seitenflächen eines Strombrechers parallel zueinander und die Abmessung des Strombrechers in Umfangsrichtung ist radial konstant. Als ein derartiger Strombrecher kann beispielsweise ein einfacher quaderförmiger Block verwendet werden.Becomes an angle of α = 0 ° are selected the two side surfaces a strombrechers parallel to each other and the dimension of the Strombrechers in The circumferential direction is radially constant. As such a power breaker For example, a simple block-shaped block can be used.

Wird ein Winkel α von 360° gewählt, bedeutet dies, dass die Seitenflächen des Strombrechers zusammenfallen. In der Praxis kann für diesen Fall nach Art einer Blende eine Scheibe verwendet werden, welche den durchströmten Querschnitt der Vorrichtung, in welcher sich die Glasschmelze befindet, bis auf einen Bereich um den Schaft des Rührsystems ausfüllt. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Dehnströmung in axialer Richtung erzeugt, welche zudem bei geeigneter Gestaltung der angeströmten Fläche des Strombrechers nahezu keine Totzonen aufweist.Becomes an angle α of 360 ° means this, that the side surfaces of the stream breaker coincide. In practice, for this Case to be used in the manner of a diaphragm a disc, which flowed through Cross-section of the device in which the glass melt is located until fills to an area around the shaft of the stirring system. On this way, an expansion flow in the axial direction is advantageously produced, which also with a suitable design of the surface of the Strombrechers has almost no dead zones.

Die geometrische Gestaltung der Strombrecher richtet sich je nach Anwendungsfall danach, welcher Strömungswiderstand in Kauf genommen werden kann, um einen ausreichenden Durchsatz bei gegebenen Leistungseintrag erzielen zu können. Um die Wirkung der Strombrecher vorteilhafterweise bei gegebenen Abmessungen erhöhen zu können, sieht die Erfindung vor, mehrere Strombrecher auf einer Höhe in Relation zur Längsachse anzuordnen. Insbesondere kann die zumindest eine Gruppe von Strombrechern zwei einander diametral gegenüber positionierbare Strombrecher aufweisen. Möglich sind jedoch auch mehr Strombrecher.The The geometric design of the baffles depends on the application after that, which flow resistance can be tolerated to ensure adequate throughput at given To be able to achieve performance entry. To the effect of the baffles advantageously given Increase dimensions to be able to the invention provides, several baffles at a height in relation to the longitudinal axis to arrange. In particular, the at least one group of current breakers two diametrically opposite each other have positionable baffles. However, more is possible Baffles.

Der Winkel zwischen den Seitenflächen ist je nach Anzahl der Strombrecher entsprechend geringer und liegt maximal bei 360° geteilt durch die Anzahl der Strombrecher. Auf diese Weise wird des Weiteren der Vorteil realisiert, für eine gegebene Anlage mehrere Strombrecher in Form von einander ergänzenden Segmenten vorgesehen werden. Je nach Anwendungsfall und zu verarbeitender Schmelze können dann mehrere dieser Segmente zu zumindest einer Gruppe von Strombrechern kombiniert werden.Of the Angle between the side surfaces Depending on the number of current breakers is correspondingly lower and is maximum shared at 360 ° by the number of current breakers. This way will further the advantage realized for a given plant several baffles in the form of complementary Segments are provided. Depending on the application and to be processed Melt can then several of these segments to at least one group of baffles be combined.

Um die Strombrecher konstruktiv auf einfache Weise und damit kostengünstig herstellen zu können, ist des Weiteren vorgesehen, dass zumindest ein Strombrecher in einer Ebene parallel zur Längsachse rechteckig ist. So können die Strombrecher aus vorgefertigten quaderförmigen Blöcken durch einfachen Zuschnitt hergestellt werden.Around the Strombrecher constructively in a simple manner and thus produce cost to be able to is further provided that at least one power breaker in a plane parallel to the longitudinal axis is rectangular. So can the baffles from prefabricated cuboid blocks by simple cutting getting produced.

Gegenüber der oben beschriebenen grundsätzlichen Anordnung mit der Abfolge einer Gruppe von Flügeln, einer Gruppe von Strombrechern und einer weiteren Gruppe von Flügeln kann das erfindungsgemäße Rührsystem durch Kombination mit weiteren Gruppen von Flügeln und/oder Gruppen von Strombrechern erweitert werden. Insbesondere kann das Rührsystem zumindest drei Gruppen von Flügeln umfassen. Ferner kann das Rührsystem zumindest zwei Gruppen von Strombrechern aufweisen.Opposite the described above in principle Arrangement with the sequence of a group of wings, a group of strombrechern and another group of wings can the stirring system of the invention by combination with other groups of wings and / or groups of baffles be extended. In particular, the stirring system can have at least three groups of wings include. Furthermore, the stirring system have at least two groups of current breakers.

Durch die Möglichkeit zur Erweiterung in Richtung der Längsachse bietet das erfindungsgemäße Rührsystem den Vorteil, flexibel an verschiedene Vorrichtungen, in welchen sich die Glasschmelze befindet, angepasst werden zu können. Je nach Anforderungen an die Homogenisierung der Glasschmelze und Ausgangsbedingungen können auch an einem bestehenden Rührsystem Ergänzungen durch Anbau weiterer Komponenten auf einfache Weise vorgenommen und somit ein Nachrüsten erzielt werden. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung der Komponenten am Rührsystem, in welcher die Gruppen von Flügeln und die Gruppen von Strombrechern alternierend in Bezug zur Längsachse positionierbar sind.By the possibility for expansion in the direction of the longitudinal axis offers the stirring system according to the invention the advantage of being flexible to various devices in which the molten glass is to be adjusted. ever according to requirements for the homogenization of the molten glass and starting conditions can also on an existing stirring system Supplements by Cultivation of other components made in a simple manner and thus a retrofit be achieved. Particularly advantageous is an arrangement of the components on the stirring system, in which the groups of wings and the groups of baffles alternately with respect to the longitudinal axis are positionable.

Durch die Relativbewegung benachbarter Komponenten des Rührsystems in einem räumlich weit ausgedehnten Bereich entlang der Längsachse, wobei die benachbarten Komponenten zum einen Strombrecher und Flügel und zum anderen Strombrecher und Schaft sowie des Weiteren Flügel und Wand der Vorrichtung, in welcher sich die Glasschmelze befindet, sein können, können besonders hohe Deformationsraten erzielt werden.By the relative movement of adjacent components of the stirring system in a spatially far extended area along the longitudinal axis, with the adjacent Components for a Strombrecher and wings and other Strombrecher and shaft and the other wings and wall of the device in which the molten glass is located, could be, can particularly high deformation rates can be achieved.

Insbesondere auch durch die Umlenkung der Strömung in radialer Richtung zusätzlich zur Relativbewegung der mit dem Rührerblatt mitbewegten Fluidvolumina in Bezug auf die durch die Öffnung hindurch tretenden Fluidvolumina in Umfangsrichtung kann aufgrund der verbesserten Verteilung der Leistungsdichte im gesamten Bereich des vom Rührsystem beeinflussten Teils der Schmelze die Effizienz des Homogenisierens gesteigert werden. Damit ist vorteilhafterweise eine bessere Produktqualität verbunden.Especially also by the deflection of the flow in the radial direction in addition for the relative movement of the fluid volumes moved with the stirrer blade in terms of through the opening passing through fluid volumes in the circumferential direction due to the improved distribution of power density across the whole range of the stirring system affected part of the melt, the efficiency of homogenization be increased. This is advantageously associated with better product quality.

Die Integration eines Rührsystems der beschriebenen Art bereits in eine Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas ermöglicht eine kompakte Gestaltung der Anlage. Eine solche Anlage kann einen Tiegel umfassen, in welchem das Rührsystem positionierbar ist. Der Tiegel kann insbesondere zylinderförmig sein. Eine Positionierung der Längsachse des Rührsystems koaxial zur Längsachse des zylinderförmigen Tiegels ermöglicht einen rotationssymmetrischen Aufbau des das Rührsystem aufweisenden Abschnitts der Anlage, in welchem die über das Rührsystem eingetragene Leistung vorteilhafterweise relativ gleichmäßig verteilt werden kann, indem nachteilige Toträume vermieden werden.The Integration of a stirring system the type described already in a plant for melting and / or Purify made possible by glass a compact design of the plant. Such a facility can be one Include crucible in which the stirring system is positionable. The crucible may in particular be cylindrical. A positioning the longitudinal axis of the stirring system coaxial to the longitudinal axis of the cylindrical one Crucible enabled a rotationally symmetrical structure of the stirring system having portion the plant in which the over the stirring system registered power advantageously distributed relatively evenly can be avoided by avoiding adverse dead spaces.

Beim Homogenisieren wird in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit in radialer Richtung und in Umfangsrichtung eingestellt, bei welcher sich innerhalb des Bereichs des Rührsystems die Strömungsrichtung in radialer Richtung und in Umfangsrichtung jeweils zumindest einmal umkehrt. Die das Rührsystem durchströmende Glasschmelze erfährt somit eine intensive Durchmischung durch die hohe Wahrscheinlichkeit, einen Bereich mit großer Deformationsrate zu durchlaufen.At the Homogenizing is in a further advantageous embodiment of the method, a distribution of the flow velocity in the radial direction and adjusted in the circumferential direction, in which within the Area of the stirring system the flow direction in the radial direction and in the circumferential direction in each case at least once reverses. The the stirring system flowing through Glass melt experiences thus intensive mixing due to the high probability an area with a large deformation rate to go through.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dieselben Bauteile werden auf allen Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.The Invention is described below with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments explained in more detail. the same Components are given the same reference numbers on all drawings characterized.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Illustration zur Erläuterung der Begriffe Scherrate und Dehnrate, 1 an illustration to explain the terms shear rate and strain rate,

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rührsystems gemäß einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt sowie in Aufsicht, 2 a schematic representation of a stirring system according to the invention according to a first embodiment in longitudinal section and in supervision,

3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rührsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform sowie in Aufsicht, 3 1 is a schematic representation of a stirring system according to the invention according to a second embodiment and in plan view,

4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rührsystems gemäß einer dritten Ausführungsform in Aufsicht, 4 a schematic representation of a stirring system according to the invention according to a third embodiment in supervision,

5 eine schematische Darstellung möglicher Strömungswege durch ein erfindungsgemäßes Rührsystems anhand eines Längsschnittes und eines Querschnittes durch das Rührsystem, 5 a schematic representation of possible flow paths through an inventive stirring system based on a longitudinal section and a cross section through the stirring system,

6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rührsystems gemäß einer vierten Ausführungsform im Längsschnitt, 6 a schematic representation of a stirring system according to the invention according to a fourth embodiment in longitudinal section,

7 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rührsystems unter Angabe von Abmessungen in Relation zum Wandabstand d_W, 7 a perspective view of a stirring system according to the invention, specifying dimensions in relation to the wall distance d _W ,

8 ein Diagramm zur Charakterisierung des erfindungsgemäßen Rührsystems im Vergleich zu anderen Rührsystemen bei einer Drehzahl von 15 min^–1, sowie 8th a diagram for characterizing the stirring system according to the invention in comparison to other stirring systems at a speed of 15 min ^-1 , and

9 ein Diagramm zur Charakterisierung des erfindungsgemäßen Rührsystems im Vergleich zu anderen Rührsystemen bei einer Drehzahl von 30 min^–1. 9 a diagram for characterizing the stirring system according to the invention in comparison to other stirring systems at a speed of 30 min ^-1 .

In 2 ist ein Rührsystem 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Man erkennt einen Schaft 10, welcher eine Längsachse 15 definiert. Das Rührsystem ist über eine Verbindungseinrichtung (nicht dargestellt) mit einer Antriebsmaschine (nicht dargestellt) verbunden, über die es in Rotation um die Längsachse 15 versetzt werden kann. Im gezeigten Beispiel ist das Rührsystem in einen zylinderförmigen Tiegel 90 eingebaut:
Das Rührsystem umfasst eine erste Gruppe 20 von Flügeln, die jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Blätter 22 umfassen. Die Blätter 22 sind mit ihrer vertikalen Ebene, die im Längsschnitt in 2 gezeigt ist, parallel zur Längsachse 15 ausgerichtet. Die Blätter 22 umfassen jeweils eine Öffnung 25.In 2 is a stirring system 1 illustrated according to a first embodiment of the invention. You can see a shaft 10 which is a longitudinal axis 15 Are defined. The stirring system is connected via a connecting device (not shown) to a drive machine (not shown) via which it is rotated about the longitudinal axis 15 can be offset. In the example shown, the stirring system is in a cylindrical crucible 90 built-in:
The stirring system comprises a first group 20 of wings, each two diametrically opposed leaves 22 include. The leaves 22 are with their vertical plane in longitudinal section in 2 is shown, parallel to the longitudinal axis 15 aligned. The leaves 22 each include an opening 25 ,

Benachbart zu der ersten Gruppe von Flügeln 20 befindet sich eine Gruppe 40 von Strombrechern 45. Die Strombrecher sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Tiegelwand 90 verbunden. Benachbart zu den Strombrechern 45 befindet sich eine zweite Gruppe 30 von Flügeln, welche zwei einander diametral gegenüberliegende Blätter 32 umfassen. Die Blätter 32 weisen jeweils eine Öffnung 35 auf.Adjacent to the first group of wings 20 there is a group 40 from stream breakers 45 , The baffles are in the illustrated embodiment with the crucible wall 90 connected. Adjacent to the stream breakers 45 there is a second group 30 of wings, which two diametrically opposed leaves 32 include. The leaves 32 each have an opening 35 on.

Im ersten Ausführungsbeispiel weisen die Strombrecher 45 im Wesentlichen eine quaderförmige Gestalt auf. Ihre radial von der Längsachse 15 aus verlaufenden Seitenflächen 41 und 42 sind parallel zueinander, das bedeutet der Winkel α beträgt 0°. In unmittelbarer Umgebung des Schaftes 10 lassen die Strombrecher im gezeigten Ausführungsbeispiel einen im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt frei. Die dem Schaft 10 zugewandten Flächen der Strombrecher können jedoch in beliebiger Weise gestaltet sein.In the first embodiment, the baffles 45 essentially a cuboid shape. Your radial from the longitudinal axis 15 from running side surfaces 41 and 42 are parallel to each other, that is the angle α is 0 °. In the immediate vicinity of the shaft 10 leave the baffles in the embodiment shown a substantially circular section free. The the shaft 10 facing surfaces of the baffles can however be designed in any way.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 25, 35 zentrisch in den Blättern 22, 32 angeordnet. Die Blätter 22 weisen Kanten 51, 52, 53 und 54 auf. Die Blätter 32 weisen Kanten 61, 62, 63 und 64 auf. Die Öffnungen 25 haben Kanten 71, 72, 73 und 74. Die Öffnungen 35 umfassen Kanten 81, 82, 83 und 84. Man erkennt, dass die jeweils einander benachbarten Kanten 51 und 71, 52 und 72, 53 und 73; 54 und 74; 61 und 81, 62 und 82, 63 und 83, 64 und 84 parallel zueinander ausgerichtet sind.According to the first embodiment, the openings 25 . 35 centric in the leaves 22 . 32 arranged. The leaves 22 have edges 51 . 52 . 53 and 54 on. The leaves 32 have edges 61 . 62 . 63 and 64 on. The openings 25 have edges 71 . 72 . 73 and 74 , The openings 35 include edges 81 . 82 . 83 and 84 , It can be seen that the respectively adjacent edges 51 and 71 . 52 and 72 . 53 and 73 ; 54 and 74 ; 61 and 81 . 62 and 82 . 63 and 83 . 64 and 84 are aligned parallel to each other.

In 3 ist eine schematische Ansicht eines Rührsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in Aufsicht dargestellt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die dem Betrachter zugewandte Anströmseite der Strombrecher 45 nicht mehr im Wesentlichen rechteckig, sondern weist vielmehr im Wesentlichen die Form eines abgestumpften Kreissegments auf. Der Winkel α liegt im gezeigten Beispiel bei ca. 50°.In 3 is a schematic view of a stirring system according to a second embodiment shown in plan view. In contrast to the first embodiment, the observer facing the inflow side of the baffles 45 no longer substantially rectangular, but rather has substantially the shape of a truncated circle segment. The angle α is in the example shown at about 50 °.

Es wird im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel nach 2 deutlich, dass durch Variation der Gestalt der Anströmfläche der Strombrecher 45 der Bereich, welchen die Strombrecher für die Strömung entlang der Längsachse 15 abdecken, vergrößert wird und somit ein zunehmender Anteil der Glasschmelze zur Umströmung der Strombrecher gezwungen wird. Die Bereich 3 mit erhöhter Dehnrate können auf diese Weise vergrößert werden.It will after in comparison with the first embodiment after 2 clearly that by varying the shape of the inflow surface of the baffles 45 the area which the baffles for the flow along the longitudinal axis 15 cover, is increased and thus an increasing proportion of the molten glass is forced to flow around the baffles. The area 3 with increased strain rate can be increased in this way.

In 4 ist eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Rührsystems in Aufsicht gezeigt. Bei dieser dritten Ausführungsform beträgt der Winkel α zwischen den Seitenflächen 41, 42 des Strombrechers 45 180°. Zwischen den Seitenflächen 41, 42 eines Strombrechers 45 und den entsprechenden Seitenflächen eines diesem diametral gegenüberliegenden Strombrechers ist ein Spalt freigegeben, in welchen die axial strömende Glasschmelze gezwungenermaßen umgelenkt wird.In 4 is a schematic representation of a third embodiment of the stirring system according to the invention shown in plan view. In this third embodiment, the angle α is between the side surfaces 41 . 42 of the power breaker 45 180 °. Between the side surfaces 41 . 42 a stream breaker 45 and the corresponding side surfaces of a diametrically opposed current crusher, a gap is released, in which the axially flowing molten glass is forcibly deflected.

Die dadurch erzielbare Steigerung der Dehnraten gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen lässt sich dadurch weiter erhöhen, dass die Breite dieses Spaltes verringert wird, im Extremfall kann die Breite des Spaltes 0 betragen, das heißt, es verbleibt ein Winkel α von 360°, also ein Strombrecher mit einer scheibenförmigen Anströmfläche, welche in der Umgebung des Schaftes 10 eine Öffnung freilässt. Durch diese blendenartige Anordnung kann der Strömung eine besonders hohe Dehnrate in achsialer Richtung aufgeprägt werden.The thus achievable increase in strain rates over the embodiments described above can be further increased by that the width of this gap is reduced, in an extreme case, the width of the gap can be 0, that is, there remains an angle α of 360 °, ie a baffle with a disc-shaped inflow surface, which in the vicinity of the shaft 10 leaves an opening. By means of this aperture-like arrangement, the flow can be impressed with a particularly high rate of expansion in the axial direction.

In 5 ist die Strömung durch ein Rührsystem 1 mit Strombrechern mit einem Winkel α = 0 schematisch dargestellt. Die Glasschmelze fließt vertikal von oben nach unten durch das Rührsystem 1. Im Spalt zwischen der in radialer Richtung äußerer Begrenzungsfläche der Blätter 22 und der Wand 90 strömt die Glasschmelze nach unten. Sobald sie in den Einflussbereich der Strombrecher 45 gelangt, erfolgt eine Richtungsumkehr in radialer Richtung 101 von der Wand 90 auf die Längsachse 15 hin gerichtet. Die Glasschmelze strömt auf der Anströmseite des Strombrechers 45 nach innen.In 5 is the flow through a stirring system 1 shown schematically with baffles with an angle α = 0. The glass melt flows vertically from top to bottom through the stirring system 1 , In the gap between the radially outer boundary surface of the leaves 22 and the wall 90 the molten glass flows downwards. Once in the sphere of influence of the Strombrecher 45 passes, there is a reversal in the radial direction 101 from the wall 90 on the longitudinal axis 15 directed towards. The glass melt flows on the upstream side of the baffle 45 inside.

Beim Erreichen des Einflussbereiches der dem Schaft 10 zugewandten Begrenzungsfläche der Strombrecher erfolgt eine Richtungsumkehr und die Glasschmelze strömt in Nachbarschaft zum Schaft 10 zwischen diesem und dem Strombrecher nach unten. Hat die Glasschmelze den Einflussbereich der Strombrecher 45 passiert, erfolgt eine erneute Richtungsumkehr in radialer Richtung 102 vom Schaft 10 hin weg auf die Wand 90 zu gerichtet, wobei die Abströmsteite des Strombrechers 45 passiert wird. Im weiteren Verlauf strömt die Glasschmelze durch den Einflussbereich der zweiten Gruppe von Flügeln nach unten.Upon reaching the sphere of influence of the shaft 10 facing boundary surface of the baffles reversed direction and the molten glass flows in the vicinity of the shaft 10 between this and the power breaker down. Has the molten glass the sphere of influence of the baffles 45 happens, a new direction reversal takes place in the radial direction 102 from the shaft 10 away on the wall 90 directed to the outflow side of the baffle 45 is happening. In the course of the glass melt flows through the sphere of influence of the second group of wings down.

Anhand des Schnittes entlang der Linie A-A durch die erste Gruppe von Flügeln wird nachfolgend die Strömung in der Ebenes senkrecht zur Längsachse 15 beschrieben. Das Rührsystem wird von der Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) zu einer Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn angeregt. Durch die Blätter 22 wird die Schmelze in Umfangsrichtung 201 mit dieser Rotation mitbewegt. Im Bereich der Öffnungen 25 jedoch wird die Schmelze nicht mit der Rotation mitbewegt. Vom Bezugssystem der Rührerblätter aus betrachtet, führt die Glasschmelze im Bereich der Öffnung 25 eine Bewegung entgegen der Rotationsrichtung in einer Umfangsrichtung 202 aus. Durch den großen Geschwindigkeitsgradienten der Komponenten in Richtung 201 und 202 entsteht eine vorteilhafterweise hohe Scherrate in diesem Bereich.On the basis of the section along the line AA through the first group of wings, the flow in the plane is subsequently perpendicular to the longitudinal axis 15 described. The stirring system is energized by the drive means (not shown) for counterclockwise rotation. Through the leaves 22 the melt is in the circumferential direction 201 moved with this rotation. In the area of the openings 25 however, the melt does not move with the rotation. From the reference frame of the stirrer blades, the molten glass flows in the area of the opening 25 a movement counter to the direction of rotation in a circumferential direction 202 out. Due to the large velocity gradient of the components in the direction 201 and 202 an advantageously high shear rate arises in this area.

In 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Während in den bisher beschriebenen Fällen die Öffnungen 25, 35 zentrisch in den Blättern 22, 32 positioniert waren, ist bei dieser Ausführungsform eine Position gewählt, bei welcher sich die Öffnung in radialer Richtung bis zur äußeren Begrenzungsfläche der Blätter 22, 32 erstreckt. In analoger Weise können mehrere Öffnungen in einem Blatt 22, 32 angeordnet werden.In 6 is a further embodiment of the invention shown schematically. While in the cases described so far the openings 25 . 35 centric in the leaves 22 . 32 were positioned in this embodiment, a position is selected in which the opening in the radial direction to the outer boundary surface of the leaves 22 . 32 extends. In a similar way, several openings in a sheet 22 . 32 to be ordered.

In 7 ist das erfindungsgemäße Rührsystem zur Veranschaulichung einer Möglichkeit zur Wahl der Abmessungen in Relation zum Wandabstand d_W dargestellt. Der Wandabstand ist der Abstand zwischen der vom Schaft 10 abgewandten äußeren Kante eines Blattes eines Flügels der Gruppe 20 beziehungsweise 30 und der Wand des Tiegels 90.In 7 the stirring system according to the invention for illustrating a possibility for the choice of the dimensions in relation to the wall distance d _{W is} shown. The wall distance is the distance between the shaft 10 opposite outer edge of a leaf of a wing of the group 20 respectively 30 and the wall of the crucible 90 ,

Im gezeigten Beispiel beträgt der Durchmesser des Schaftes 10 das sechsfache des Wandabstandes, wobei der Tiegeldurchmesser mit 16 d_W gewählt wurde. Die Dicke eines Flügels ist gleich dem Wandanstand. Die Höhe eines Flügels beträgt 8 d_W.In the example shown, the diameter of the shaft is 10 six times the wall distance, wherein the crucible diameter d 16 _W was selected. The thickness of a wing is equal to the Wandanstand. The height of a wing is 8 d _W.

Die Achsen, welche in radialer Richtung zum Schaft 10 die Blätter einer Gruppe von Flügeln in ihrer Höhe symmetrisch teilen, werden als Flügelachsen bezeichnet. Der Abstand der Flügelachsen der beiden Grupen 20, 30 von Flügeln beträgt 18 d_W. Die Höhe eines Loches wurde mit 4 d_W gewählt, wobei die Lochbreite 2 d_W beträgt.The axes, which in the radial direction to the shaft 10 The leaves of a group of wings symmetrically divide in height, called wing axes. The distance of the wing axes of the two groups 20 . 30 of wings is 18 d _W. The height of a hole was chosen to be 4 d _W, wherein the slot width is 2 _W d.

In den 8 und 9 sind sogenannte Längendehnungsdiagramme gezeigt, welche zur Charakterisierung von Rührsystemen herangezogen werden können. Um ein derartiges Längendehnungsdiagramm zu erstellen, werden für eine vorbestimmbare Anzahl von Fluidelementen die Pfade berechnet, welche diese Fluidelemente beim Durchströmen des betrachteten Rührsystems zurücklegen. Längs eines jeweiligen Pfades werden dabei Dehnungen, die das Fluidelement erfährt, aufsummiert. Nach dem Durchlauf durch das betrachtete Rührsystem, das heißt am "Ausgang", wird als Ergebnis ein Dehnungswert λ angegeben, um welchen das betrachtete Fluidelement in Bezug auf seine Abmessung beim Eintritt in das Rührsystem gedehnt wurde.In the 8th and 9 So-called elongation diagrams are shown, which can be used for the characterization of stirring systems. In order to create such a length expansion diagram, the paths are calculated for a predeterminable number of fluid elements, which cover these fluid elements as they flow through the considered stirring system. In the process, strains that the fluid element experiences are summed along a respective path. After passing through the considered stirring system, that is to say at the "exit", the result is an expansion value λ around which the considered fluid element was stretched in relation to its dimension on entering the stirring system.

Bei der Berechnung werden alle am Ausgang eingetroffenen Fluidelemente mit den zugehörigen Dehnungswerten erfaßt. Dann wird eine Sortierung nach dem Diskretisierungsschema 5 – 10 – 15 – 20 – 25 durchgeführt. Es werden alle Fluidelemente gezählt, deren Dehnungswerte unterhalb der Obergrenze des betrachteten Intervalls liegen. Haben beispielsweise für den Dehnungswert 5 vier Fluidelemente einen geringeren Dehnungswert, und werden insgesamt 20 Fluidelemente betrachtet, erhält man eine Wahrscheinlichkeit von 0,2, welche dem Dehnungswert 5 zugeordnet wird. Haben beispielsweise für den Dehnungswert 10 acht Fluidelemente einen geringeren Dehnungswert, erhält man entsprechend eine Wahrscheinlichkeit von 0,4, welche dem Dehnungswert 10 zugeordnet wird. Mit steigenden Dehnungswerten der Intervallobergrenzen steigt die Wahrscheinlichkeit bis zum Maximalwert 1. Auf diese Weise wird eine Summenverteilung der Dehnungswerte berechnet.In the calculation, all fluid elements arriving at the exit are recorded with the associated strain values. Then sorting is performed according to the discretization scheme 5 - 10 - 15 - 20 - 25. All fluid elements are counted whose strain values are below the upper limit of the considered interval. For example, have the strain value 5 four fluid elements have a lower elongation value, and if a total of 20 fluid elements are considered, one obtains a probability of 0.2 which corresponds to the elongation value 5 is assigned. For example, have the strain value 10 Eight fluid elements have a lower elongation value, one obtains a probability of 0.4 corresponding to the deh voltage value 10 is assigned. With increasing strain values of the interval upper limits, the probability increases up to the maximum value 1 , In this way a sum distribution of the strain values is calculated.

In den Längendehnungsdiagrammen sind die Werte für die Wahrscheinlichkeit zu den Intervallobergrenzen für den Dehnungswert λ aufgetragen, wobei zur besseren Darstellung log₁₀λ zur Skalierung herangezogen wird.In the elongation diagrams, the values for the probability are plotted against the interval upper limits for the elongation value λ, wherein log ₁₀ λ is used for the scaling for a better representation.

Bei der Auftragung ist zu beachten, daß die y-Achse umgekehrt skaliert ist, um eine einfachere Vergleichsmöglichkeit der Kurven für unterschiedliche Rührsysteme zur Verfügung zu stellen. Bei einem sehr schlechten Rührer, welcher keinerlei Längendehnung der ihn passierenden Fluidelemente erzeugt, werden bereits bei der kleinsten Intervallobergrenze – im Beispiel bei einem Dehnungswert von 5 – alle Fluidelemente erfaßt, denn alle haben den Dehnungswert 1. Damit ist die Wahrscheinlichkeit für den Dehnungswert 5 bereits der Maximalwert 1.When plotting, note that the y-axis is scaled inversely to provide easier comparison of curves for different agitation systems. In the case of a very bad stirrer, which does not produce any elongation of the fluid elements passing through it, even at the smallest interval upper limit - in the example with an elongation value of 5 - All fluid elements detected, because all have the strain value 1 , This is the probability of the strain value 5 already the maximum value 1 ,

Im Dehnungsdiagramm ist dann für den Dehnungswert 5 und alle größeren Dehnungswerte der Wert 1 für die Wahrscheinlichkeit einzutragen, womit die Kurve des schlechtesten Rührers auf der sogenannten "Einslinie", der x-Achse, liegen. Die zu einem besseren Rührer gehörende Kurve liegt darüber: Werden zum Beispiel alle Fluidelemente um mindestens den Faktor 30 gedehnt – also mehr als die im Ausgangsbeispiel genannte maximale Intervallobergrenze für den Dehnungswert. so erhält man für alle Fluidelemente die Wahrscheinlichkeit 0 für die betrachteten Intervallobergrenzen. Im Dehnungsdiagramm dieses besseren Rührers liegen alle Punkte auf der sogenannten "oberen Nulllinie".In the strain diagram is then for the strain value 5 and all the larger strain values of the value 1 for the probability of entering the curve of the worst stirrer on the so-called "one-line", the x-axis. The curve belonging to a better stirrer lies above it: For example, if all fluid elements are at least the factor 30 stretched - ie more than the maximum interval limit for the strain value mentioned in the example. Thus one obtains for all fluid elements the probability 0 for the considered interval upper limits. In the stretch diagram of this better stirrer all points lie on the so-called "upper zero line".

Durch die Umkehrung der Skalierung der y-Achse von 1 bis 0 wird damit eine einfache Orientierung im Dehnungsdiagramm ermöglicht: Je weiter oben im Dehnungsdiagramm eine Kurve liegt, um so besser ist das Rührsystem.By the inverse of the scaling of the y-axis from 1 to 0 thus becomes a simple orientation in the expansion diagram allows: The further up in the strain diagram is a curve, the better is the stirring system.

Im Diagramm in 8 wird das erfindungsgemäße Rührsystem 1 mit vier weiteren Rührern verglichen. Aufgetragen ist die Wahrscheinlichkeit über dem log₁₀λ für eine Drehzahl von 15 min^–1. Beim Durchlaufen eines Rührers mit zwei Flügelgruppen, die jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende rechteckige Blätter umfassen (R1) werden die Fluidelemente am wenigsten gedehnt, die zugehörige Kurve liegt am weitesten unten im Diagramm. Beim Durchlaufen eines Rührers mit drei Flügelgruppen, die jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende rechteckige Blätter umfassen, wobei die Blätter der oberen Flügelgruppe Öffnungen aufweisen (R2) werden die Fluidelemente etwas mehr gedehnt. Werden auch die Blätter der mittleren Flügelgruppe mit Öffnungen (R3) versehen, nimmt die Dehnung weiter zu. Entsprechendes gilt, wenn die Blätter aller drei Flügelgruppen mit Öffnungen (R4) versehen sind.In the diagram in 8th becomes the stirring system according to the invention 1 compared with four other stirrers. Plotted is the probability over the log ₁₀ λ for a speed of 15 min ^-1 . When passing through a stirrer with two wing groups, each comprising two diametrically opposed rectangular leaves (R1), the fluid elements are stretched the least, the corresponding curve is located at the bottom of the diagram. When passing through a stirrer having three groups of wings, each comprising two diametrically opposed rectangular leaves, with the leaves of the upper wing group having openings (R2), the fluid elements are slightly more distended. If the leaves of the middle wing group are also provided with openings (R3), the expansion continues to increase. The same applies if the leaves of all three groups of wings are provided with openings (R4).

Eine deutliche Zunahme der Dehnung der Fluidelemente gegenüber dem Rührer R4 wird in überraschender Weise durch das erfindungsgemäße Rührsystem 1 erreicht. Die Kurve des Rührsystems 1 liegt oberhalb der Kurven für die anderen vier Rührsysteme.A significant increase in the elongation of the fluid elements with respect to the stirrer R4 is in a surprising manner by the stirring system according to the invention 1 reached. The curve of the stirring system 1 lies above the curves for the other four stirring systems.

Wird eine entspechende Betrachtung für eine Drehzahl von 30 min^–1 durchgeführt, erhält man das in 9 gezeigte Diagramm. Gegenüber der Darstellung in 8 werden in 9 statt der Betrachtung des Rührers R3 die Rührer R5 und R6 betrachtet. Der Rührer R6 entspricht dem Rührer R4 mit dem Unterschied, daß die Blätter aller drei Flügelgruppen keine Öffnungen aufweisen. Man erkennt, daß durch das Fehlen der Öffnungen die Dehnung der Fluidelemente deutlich abnimmt, die Kurve des Rührers R6 liegt signifikant unterhalb der des Rührers R4.If an appropriate consideration for a speed of 30 min ^{-1 is} performed, you get the in 9 shown diagram. Opposite the representation in 8th be in 9 instead of considering the stirrer R3, consider the stirrers R5 and R6. The stirrer R6 corresponds to the stirrer R4 with the difference that the leaves of all three wing groups have no openings. It can be seen that, due to the absence of the openings, the elongation of the fluid elements decreases markedly, the curve of the stirrer R6 lies significantly below that of the stirrer R4.

Bei den Rührern R2 bis R4 und R6 liegen die Blätter der drei Flügelgruppen nicht in derselben Ebene. Anders ist dies beim Rührer R5, welcher drei Flügelgruppen aufweist, deren jeweils zwei Blätter derart ausgerichtet sind, daß Blätter übereinander angeordneter Flügelgruppen sich aneinander anschließen. Dadurch wird die Dehnungswirkung des Rührsystems deutlich verschlechtert. Die Kurve für den Rührer R5 liegt unterhalb aller anderen Kurven.at the stirrers R2 to R4 and R6 are the leaves of the three wing groups not in the same plane. This is different with stirrer R5, which has three wing groups each having two leaves are aligned so that leaves one above the other arranged wing groups join each other. As a result, the expansion effect of the stirring system is significantly deteriorated. The curve for the stirrer R5 is below all other curves.

Im Unterschied zu den oben diskutierten Ergebnissen der Rührer ist die Dehnungswirkung des erfindungsgemäßen Rührsystems bei der Drehzahl 30 min^–1 wesentlich höher als die der übrigen Rührer. Die Anordnung eines Rührer und zumindest zweier Gruppen von Flügeln, wobei die Flügel jeweils zumindest ein Blatt umfassen, welches parallel zur Längsachse ausgerichtet ist, und zumindest eine Öffnung aufweisen, und wobei die zumindest zwei Gruppen von Flügeln am Schaft mit einem Abstand zueinander positionierbar sind, und mit zumindest einer Gruppe von Strombrechern, welche insbesondere zwischen zwei Gruppen von Flügeln positionierbar ist, bietet somit erhebliche Vorteile. Insbesondere ist die Dehnungswirkung dieses Rührsystems sehr hoch, wodurch eine effiziente Zerkleinerung von Fluidelementen und somit eine verbesserte Homogenisierung der Schmelze erreicht werden kann.In contrast to the results of the stirrers discussed above, the expansion effect of the stirring system according to the invention at the speed of 30 min ^{-1 is} significantly higher than that of the other stirrers. The arrangement of a stirrer and at least two groups of vanes, the vanes each comprising at least one blade aligned parallel to the longitudinal axis and having at least one opening, and wherein the at least two groups of vanes are positionable on the shaft at a distance from each other, and with at least one group of baffles, which in particular can be positioned between two groups of wings, thus offers considerable advantages. In particular, the expansion effect of this stirring system is very high, whereby an efficient comminution of fluid elements and thus improved homogenization of the melt can be achieved.

Claims

Stirring system ( 1 ) for glass melts with a stirrer, which has a shaft ( 10 ), which has a longitudinal axis ( 15 ), and at least two groups ( 20 . 30 ) of wings, the wings each having at least one leaf ( 22 . 32 ) which is parallel to the longitudinal axis ( 15 ), and at least one opening ( 25 . 35 ), and wherein the at least two groups ( 20 . 30 ) of wings on the shaft ( 10 ) are positionable with a distance to one another, and with at least one group ( 40 ) of stream breakers ( 45 ), which in particular between two groups of wings ( 20 . 30 ) is positionable.

Stirring system ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at least one group of wings ( 20 . 30 ) has at least two diametrically positionable wings.

Stirring system ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the leaves ( 22 . 32 ) at least one wing in at least one plane parallel to the longitudinal axis ( 15 ) are rectangular.

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one opening ( 25 . 35 ) in a sheet ( 22 . 32 ) is rectangular.

Stirring system ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the edges ( 51 . 52 . 53 . 54 ; 61 . 62 . 63 . 64 ) of the leaf ( 22 . 32 ) parallel to the edges ( 71 . 72 . 73 . 74 ; 81 . 82 . 83 . 84 ) of the opening ( 25 . 35 ).

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the opening ( 25 . 35 ) centric in the leaf ( 22 . 32 ) is positioned.

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the angle (α) between the radially extending side surfaces ( 41 . 42 ) of a power breaker ( 45 ) has a value in the range of 0 ° and 360 °.

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one group of current breakers ( 40 ) two diametrically positioned against each other Strombrecher ( 45 ) having.

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one current breaker ( 45 ) in a plane parallel to the longitudinal axis ( 15 ) is rectangular.

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least three groups of wings.

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least two groups of current breakers.

Stirring system ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the groups of wings and the groups of baffles alternate with respect to the longitudinal axis ( 15 ) are positionable.

The method of claim 15; characterized in that during homogenization, a distribution of the flow velocity in the radial direction ( 101 . 102 ) and in the circumferential direction ( 201 . 202 ), within which within the range of the stirring system ( 1 ) the flow direction in the radial direction ( 101 . 102 ) and in the circumferential direction ( 201 . 202 ) reverses at least once.