DE102006051049A1

DE102006051049A1 - Oxidationsgeschützte Behältnisse aus Iridium insbesondere für den kontinuierlichen Betrieb

Info

Publication number: DE102006051049A1
Application number: DE102006051049A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Leister; Hildegard Dr. Römer; Johannes Stinner; Stefan Bauer
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: WO2008052626A1; DE102006051049B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Oxidationsschutzes für Iridium umfassende und in der Glasherstellung zu verwendende Bauteile und eine Vorrichtung, welche zumindest abschnittsweise Iridium aufweist, zum Transportieren und/oder Konditionieren einer Glasschmelze. Für den Schutz des Iridiums wird die Schmelze selbst verwendet.

Description

Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Oxidationsschutzes für Iridium umfassende und in der Glasherstellung zu verwendende Bauteile und eine Vorrichtung zum Transportieren, Homogenisieren und/oder Konditionieren einer Glasschmelze, ohne das dabei neue Blasen gebildet werden.
Hintergrund der Erfindung
Für die Güte eines Glases, beispielsweise eines Displayglases, ist unter anderem die Abwesenheit von Gaseinschlüssen und Verfärbungen entscheidend. Weiterhin wird die Güte eines Glases auch durch dessen Homogenität und die Abwesenheit von Schlieren und Blasen bestimmt. Toxische oder zumindest gesundheits- bzw. ökologischbedenkliche Substanzen, wie beispielsweise Arsen oder Antimon im Glas sollten soweit als möglich vermindert oder sogar vermieden werden.
Der erste Prozessschritt in der Glasherstellung stellt das Einschmelzen der Ausgangssubstanz in einem Schmelztiegel dar. Um eine Höchstmaß an Homogenität und Blasenfreiheit zu erzielen, bedarf es gründlicher Durchmischung und Entgasung des Glasschmelze. Daher schließt sich grundsätzlich dem Einschmelzen nachfolgend eine Läuterung und Homogenisierung der Glasschmelze an. Wesentliches Ziel der Läuterung ist die physikalisch und chemisch in der Schmelze gebundenen Gase aus der Schmelze zu entfernen. In Abhängigkeit von der zu erzielenden Qualität kann eine Läuterung auch im Schmelztiegel erfolgen.
Nach der Läuterung ist die Glasschmelze im Idealfall blasenfrei. Während des Transports der Glasschmelze zu einem weiteren Verarbeitungsschritt sollte ein erneuter Eintrag an Blasen in die Glasschmelze oder die Neubildung von Blasen in der Glasschmelze vermieden werden, um eine unerwünschte Qualitätseinbuße zu vermeiden.
Für die Fertigung von Einrichtungen, welche in der Glasschmelzverarbeitung verwendet werden, wie beispielsweise Wannen, Rinnen, Tiegel, Behälter, Transportmittel und Werkzeuge werden vielfach Edelmetalle der Platingruppe, deren Legierungen, Kieselglas oder auch Feuerfestkeramiken verwendet.
Es ist bekannt, dass die Verwendung von Quarz oder Keramiken als Wandmaterial oder als Schmelzkontaktmaterial, beispielsweise einer Transporteinrichtung, zur Bildung von Blasen und/oder Schlieren in der Glasschmelze und letztendlich im Glasendprodukt führen kann. Die Schlieren haben im allgemeinen ihren Ursprung in Glasinhomogenitäten mit abweichenden optischen Werten.
Die Entstehung von Schlieren kann jedoch durch eine Verwendung von Metallen, wie zum Beispiel Platin oder Platinlegierungen, zum Bau oder zumindest zur Auskleidung der Bauteile im Schmelzkontaktbereich vermieden werden.
Platin ist jedoch zum einen teuer. Zum anderen haben Bauteile aus Platin oder Platinlegierungen auch den Nachteil, dass, aufgrund der Korrosivität der Glasschmelze, geringe Mengen Platin oder andere Legierungsbestandteile in die Schmelze eingetragen werden, welche sowohl in ionischer Form als auch fein verteilt in elementarer Form letztendlich im Glasendprodukt vorliegen. Der Eintrag an ionischem oder elementarem Platin in die Glasschmelze führt je nach Konzentration und Teilchengröße im Glasendprodukt zu einer unerwünschten Färbung und einer verminderten Transmission im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung.
Darüber hinaus ist es bekannt, dass es zur Bildung von Blasen, insbesondere Sauerstoffblasen, an der Kontaktfläche des Platins mit der Schmelze kommt. Somit kommt es in der Transportvorrichtung nach der eigentlichen Läuterung des Glases zu einer Neubildung von Blasen und entsprechend zu einem unerwünschten Neu-Blaseneintrag in die bereits geläuterte Glasschmelze.
Bekannt aus verschiedenen Patentschriften sind auch Gefäße und Anlagen, die als Kontaktmaterial zu einer aufzubewahrenden Schmelze Iridium oder Iridiumlegierungen verwenden. Iridium und auch zum Teil Iridiumlegierungen weisen gegenüber den üblicherweise als Kontaktmaterial für Schmelzen verwendeten Edel- oder Refraktärmetallen, wie beispielsweise Au, Pt, Rh, Pd, Ru, Os, W oder Mo, einige deutliche Vorteile auf.
So ist Iridium beispielsweise durch seinen Schmelzpunkt von etwa 2450°C deutlich höher thermisch belastbar als im wesentlichen alle Edelmetalle und auch die meisten der Refraktärmetalle. Des weiteren besitzen Bauteile aus Iridium oder auch Iridiumlegierungen eine hohe mechanische Stabilität, die weit über der anderer Edelmetalle liegt. Zudem weist Iridium bei gleicher Temperatur eine wesentlich höhere Korrosionsstabilität als im wesentlichen alle anderen Edel- oder Refraktärmetalle auf. Damit stellt Iridium ein geeignetes Kontaktmaterial für Glasschmelzen im Hochtemperaturbereich, insbesondere in einem Temperaturbereich von bis zu etwa 2200°C, dar.
Daher wird bzw. werden Iridium oder Iridiumlegierungen aktuell für Bauteile verwendet, wenn keine Verunreinigungen durch Korrosion der Bauteile in die Glasschmelze gelangen dürfen, wie in der DE 1906717 beschrieben oder die ausgezeichneten mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften des Iridiums oder der Iridiumbasislegierungen bei hohen Temperaturen, insbesondere größer als 1600°C, beispielsweise in einem Glasschmelzofen notwendig sind, wie beispielsweise in der JP 02022132 A beschrieben.
Jedoch besitzt Iridium auch einige Nachteile, welche seine allgemeine und umfassende Verwendung als Kontaktmaterial für Glasschmelzen einschränken. Insbesondere seine Unbeständigkeit gegenüber Sauerstoff bei hohen Temperaturen, bei größer als etwa 1000°C, unter Bildung von flüchtigen Oxiden bildet dabei das Haupthindernis. So gut somit Behältnisse auf Ihrer Innenseite durch den Kontakt mit der aufzubewahrenden Schmelze vor einer Oxidation durch Sauerstoff geschützt sind, so problematisch ist der dauerhafte Schutz vor Oxidation auf der schmelzabgewandten Außenseite.
Mit dem Oxidationsschutz von Behältnissen aus Iridium oder Iridiumlegierungen beschäftigen sich viele Patentschriften. So werden in den Schriften DE 1906717 , JP 02022132 A und WO 2005/007589 A1 für die Außenseite der Behältnisse aus Iridium oxidationsstabile Schutzschichten aus Rh, Pt, Pd, Ru, Al₂O₃, CaO, CeO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃, MgO, SiO₂, HfO₂, ThO₂, ZrO₂, Mullit, Zirkon und/oder Spinell vorgeschlagen.
Schutzschichten, wie die vorgeschlagenen, können in intaktem Zustand die Anforderungen an den Schutz vor Sauerstoff erfüllen. Jedoch ist die zeitliche Stabilität solcher Beschichtungen begrenzt. So diffundieren sämtliche Edelmetalle ineinander. Das führt nach und nach zu einer Abschwächung der Schutzwirkung. Aufgebrachte oxidische Schutzschichten platzen nach und nach ab. Vor allem bei Temperaturwechseln aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten werden solche Schutzschichten leicht beschädigt.
Weitere Patentschriften, wie beispielsweise die JP 2002167674 A , beschreiben spezielle Sandwichstrukturen, welche einerseits den Schmelzkontakt durch Iridium andererseits aber durch ihren schichtartigen Aufbau und die Verwendung von Ir/Pt-Legierungen eine langandauernde Oxidationsstabilität der Außenseite gewährleisten sollen. Die mechanische Stabilität solcher Sandwichaufbauten ist aber weniger gut als die von reinem Iridium. Zudem sind solche Strukturen aufgrund ihrer Komplexität aufwendig herzustellen und daher teuer.
Die Verwendung von reinen Refraktärmetallen, welche lediglich an der Schmelzkontaktfläche mit Iridium beschichtet sind, ist beispielsweise in der US 6632086 B1 beschrieben. Hier ist die mechanische Stabilität aufgrund der Verwendung von Refraktärmetallen gut. Die Langzeitstabilität der lediglich dünnen Iridiumschicht ist jedoch ausgesprochen begrenzt. Eine, wie auch immer aufgebrachte, Iridiumschicht besitzt im Gegensatz zu Vollmaterial in der Regel auch nicht die hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber korrosiven Schmelzen.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile des Standes des Technik vermindern.
Dies umfasst dabei insbesondere das Ziel, in der Glasschmelze die Neubildung von Blasen, vorzugsweise die Neubildung von Sauerstoffblasen, nach der Läuterung, zumindest zu reduzieren.
Insbesondere sollen das Verfahren und die Vorrichtung einen wirksamen Schutz für Iridium umfassende Bauteile vor einer Oxidation durch den Luftsauerstoff in den für Iridium kritischen Temperaturbereichen gewährleisten.
Ferner sollen das Verfahren und die Vorrichtung wirtschaftlich sinnvoll und kostengünstig anwendbar sein.
Dies umfasst dabei insbesondere das Ziel, die vorliegende Erfindung in bereits im Betrieb befindliche Anlagen nachträglich einbauen zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe bereits durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
In einer ersten Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum vorzugsweise kontinuierlichen Transportieren und/oder Konditionieren einer Glasschmelze, umfassend eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze definierende erste Anordnung. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Anordnung wenigstens eine Wand oder eine Begrenzung angeordnet ist, welche zumindest abschnittsweise Iridium umfasst und sowohl eine einem Außenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts der Wand als auch eine einem Innenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts der Wand zumindest bereichsweise eine Schmelzkontaktfläche aufweisen. Die Vorrichtung ist dabei insbesondere zum Ausführen des erfindungsgemäßen und nachfolgend beschriebenen Verfahrens geeignet. Unter der Konditionierung einer Glasschmelze wird beispielsweise verstanden, die Temperatur der Schmelze schnell und möglichst präzise einzustellen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt zudem auch ein Verfahren zum Erzeugen eines Oxidationsschutzes für eine Iridium umfassende Wand oder ein Bauteil, wobei eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze definierende erste Anordnung bereitgestellt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in oder innerhalb der ersten Anordnung wenigstens eine zumindest abschnittsweise Iridium umfassende Wand angeordnet wird und sowohl eine dem Außenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts der Wand als auch eine dem Innenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts der Wand zumindest bereichsweise mit der Glasschmelze bedeckt oder eingehüllt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise zur Ausführung auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet.
Die vorliegende Erfindung beansprucht eine weitere Vorrichtung zum, vorzugsweise kontinuierlichen, Transportieren, Homogenisieren und/oder Konditionieren einer Glasschmelze, umfassend eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze definierende erste Anordnung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass in der ersten Anordnung wenigstens eine Wand, welche zumindest abschnittsweise Iridium umfasst, als Verkleidung zumindest eines Abschnitts einer Innenseite der ersten Anordnung angeordnet ist und wenigstens eine einem Innenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts der Wand zumindest bereichsweise eine Schmelzkontaktfläche aufweist. In einer Ausführungsform weist die dem Außenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts der Wand zumindest bereichsweise eine Schmelzkontaktfläche auf.
Darüber hinaus beansprucht die vorliegende Erfindung noch ein weiteres Verfahren zum Erzeugen eines Oxidationsschutzes für eine Iridium umfassende Wand, wobei eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze definierende erste Anordnung bereitgestellt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Anordnung wenigstens eine zumindest abschnittsweise Iridium umfassende Wand angeordnet wird, welche zumindest einen Abschnitt einer Innenseite der ersten Anordnung verkleidet und die dem Innenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts der Wand zumindest bereichsweise mit der Glasschmelze bedeckt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Ausführung auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet.
Als eine Wand im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird dabei nicht nur eine seitliche Begrenzung oder eine Seitenwand verstanden sondern auch ein Boden und/oder eine Decke. Unter der beschriebenen Glasschmelze wird auch eine Schmelze verstanden, welche letztendlich nicht zur Herstellung eines Glases sondern auch zur Herstellung einer Glaskeramik verwendet wird. Der Iridium umfassende Abschnitt ist insbesondere keine, beispielsweise mittels eines Abscheideverfahrens, aufgebrachte Schicht.
Dabei ist die Wand in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Bestandteil einer einen Raum zur Aufnahme der Glasschmelze definierenden zweiten Anordnung, welche in oder innerhalb der ersten Anordnung positioniert oder angeordnet ist. Sowohl die erste Anordnung als auch die zweite Anordnung können dabei beispielsweise in Form einer Wanne, einer nach oben geschlossenen Rinne, eines Behälters oder einer Röhre ausgebildet sein. In einer Ausführungsform gestaltet oder bildet die genannte Wand vollständig oder im wesentlichen vollständig die den Raum zur Aufnahme der Glasschmelze definierende zweite Anordnung. In einer weiteren Ausführungsform ist oder wird sogar die Wand und/oder die zweite Anordnung im wesentlichen vollständig oder vollständig durch den Iridium umfassenden Abschnitt gebildet.
In einer Ausführungsform ist die zweite Anordnung zumindest abschnittsweise von der ersten Anordnung beabstandet. Durch diese Beabstandung bildet sich in den betreffenden Bereichen zwischen der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung zumindest abschnittsweise ein Zwischenraum aus. Um eine mögliche Oxidation des Iridium umfassenden Abschnitts der Anlage zu vermeiden, ist der Zwischenraum in einer Ausführungsform mit der Glasschmelze füllbar. Während des Betriebs der Anlage ist der Zwischenraum zumindest abschnittsweise oder vollständig mit der Glasschmelze gefüllt.
Somit weisen sowohl die dem Außenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite der zweiten Anordnung als auch die gegenüberliegende Seite, d. h. die dem Innenraum der ersten Anordnung zugewandte Seite der zweiten Anordnung, zumindest bereichsweise eine Schmelzkontaktfläche auf. Unter einer Schmelzkontaktfläche wird die Oberfläche eines Bauteils oder einer Wand verstanden, welche mit der Schmelze oder Glasschmelze in Kontakt steht oder kommt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Glasschmelze in zumindest einen ersten Volumenstrom, den sogenannten Hauptstrom, und einen zweiten Volumenstrom, den sogenannten Nebenstrom, aufgeteilt. Die Aufteilung in den ersten und den zweiten Volumenstrom erfolgt dabei in einem Verhältnis zweiter Volumenstrom zu erstem Volumenstrom von etwa 0,0001 zu 0,5 oder bevorzugt von etwa 0,001 zu 0,2. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Aufteilung in einem Verhältnis von etwa 0,01 zu 0,1.
Der erste Volumenstrom befindet sich in dem durch die zweite Anordnung definierten Raum. Dabei wird in einer Ausführungsform der erste Volumenstrom in den durch die zweite Anordnung definierten Raum geführt oder gelenkt. Vorzugsweise werden oder sind die Innenwände der zweiten Anordnung im wesentlichen vollständig durch die Schmelze bedeckt. Sofern die Innenseite der zweiten Anordnung im wesentlichen vollständig bedeckt ist, stellt diese somit im wesentlichen vollständig eine Schmelzkontaktfläche dar. Der erste Volumenstrom wird den nachfolgenden Verarbeitungsschritten oder den weiterverarbeitenden Verfahrensschritten zugeführt.
Der zweite Volumenstrom wird dagegen in den durch die ersten und die zweite Anordnung gebildeten Zwischenraum geführt, wobei vorzugsweise die Außenseite der zweiten Anordnung im wesentlichen vollständig bedeckt wird und somit im wesentlichen vollständig eine Schmelzkontaktfläche darstellt. Dieser zweite Volumenstrom stellt somit alleine und/oder in Verbindung mit den Wänden der ersten Anordnung den Schutz oder die Hülle der Außenseite der zweiten Anordnung, insbesondere des Iridium umfassenden Abschnitts der zweiten Anordnung, bereit. Folglich stellt in dieser Ausführungsform die Schmelze selbst sowohl für die Innenseite als auch die Außenseite des Iridium umfassenden Abschnitts einen wirksamen Schutz oder eine Schutzhülle bereit.
Die vorliegende Erfindung kann dabei ein statisches und/oder ein dynamisches System beinhalten. In einem statischen System wird der genannte Zwischenraum im wesentlichen nur einmalig, beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Anlage, gefüllt. Nachdem der Zwischenraum gefüllt ist, verbleibt der zweite Volumenstrom im wesentlichen im Stillstand. Um das Einfließen nicht zu behindern, können entsprechende Öffnungen eingebracht sein, um ein Entweichen der in dem Zwischenraum vorhandenen Luft zu ermöglichen.
In der dynamischen Ausführungsform wird die Glasschmelze vorzugsweise kontinuierlich aufgeteilt und entsprechend auch der zweite Volumenstrom dem Zwischenraum vorzugsweise kontinuierlich zu- und abgeführt. Da dieser zweite Volumenstrom in Kontakt mit den Wänden der ersten Anordnung kommt und dadurch, je nach Materialeigenschaft der Wand mit unerwünschten Bestandteilen, verunreinigt werden kann, wird dieser nicht den nachfolgenden Verfahrensschritten zugeführt. Eine weitere Verwendung des zweiten Volumenstroms in weiteren oder anderen Anwendungen mit geringeren qualitativen Anforderungen ist jedoch möglich. Weiterhin kann der genannte Nebenstrom auch einen eigenen Kreislauf bilden.
Um eine mögliche Oxidation des Iridium umfassenden Abschnitts der Anlage zu vermeiden, ist in einer weiteren Ausführungsform in dem Zwischenraum zumindest abschnittsweise eine definierte Atmosphäre anlegbar oder angelegt. Die definierte Atmosphäre wird mittels eines Fluids, insbesondere eines Gases, vorzugsweise Stickstoff, eines Edelgases, vorzugsweise Argon oder Helium und/oder eines Formiergases, vorzugsweise Formiergas (95/5) oder (90/10) erzeugt. Diese definierte Atmosphäre bildet eine Art fluiden, vorzugsweise gasförmigen, Vorhang, welcher dynamisch oder statisch ausgebildet sein kann.
Als Ergänzung oder als Alternative liegt die zweite Anordnung zumindest abschnittsweise an der ersten Anordnung an. Die erste Anordnung und die zweite Anordnung besitzen somit aneinander liegende Stirn- oder Grenzflächen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Teil der zweiten Anordnung, welcher sich insbesondere entlang der Breite und/oder der Länge der zweiten Anordnung erstreckt, derart bemessen, so dass dieser Teil bei Raumtemperatur mit einem entsprechenden Teil der ersten Anordnung. eine Art Spielpassung oder eine Art Übermaßpassung bildet. Im Detail wird die Spielpassung oder Übermaßpassung zwischen der Außenseite der Wände der zweiten Anordnung und der Innenseite der Wände der ersten Anordnung gebildet. Ein Zustand bei Raumtemperatur liegt beispielsweise im initialen Zustand, d. h. beim Einbau der zweiten Anordnung und somit vor der Inbetriebnahme der Anlage, vor.
Bei einer Spielpassung ist der Teil der zweiten Anordnung mit Spiel innerhalb der ersten Anordnung angeordnet, leicht einzuschieben und/oder gerade noch verschiebbar ohne geklemmt zu sein. Bei einer Übermaßpassung sind die genannten Teil unter leichtem Druck ineinander fügbar, nicht ohne erheblichen Kraftaufwand gegeneinander verschiebbar und/oder wieder ausbaubar. In beiden Fällen liegt somit zwischen dem genannten Teil der zweiten Anordnung und dem genannten Teil der ersten Anordnung oder zwischen der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung bei Raumtemperatur, insbesondere im initialen Zustand der Anlage, keine stoffschlüssige Verbindung vor.
Bei Betriebstemperatur, insbesondere in einem kritischen Temperaturbereich für Iridium, dehnt sich das entsprechende Teil der zweiten Anordnung aus und liegt derart an dem entsprechenden Teil der ersten Anordnung an, so dass zwischen der Außenseite des Teils der zweiten Anordnung und der Innenseite des entsprechenden Teils der ersten Anordnung kein Spalt oder im wesentlichen kein Spalt mehr ausgebildet ist.
Dabei kann die Außenseite des Teils der zweiten Anordnung und die Innenseite des entsprechenden Teils der ersten Anordnung gasdicht, insbesondere in einem Verbund, aneinanderliegen, so dass eine Oxidation des Iridium umfassenden Abschnitts durch den Luftsauerstoff ausgeschlossen werden kann. Sofern ein Verbund vorliegt, kann dieser auch als ein stoffschlüssiger Verbund vorliegen, der bei einer beispielsweise nach der Inbetriebnahme erfolgten Abkühlung, zum Beispiel auf Raumtemperatur, weiterhin vorliegt.
In dieser Ausführungsform stellt die Wand der ersten Anordnung oder die erste Anordnung einen Schutz oder eine Schutzhülle für die Außenseite des Iridium umfassenden Abschnitts der zweiten Anordnung bereit, während für die Innenseite des Iridium umfassenden Abschnitts der zweiten Anordnung die Schmelze selbst einen wirksamen Schutz oder eine Schutzhülle bereitstellt.
Sofern die Außenseite des Teils der zweiten Anordnung und die Innenseite des entsprechenden Teils der ersten Anordnung oder die aneinanderliegenden Stirnfläche der ersten und der zweiten Anordnung nicht gasdicht aneinanderliegen und eine Oxidation des Iridium umfassenden Abschnitts möglich ist, so kann zwischen die Stirnflächen eine definierte Atmosphäre erzeugt oder eingeleitet werden. Diese definierte Atmosphäre bildet eine Art fluiden, vorzugsweise gasförmigen, Vorhang, welcher dynamisch oder statisch ausgebildet sein kann. Zu den Bestandteilen einer solchen definierten Atmosphäre sei auf die vorstehenden Textpassagen verwiesen.
Der Iridium umfassende Abschnitt weist einen Anteil an Iridium von etwa 50 Gew.% bis 100 Gew.%, bevorzugt von etwa 90 Gew.% bis etwa 100 Gew.%, besonders bevorzugt von größer als etwa 99 Gew.% bis 100% Gew.% (Gewichtsprozent) auf. Somit liegt der Iridium umfassende Abschnitt je nach seiner Zusammensetzung als Iridium oder als Iridiumlegierung vor. Es sei darauf hingewiesen, dass selbst reines Iridium noch weitere Bestandteile als Verunreinigungen aufweisen kann. Liegt der Iridium umfassende Abschnitt als Legierung vor, so weist dieser beispielsweise zumindest noch Platin, Rhodium, Palladium und/oder Zirkonium oder wenigstens zwei dieser Elemente als weitere Bestandteile auf. Die hier genannten Bestandteile sind beispielhaft zu verstehen und beschränken sich keinesfalls auf die genannte Auswahl. Gemäß der Erfindung weist der Iridium umfassende Abschnitt eine Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 10 mm, bevorzugt von etwa 0,2 mm bis etwa 5 mm, besonders bevorzugt von etwa 0,3 mm bis etwa 1 mm auf.
Auf der einen Seite wird durch das Einhüllen oder Verkapseln des Iridium umfassenden Abschnitts ein Kontakt des Iridiums mit der Umgebung, insbesondere mit dem Luftsauerstoff der Atmosphäre verhindert, so dass insbesondere sogar bei hohen Temperaturen, siehe dazu nachfolgend, eine Stabilität des Iridiums oder des Iridium umfassenden Abschnitts gewährleistet werden kann.
Auf der anderen Seite ist bei der Verwendung von Iridium als wesentlicher Bestandteil der Schmelzkontaktfläche oder als Bestandteil der Verkleidung der ersten Anordnung, die Neubildung von Blasen nach der Läuterung an der Wand der Vorrichtung zum Transportieren und/oder Konditionieren, insbesondere im Vergleich zu Platin oder Platinlegierungen, zumindest reduziert. In einem Erklärungsansatz wird dieser Effekt auf eine hemmende Wirkung des Iridiums hinsichtlich der Diffusion von Wasserstoff zurückgeführt.
Zudem ist die Bildung von Schlieren durch die metallische Oberfläche der Schmelzkontaktfläche oder der Verkleidung, insbesondere im Gegensatz zu einer aus Quarz oder Keramik aufgebauten Schmelzkontaktfläche, zumindest reduziert.
Neben der höheren thermischen Belastbarkeit weist bzw. weisen Iridium oder Iridium-Legierungen ferner noch eine wesentlich höhere chemische Beständigkeit gegenüber Glasschmelzen auf als Platin oder Platin-Legierungen. In vorteilhafter Weise ist selbst bei hohen Temperaturen der Angriff der Glasschmelzen auf das Metall äußerst gering. Zudem hat im Glas gelöstes Iridium keinen wesentlichen färbenden Einfluss im sichtbaren Wellenlängenbereich und bewirkt somit keine wesentliche Verfärbung der Gläser.
In einer Ausführungsform stellt im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Iridium umfassenden Abschnitts, insbesondere der zweiten Anordnung, eine Schmelzkontaktfläche dar oder ist eine Schmelzkontaktfläche und steht vorzugsweise mit der Umgebung nicht in Kontakt.
In einer bevorzugten Ausführungsform stellt im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Iridium umfassenden Abschnitts eine Schmelzkontaktfläche für Glasschmelzen in für das Iridium temperaturkritischen Bereichen dar. Der kritische Temperaturbereich liegt für Iridium bei einer Temperatur von größer 1000°C, da es ab dieser Temperatur nicht mehr oxidationsstabil gegenüber Sauerstoff ist. Solche Temperaturen oder Temperaturbereiche sind, in Abhängigkeit von der zu verarbeitenden Glasschmelze, unter anderem insbesondere auch beim Transportieren, Homogenisieren und/oder Konditionieren einer Glasschmelze von Relevanz.
Der Temperaturbereich einer mit der vorliegenden Erfindung zu verarbeitenden Glasschmelze definiert sich vorliegend über die zu erzielende Viskosität der Glasschmelze. Die Viskosität liegt in einem Bereich von etwa 10⁸ dPas bis etwa 10¹ dPas, bevorzugt von etwa 10⁴ dPas bis etwa 10² dPas. Die bevorzugte Viskosität liegt für ein Displayglas, wie beispielsweise das AF37, in einem Temperaturbereich von etwa 1300°C bis etwa 1700°C.
Je nach Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Halterung der zweiten Anordnung durch eine Montage oder Fixierung an der ersten Anordnung. Sofern jedoch die zweite Anordnung nicht durch die erste Anordnung getragen oder gehalten werden kann oder soll, erfolgt die Befestigung der ersten Anordnung an dritte, insbesondere nicht mit der Schmelze in Kontakt stehende, Bauteile. Bei der Ausführung dieses Übergangsbereichs sollte dabei beachtet werden, dass sowohl eine Oxidation von Iridium durch den Luftsauerstoff als auch eine Kontamination der Schmelze durch das Material des Übergangsbereiches vermieden werden.
Um eine Beeinträchtigung dieses Übergangsbereichs oder der Glasschmelze selbst zu vermeiden, ist die zweite Anordnung, insbesondere der Iridium umfassende Abschnitt der zweiten Anordnung, zumindest abschnittsweise, insbesondere in dem Übergangsbereich zur umgebenden Atmosphäre, kühlbar oder gekühlt ausgestaltet. Dadurch soll die Temperatur in diesem Bereich auf einen unkritischen Wert für Iridium von unter etwa 1000°C gehalten werden. In einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Anordnung, insbesondere der Iridium umfassende Abschnitt der zweiten Anordnung, zumindest bereichsweise, insbesondere in dem Übergangsbereich zur umgebenden Atmosphäre, derart kühlbar ausgestaltet oder gekühlt, so dass sich eine Skullkruste auf der Oberfläche des gekühlten Bereichs der zweiten Anordnung ausbildet. Diese Skullkruste bildet eine Schutzhülle aus erstarrter Schmelze und somit aus arteigenenem Material, wodurch eine Kontamination der Schmelze vermieden wird. Entsprechend können für den Übergangsbereich auch andere Materialien verwenden werden, da diese nicht in Kontakt mit der Schmelze treten. In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Anordnung zumindest bereichsweise, insbesondere in dem Übergangsbereich zur umgebenden Atmosphäre, einen verringerten Anteil an Iridium, insbesondere gegenüber dem Iridium umfassenden Abschnitt der zweiten Anordnung, auf, so dass dieser Übergangsbereich oxidationsstabil, insbesondere gegenüber dem Luftsauerstoff, ist. Der Übergangsbereich weist dabei einen Anteil an Iridium von weniger als etwa 50 Gew.%, bevorzugt von weniger als etwa 30 Gew.%, besonders bevorzugt von weniger als etwa 10% Gew.% auf.
Die erste Anordnung oder die Wand der ersten Anordnung umfasst ein feuerfestes Material, vorzugsweise eine Feuerfestkeramik, wie beispielsweise Quarzal, und/oder Kieselglas. Unter einem feuerfesten Material wird dabei insbesondere ein Material verstanden, welches eine mit Iridium oder einer Iridiumlegierung zumindest vergleichbare oder sogar höhere Temperaturstabilität aufweist. Ein Quarzal ist eine siliziumreiche Keramik. Die erste Anordnung oder die Wand der ersten Anordnung umfasst dabei zumindest SiO₂, CaO, CeO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃, MgO, HfO₂, ThO_2r ZrO₂ und/oder TiO₂ oder eine Mischung oder eine Verbindung von zumindest zwei der genannten Oxide.
Der Anlage, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt ist bzw. sind, insbesondere der ersten und/oder der zweiten Anordnung, kann eine Entnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Homogenisierungseinrichtung, nachgeschaltet sein. Als Materialien umfasst die Entnahmeeinrichtung Metall, Edelmetall, Keramik und/oder Glas. Zudem kann der Anlage, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt ist bzw. sind, insbesondere der ersten und/oder der zweiten Anordnung, eine Einschmelzeinrichtung und/oder eine Läutereinrichtung vor- oder nachgeschaltet sein. Mögliche Materialien für die Einschmelz- oder die Läutereinrichtung umfassen ebenso Metall, Edelmetall, Keramik und/oder Glas.
Die zweite Anordnung, insbesondere der Iridium umfassende Abschnitt, und/oder die Schmelze wird konduktiv, vorzugsweise mittels direkter Widerstandsbeheizung, beheizt. Als Alternative oder als Ergänzung der konduktiven Beheizung wird die zweite Anordnung, insbesondere der Iridium umfassende Abschnitt, und/oder die Schmelze induktiv beheizt. Weiterhin als Alternative oder als Ergänzung zu den beiden vorstehend benannten Beheizungen wird die zweite Anordnung, insbesondere der Iridium umfassende Abschnitt, und/oder die Schmelze mittels Strahlung beheizt.
Sofern nicht ausdrücklich Vorrichtungsmerkmale angegeben sind, entsprechen die genannten Verfahrensmerkmale ebenso Mitteln, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet oder geeignet sind.
Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind insbesondere geeignet zum Herstellen oder Verarbeiten von Gläsern wie z. B. Borat- und Lanthanboratgläser, Phosphatgläser, Schwermetall-Phosphatgläser, Fluorid-Phosphatgläser, Fluoridgläser, Aluminatgläser, aber auch Borosilkatgläser, Zinksilikatgläser, Aluminosilikatgläsern, Alumoborosilikatgläser, bismuth-, und germaniumhaltigen Gläsern oder Gläsern mit niedrigem Gehalt an polyvalenten Ionen, insbesondere mit einem Ionenanteil unter 0,01 Gew.-%. Anwendungen finden die genannten Gläser beispielsweise in optischen Abbildungs- und Belichtungssystemen, optischen Systemen zur Datenübertragung, optischen Systemen zur Datenspeicherung, optischen Filtersystemen, Systemen zur Lichtübertragung und/oder Displayanwendungen, in optischen Glaselementen. Die hier genannten Gläser und Anwendungen sind beispielhaft zu verstehen und beschränken sich keinesfalls auf die genannte Auswahl.
Weiterhin liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein Glas, vorzugsweise ein Display-Glas, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oder mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbar, insbesondere hergestellt, ist.
Das vorstehend genannte Glas zeichnet sich dadurch aus, dass der Einfluß von möglichen Blaseneinschlüssen vermindert ist, welche beispielsweise bei der Verwendung von Platin als Hauptbestandteil eines Systems zum Transportieren, Homogenisieren und/oder Konditionieren auftreten können. Vorzugsweise weist das Glas keine Blasen mit einem Blasendurchmesser von größer als etwa 50 μm, bevorzugt von größer als 25 μm, besonders bevorzugt von größer als 10 μm auf. Der Blaseneinschluß wird beispielsweise mittels einer visuellen Untersuchung festgestellt. Dabei wird das Glas mit einer Unterseite auf einem schwarzen Untergrund plaziert und von der Seite beleuchtet. Von Oberseite des Glases in Richtung des schwarzen Untergrundes wird das Glas betrachtet. Die Blasen werden als helle Punkte sichtbar. Die Größe der Blasen wird mittels einer Skala unter einem Mikroskop bestimmt. Der Blasendurchmesser im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als Durchmesser einer als kugelförmig angenommenen Blase bestimmt werden. Auch die längste Erstreckung der Blase kann zur Bestimmung des Blasendurchmessers herangezogen werden.
Neben einer verbesserten Blasenqualität zeichnen sich die gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens oder mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Gläser durch keinen oder zumindest einen verminderten Eintrag an toxischen oder gesundheits- oder ökologischbedenklicher Substanzen oder an unerwünschten färbenden Substanzen, wie beispielsweise elementarem oder ionischem Platin, aus. Im wesentlichen haben die vorstehend genannten Substanzen ihren Ursprung in der Verwendung entsprechender Läutermittel und/oder unter Umständen auch in einem Eintrag durch das Wandmaterial, welche in Kontakt mit der Schmelze steht. Demnach weisen die Gläser einen Eintrag oder Anteil an Arsen von weniger als 0,3 Gew.%, bevorzugt von weniger als 0,03 Gew.%, besonders bevorzugt von weniger als 0,005 Gew.%, einen Eintrag oder Anteil an Blei von weniger als 0,1 Gew.%, bevorzugt von weniger als 0,01 Gew.%, besonders bevorzugt von weniger als 0,005 Gew.% und/oder einen Eintrag oder Anteil an Antimon von weniger als 0,5 Gew.%, bevorzugt von weniger als 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt von weniger als 0,025 Gew.% (Gewichtsprozent) auf. Darüber zeichnet sich das Glas durch einen Anteil an Platin von weniger als etwa 50 ppm, bevorzugt von weniger als etwa 20 ppm, besonders bevorzugt von weniger als etwa 10 ppm aus.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen beschrieben, wobei die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar sind. Hierzu wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Dazu beziehen sich die gleichen Bezugszeichen in den einzelnen Zeichnungen auf gleiche Teile.
1 zeigt beispielhaft einzelne Prozessschritte oder Prozessvorrichtungen in der Glasherstellung.
2.a zeigt beispielhaft den schematischen Querschnitt eines Iridiumsystems mit geschlossener Schmelzoberfläche des Hauptstroms und indirekter Strahlungsheizung.
2.b zeigt eine Schnittdarstellung des Iridiumsystems aus 2.a entlang der Schnittlinie S.
3.a zeigt beispielhaft den schematischen Querschnitt eines Iridiumsystems mit geschlossener Schmelzoberfläche des Hauptstroms und direkter induktiver Beheizung.
3.b zeigt eine Schnittdarstellung des Iridiumsystems aus 3.a entlang der Schnittlinie S.
4.a zeigt beispielhaft den schematischen Querschnitt eines weiteren Iridiumsystems mit offener Schmelzoberfläche des Hauptstroms und indirekter Strahlungsheizung.
4.b zeigt eine Schnittdarstellung des Iridiumsystems aus 4.a entlang der Schnittlinie S.
5.a zeigt beispielhaft den schematischen Querschnitt eines weiteren Iridiumsystems mit geschlossener Schmelzoberfläche des Hauptstroms und direkter induktiver Beheizung.
5.b zeigt eine Schnittdarstellung des Iridiumsystems aus 5.a entlang der Schnittlinie S.
6.a zeigt beispielhaft einen schematischen Querschnitt eines Iridiumsystems mit definierter Atmosphäre.
6.b zeigt eine Schnittdarstellung des Iridiumsystems aus 6.a entlang der Schnittlinie S.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt beispielhaft einen Ausschnitt einzelner Prozessschritte in der Glasherstellung und entsprechende Prozesseinrichtungen zum Schmelzen, Transportieren, Läutern, Homogenisieren und/oder Konditionieren einer Schmelze 1, vorzugsweise einer Glasschmelze 1 oder einer Glaskeramikschmelze. Es ist ein schematischer Querschnitt eines Iridiumsystems mit offener Schmelzoberfläche des Hauptstroms der Glasschmelze und Strahlungsbeheizung dargestellt.
Der erste Prozessschritt in der Glasherstellung stellt das Einschmelzen der Ausgangssubstanz, des sogenannten Gemenges, in einem Schmelztiegel 2 dar. Um eine Höchstmaß an Homogenität und Blasenfreiheit zu erzielen schließt sich im allgemeinen dem Einschmelzen nachfolgend die Läuterung der Glasschmelze 1 an. Dies kann in einem getrennten Behälter erfolgen oder auch in dem Schmelztiegel 2 selbst. Ein wesentliches Ziel der Läuterung ist die physikalisch und chemisch in der Schmelze gebundenen Gase aus der Schmelze 1 zu entfernen. Nach Abschluss der Läuterung soll eine Neubildung von Blasen in der Schmelze zumindest reduziert oder verhindert werden. Dem Schmelztiegel 2 und/oder der Läutereinrichtung 2 schließt sich je nach Ausführungsform eine Läuter- und/oder Konditionier- und/oder Transporteinrichtung 3 an, über welche die Glasschmelze 1 einer Homogenisierungseinrichtung 4 und letztendlich einem Speiser 5 zugeführt wird. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft an einem Schmelztiegel 2 und einer Läutereinrichtung 2 und an einer Konditionier- und/oder Transporteinrichtung 3 illustriert.
Im weiteren zeigen die 2.a bis 6.b jeweils einen detaillierten Ausschnitt der in 1 dargestellten Anlage in verschiedenen Ausführungsformen. Die Wände eines Bauteils 20, 30 sind je nach Ausführungsform als Seitenwände 21, 31, Boden 22, 32 und/oder Decke 23, 33 ausgestaltet. Die erste Anordnung 20 und die zweite Anordnung 30 zur Aufnahme der Glasschmelze 1 erstrecken sich in 1 über den Einschmelz- und Läuterbereich 2, den Transport- und/oder Konditionierbereich 3 und den Homogenisierungsbereich 4.
Die erste Anordnung 20 zur Aufnahme einer Schmelze 1 wird im Einschmelz- und Konditionierbereich 2 durch die seitlichen Wände 21 und den Boden 22 des Schmelztiegels 2 und der Läutereinrichtung 2, im Transport- und/oder Konditionierbereich 3 durch die nicht sichtbaren seitlichen Wände 21 und den Boden 22 der Transport- und/oder Konditioniereinrichtung 3 und im Homogenisierungsbereich 4 durch die seitlichen Wände 21 und den Boden 22 der Homogenisierungseinrichtung 4 gebildet. Je nach Ausführungsform kann bzw. können die erste Anordnung 20 und die zweite Anordnung 30 zudem noch eine Decke 23, 33 aufweisen. Die erste Anordnung 20, insbesondere die Wände 21, der Boden 22 und/oder die Decke 23 der ersten Anordnung 20, wird bzw. werden durch feuerfeste Materialien 8 gebildet. Entsprechend wird die erste Anordnung 20 nachfolgend auch als Feuerfestbauteil 20 bezeichnet.
Die in den 2.a, 2.b. 4.a und 4.b dargestellte Schmelze 1 besitzt eine, insbesondere gegenüber der Umgebung, offene Schmelzoberfläche und steht in Kontakt mit der Umgebung oder Atmosphäre. Dagegen ist die Schmelzoberfläche der in den 3.a, 3.b, 5.a und 5.b dargestellten Anlagen, insbesondere gegenüber der Umgebung, aufgrund der vorhandenen Decke 23 geschlossen.
Die einen Raum zur Aufnahme der Glasschmelze 1 definierende erfindungsgemäße zweite Anordnung 30 ist innerhalb der ersten Anordnung 20 positioniert. Die zweite Anordnung 30 wird oder die Wände 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 werden vorliegend vorzugsweise vollständig durch den Iridium umfassenden Abschnitt 6 gebildet. Entsprechend wird die zweite Anordnung 30 nachfolgend auch als Iridiumbauteil 30 bezeichnet. In einer Ausführungsform besteht die zweite Anordnung 30 sogar aus Iridium. Vorliegend wird eine Anordnung als aus Iridium bestehend bezeichnet, wenn der Iridiumanteil einen Wert von größer als etwa 90 Gew.%, bevorzugt von größer als etwa 98 Gew.% (Gewichtsprozent) aufweist.
Wie beispielsweise in 1 dargestellt, kann das Iridiumbauteil 30 dabei so ausgeführt sein, dass die zu verarbeitende Schmelze 1, 42 eine offene Schmelzoberfläche gegenüber der Umgebung, wie der Luftatmosphäre, aufweist. Wie in 2.a beispielhaft dargestellt, kann es aber auch keine freien Schmelzoberflächen des eigentlichen Schmelzvolumens 1, 42 zur Umgebung hin geben. In diesem Fall ist das Iridiumbauteil 30 an seiner Außenseite 34 komplett mit einer Schmelzschutzschicht umgeben. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Schmelzkontaktfläche oder sind die Innenseite 35 des Iridiumbauteils 30 und die Außenseite 34 des Iridiumbauteils 30 in allem temperaturkritischen Bereichen, insbesondere in einem Temperaturbereich von größer als etwa 1000°C, mit Schmelze 1 bedeckt.
Aus der Gesamtheit aller Figuren ist ersichtlich, dass durch einen möglichen modularen Charakter ein nachträglicher Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in bereits bestehende bzw. in bestehenden Anlagen möglich ist. Ein nachträglicher Einbau in eine Anlage oder die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre in einer Anlage, welche einen Schmelztiegel 2, eine Läutereinrichtung 2, eine Transporteinrichtung 3, eine Konditionierungseinrichtung 3 und/oder eine Homogenisierungseinrichtung 4 umfasst, ist denkbar. Dies ist exemplarisch in 1 dargestellt. Unter Homogenisieren wird insbesondere die Auflösung und gleichmäßige Verteilung aller Bestandteile sowie die Beseitigung von Schlieren verstanden.
Die Gesamtheit aller Figuren zeigt als Beispiel die Verkleidung einer keramischen Rinne, insbesondere ausgebildet als erste Anordnung 20, mit Iridium. Eine Verkleidung wird vorzugsweise durch die zweite Anordnung gebildet und kann von der Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 beabstandet oder an der Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 anliegend sein. Die Verkleidung ist oder wirkt als eine Art Mantel oder eine Art Abdeckung, welcher bzw. welche die Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 zumindest abschnittsweise bedeckt. Dadurch schützt die Verkleidung die Wand der ersten Anordnung einerseits vor einem Abtrag durch die Schmelze und andererseits die weiter zu verarbeitende Schmelze, insbesondere den Hauptstrom 42, vor einer Beeinträchtigung, beispielsweise mittels Material-, Blasen- und/oder Schliereneintrag, durch Innenseite 25 der ersten Anordnung 20.
In 1 wird die zweite Anordnung 30 im Einschmelz- und Konditionierbereich 2 durch den Boden 32 und die seitlichen Wände 31, im Transport- und/oder Konditionierbereich 3 durch den Boden 32 und die seitlichen Wände 31 und im Homogenisierungsbereich 4 durch den Boden 32 und die seitlichen Wände 31 gebildet. Die zweite Anordnung 30 erstreckt sich somit über alle drei genannten Bereiche 2, 3, 4. Die zweite Anordnung 30 kann dabei ein- oder mehrteilig aufgebaut sein.
Beim Einschmelzen des Gemenges in dem Schmelztiegel 2 wird der Glasstrom 1 in einen ersten Volumenstrom 42, welcher nachfolgend auch als Hauptstrom 42 bezeichnet wird, und in einen zweiten Volumenstrom 43, welcher nachfolgend auch als Nebenstrom 43 bezeichnet wird, aufgespalten oder aufgeteilt. Der Nebenstrom 43 umgibt den äußeren Bereich 34 der zweiten Anordnung 30 oder fließt in den durch die innere Seite 25 der Wand 21, 22 der ersten Anordnung 20 und die äußere Seite 34 der Wand 31 der zweiten Anordnung 30 gebildeten Zwischenraum 41. Somit gelangt die Schmelze 1, welche die Außenfläche 34 bedeckt, über einen Zulauf 10, der sich am Anfang des Bauteils befindet, zwischen das Iridiumbauteil 30 und das Feuerfestbauteil 20. Dieser Nebenstrom 43 übernimmt in einer Ausführungsform die eigentliche Schutzfunktion. Dieser Schutz bezieht sich zum einen auf den Schutz einer Oxidation des in der Wand 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 enthaltenen Iridiums. Zum anderen bezieht sich dieser Schutz auch auf den Schutz der Schmelze 1 vor einer Kontamination durch einen möglichen Eintrag von Bestandteilen der Wand 21, 22, 23 der ersten Anordnung 20 in die Schmelze 1. Dieser Nebenstrom 43 wird den weiteren Verarbeitungsschritten nicht zugeführt sondern fließt über den Ausgang 11 ab bzw. steht im Außenraum still. Entsprechend wird die Schmelze 1, welche die Außenfläche 34 bedeckt, nicht wieder dem Schmelzfluss zugeführt.
Dagegen fließt der Hauptstrom 42 im Innenbereich der zweiten Anordnung 30 und wird anschließend der weiteren Verarbeitung, beispielsweise dem dargestellten Speiser 5, zugeführt. Ein Kontakt des Hauptstroms 42 mit dem Wandmaterial der ersten Anordnung 20 kommt somit nicht zustande. Der Hauptstrom 42 kommt ausschließlich mit den Iridium aufweisenden Wänden 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 in Kontakt. Durch die hohe chemische und thermische Beständigkeit des Iridiums gegenüber der Glasschmelze 1, insbesondere im Vergleich zu dem herkömmlich als Auskleidungs- oder Massivmaterial verwendeten Material Platin, können ein verringerter Materialeintrag und somit eine verbesserte Reinheit und Qualität der Glasschmelze 1 und letztendlich eines herzustellenden Bauteils aus Glas erzielt werden. Die verbesserte Qualität zeichnet sich auch durch einen zumindest verringerten Blaseneintrag aus, da ein erneuter Eintrag an Blasen, vorzugsweise nach der Läuterung und insbesondere im Vergleich zu Platin, zumindest reduziert werden kann.
Somit kann durch die Verwendung von Iridium, insbesondere in den temperaturkritischen Abschnitten der Glasherstellung, eine verbesserte Qualität des herzustellenden Glases durch eine reduzierte Verunreinigung der Schmelze 1 erreicht werden.
Die Beheizung der in 1 gezeigten Anlage erfolgt mittels Strahlung, insbesondere über eine indirekte Strahlungsbeheizung 12 durch die Schmelze hindurch mittels Infrarot-Strahlungselemente oder fossiler Brenner. Je nach dem, ob das Behältnis aus Iridium offen oder geschlossen ausgeführt ist, wird das Bauteil 30 entweder durch die die Außenseite 34 bedeckende Schmelze 1 oder durch die Schmelze 1 im Inneren des Behälters oder der zweiten Anordnung 30 geheizt.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die zweite Anordnung 30 an oder über ein nicht dargestelltes drittes Bauteil befestigt. Die Verbindung zum dritten Bauteil erfolgt vorzugsweise an dem Übergangsbereich 40 zwischen der Schmelze 1 und der Atmosphäre oder Umgebung. Um eine Beschädigung dieses Übergangsbereiches 40 durch Oxidation zu verhindern, ist dieser Bereich 40 kühlbar ausgestaltet, so dass die Temperatur auf einen Wert unterhalb des kritischen Wertes für Iridium gehalten werden kann. In einer anderen Ausführungsform ist dieser Übergangsbereich 40 derart gekühlt, so dass sich eine Skullkruste ausbildet. In einer weiteren Ausführungsform weist dieser Übergangsbereich 40 einen gegenüber den Wänden 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 reduzierten Gehalt an Iridium auf. Der Gehalt ist derart reduziert, dass eine Oxidation insbesondere durch Sauerstoff ausgeschlossen werden kann oder zumindest deutlich reduziert ist, um eine ausreichende Standzeit der Anlage zu gewährleisten.
Beispielsweise kann es sich auch um ein Material oder um eine Legierung handeln, welches bzw. welche überhaupt kein Iridium enthält, wie beispielsweise Platin oder PtRh. Dieser Übergangsbereich 40 kann beispielsweise mittels einer Schweiß- oder Steckverbindung an den Wänden 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 befestigt oder angeordnet sein.
Im Gegensatz zu 1 erstrecken sich die in den 2.a bis 6.b dargestellten zweiten Anordnungen 30 im wesentlichen nur über den Transport- und/oder Konditionierbereich 3. Das Schmelzgut wird jeweils in dem Einschmelzbereich 2 eingeschmolzen und geläutert. Die Schmelze 1 fließt dann in den Transport- und/oder Konditionierbereich 3. Der Transport- und/oder Konditionierbereich 3 entspricht hier der ersten Anordnung 20, welche einen Raum zur Aufnahme der Schmelze 1 definiert. In den 2.a und 2.b wird die erste Anordnung 20 durch den Boden 22 und die Seitenwände 21 gebildet. Die erste Anordnung 20 entspricht vorliegend einer offenen Rinne. Dagegen wird in den 3.a und 3.b die erste Anordnung 20 durch den Boden 22, die Seitenwände 21 und die Decke 23 gebildet. Die erste Anordnung 20 entspricht in dieser Ausführungsform einer geschlossenen Rinne oder einer Röhre.
Die zweite Anordnung 30 ist jeweils innerhalb der ersten Anordnung 20 angeordnet. Die zweite Anordnung 30 oder die seitlichen Wände 31, der Boden 32 und/oder die Decke 33 der zweiten Anordnung 30 wird bzw. werden vollständig von dem Iridium umfassenden Abschnitt 6 gebildet.
Die aus dem Einschmelzbereich 2 in den Transport- und/oder Konditionierbereich 3 einfließende Schmelze 1 wird in einen ersten Volumenstrom 42, welcher nachfolgend auch als Hauptstrom 42 bezeichnet wird, und in einen zweiten Volumenstrom 43, welcher nachfolgend auch als Nebenstrom 43 bezeichnet wird, aufgespalten oder aufgeteilt. Der Nebenstrom 43 umfließt oder umgibt den äußeren Bereich 34 der zweiten Anordnung 30 und/oder fließt in den durch die innere Seite 25 der Wand 21, 22, 23 der ersten Anordnung 20 und die äußere Seite 34 der Wand 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 gebildeten Zwischenraum 41. Dieser Nebenstrom 43 übernimmt die Schutzfunktion mit den bereits vorstehend ausgeführten Merkmalen und wird den weiteren Verarbeitungsschritten nicht zugeführt sondern fließt in dem dargestellten dynamischen System über den Ausgang 11 ab oder steht still in einem statischen System. Dagegen fließt der Hauptstrom 42 in den Innenbereich der zweiten Anordnung 30 und wird anschließend der weiteren Verarbeitung, beispielsweise der dargestellten Homogenisierungseinrichtung 4, zugeführt. In dieser Ausführungsform ist sowohl die dem Außenraum 26 der ersten Anordnung 20 zugewandte Außenseite 34 des Iridium umfassenden Abschnitts 6 oder der Wand 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 durch die Schmelze 1 als auch die dem Innenraum 27 der ersten Anordnung 20 zugewandte Innenseite 35 des Iridium umfassenden Abschnitts 6 oder der Wand 31, 32, 33 der zweiten Anordnung 30 durch die Schmelze 1 selbst vor einer Oxidation, insbesondere durch den Luftsauerstoff, geschützt.
In der in den 2.a und 2.b dargestellten Ausführungsform ist die zweite Anordnung 30 über den oder an dem Boden 22 der Homogenisierungseinrichtung 4 befestigt und/oder an oder über ein nicht dargestelltes drittes Bauteil. Die Verbindung zum dritten Bauteil erfolgt an dem Übergangsbereich 40 zwischen der Schmelze 1 und der Atmosphäre. Für mögliche Ausführungsformen des Übergangsbereiches 40 sei auf die vorstehend beschriebenen Ausführungen zu 1 verwiesen. Dagegen ist in der in den 3.a und 3.b dargestellten Ausführungsform die zweite Anordnung 30 zum einen an der Decke 23 und zum anderen an dem Boden 22 der Homogenisierungseinrichtung 4 befestigt. Die gesamte Oberfläche der in 3.a und 3.b dargestellten Ausführungsform der zweiten Anordnung 30 ist von der Schmelze 1 umgeben oder umhüllt.
Die Beheizung der in 2.a und 2.b gezeigten Anlage erfolgt mittels Strahlung, insbesondere über eine indirekte Strahlungsbeheizung 12 durch die Schmelze hindurch mittels Infrarot-Strahlungselemente und/oder fossiler Brenner. Je nach dem, ob das Behältnis aus Iridium oder das Iridiumbauteil 30 offen oder geschlossen ausgeführt ist, wird das Iridiumbauteil 30 entweder durch die die Außenseite 34 bedeckende Schmelze 1 oder durch die Schmelze 1 im Inneren des Behälters, hier der zweiten Anordnung 30, geheizt. Die in den 2.a und 2.b gezeigte Anlage besitzt eine freie Schmelzoberfläche. Im Detail bezieht sich die freie Schmelzoberfläche auf den Nebenstrom 43, welcher das Iridiumbauteil 30 mit einer Schmelzschutzschicht umgibt. Dagegen besitzt der Hauptstrom 42 keine freie Schmelzoberfläche sondern wird durch die Wände 31, 32, 33 des Iridiumbauteils 30 eingeschlossen. Das Iridiumbauteil 30 oder die erste Anordnung 30 entspricht einer in der Transport- und/oder Konditioniereinrichtung 3 angeordneten Röhre, welche zum Homogenisierungsbereich 4 hin an den Übergangsbereich 40 und den Boden 22 grenzt.
Gibt es eine zur umgebenden Schmelzatmosphäre offene Oberfläche der Schmelze 1, wie beispielsweise in den 1, 2.a und 2.b illustriert, wirkt das Iridiumbauteil 30 oder das Iridiumgefäß nur als eine Art Wanne oder offene Rinne. Es ist in diesem Fall eine Ausführung des Iridiumbauteils 30 dahingehend möglich, dass das gesamte Iridiumbauteil 30 mit Schmelze 1 umgeben ist. Das Iridiumbauteil 30 endet in diesem Falle etwas unterhalb des Schmelzstandes. Der Übergang 40 des Behältnisses an die umgebende Atmosphäre erfolgt in diesem Fall beispielsweise über das umgebende Feuerfestmaterial 8 oder über gekühlte Flächen. In diesem Fall wäre auch weiterhin die maximale Einsatztemperatur der Anlage durch das Iridium bestimmt und nicht durch das Feuerfestmaterial 8. Weiterhin sind aber auch Ausführungen des nach oben hin offenen Bauteils oder Iridiumbauteils 30 durch einen Übergang vom reinen oxidationsempfindlichen Iridium hin zu einer oxidationsstabilen Iridiumlegierung möglich. Dabei wird in den Übergangsbereich 40 der Schmelze 1 zur Atmosphäre beispielsweise eine oxidationsstabile Iridiumlegierung eingefügt. Diese wird dicht mit dem darunter liegenden Iridiumbauteil 30 beispielsweise mittels Schweißen verbunden. Somit ist ein nahezu problemloser Übergang des oxidationsempfindlichen Iridiumbauteils 30 auch an oxidierende Verhältnisse im Oberofen der Anlage möglich. Die 3-Phasengrenze liegt in diesem Falle ebenfalls im Bereich der oxidationsbeständigen Legierung.
Im Unterschied zu den 2.a und 2.b handelt es sich bei der in den 3.a und 3.b dargestellten Anlage um ein geschlossenes System, welches induktiv über die um den Transport- und/oder Konditionierbereich 3 angeordneten Spulen 13 beheizt wird. Dabei erfolgt die Beheizung über eine induktive Beheizung des Iridiumbauteils 30 selbst. Dazu ist ein geeigneter Induktor 13 um das vorzugsweise ringförmig geschlossene Iridiumbauteil 30 und das Feuerfestbauteil 20 angeordnet, der das Iridiumbauteil 30 beheizt. Sowohl der Nebenstrom 43 als auch der Hauptstrom 42 besitzen keine freie Schmelzoberfläche. Das Iridiumbauteil 30 oder die zweite Anordnung 30 entspricht einer in der Transport- und/oder Konditioniereinrichtung 3 vorzugsweise koaxial angeordneten Röhre, welche ebenso zum Homogenisierungsbereich 4 hin an den Übergangsbereich 40 und den Boden 22 grenzt.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Varianten kann die Beheizung auch mittels einer vorzugsweise direkten Widerstandsbeheizung des Iridiumbauteils 30 selbst erfolgen. Dazu werden lediglich die notwendigen Stromversorgungsleitungen durch die die Außenseite 34 bedeckende Schmelze 1 geführt werden. Das kann beispielsweise über gekühlte Flansche aus Edelmetall geschehen.
Die 4.a und 4.b zeigen ein weiteres Iridiumsystem mit offener Schmelzoberfläche des Hauptstroms 42 und indirekter Strahlungsheizung 12. Der Aufbau der hier dargestellte ersten Anordnung 20 entspricht im wesentlichen, mit Ausnahme des Auslaufes 11, dem Aufbau der in den 2.a und 2.b gezeigten ersten Anordnung 20. Der Querschnitt der dargestellten Anordnungen 20, 30 ist beispielhaft rechteckig gewählt.
Die zweite Anordnung 30 wird dabei in die erste Anordnung 20 gelegt oder liegt in der ersten Anordnung 20. In einer Ausführungsform ist die zweite Anordnung 30 derart bemessen, dass sie bei Raumtemperatur, beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Anlage, mit der ersten Anordnung 20 eine Art Spielpassung bildet. Im Detail wird die Spielpassung zwischen der Außenseite 34 der Seitenwände 31 und dem Boden 32 der zweiten Anordnung 30 und der Innenseite 25 der Seitenwände 21 und dem Boden 22 der ersten Anordnung 20 gebildet. Bei der Wahl der Abmessungen der zweiten Anordnung 30 ist auch eine entsprechende Längen- und Querausdehnung unter Erwärmung berücksichtigt. Im Betriebszustand der Anlage liegt die Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 an der Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 an. Insbesondere durch eine Rauigkeit und/oder Unebenheiten der Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 und/oder der Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 werden Zwischenräume 41 gebildet, welcher mit der Glasschmelze 1 füllbar sind.
Nachdem die Anlage in Betrieb gesetzt ist, füllen sich die ausgebildeten Zwischenräume 41 mit der Glasschmelze 1. Die durch die Glasschmelze 1 in den Zwischenräumen 41 verdrängte Luft kann dann über den Ablauf 11 entweichen. Somit dient der Ablauf 11 hierbei im wesentlichen nicht zum Abführen des Nebenstromes 43 sondern übernimmt die Funktion einer Art Entlüftungsöffnung, welche nach einem einmaligen Befüllen des Zwischenraumes 41 verschlossen werden kann. Entsprechend beschreiben die 4.a und 4.b dann ein statisches System.
Auf der einen Seite bildet die zweite Anordnung 30 eine Verkleidung der ersten Anordnung 20, wodurch ein Kontakt der im weiteren zu verarbeitenden Schmelze 1, insbesondere des Hauptstroms 42, mit der Wand 21, 22, 23 der ersten Anordnung 20 verhindert wird. Dadurch werden beispielsweise in den Wänden 21, 22, 23 der ersten Anordnung 20 vorhandene Fugen 28, welche eine Ursache für die Entstehung von Schlieren und/oder Blasen in der Glasschmelze 1 sein können, wirksam verschlossen oder abgedichtet. Fugen 28 sind insbesondere dann vorhanden, wenn eine Anordnung 20, 30 aus mehreren zusammengefügten Einzelteilen besteht. Auf der anderen Seite bildet die erste Anordnung 20 in Verbindung mit dem die Zwischenräume 41 ausfüllenden Nebenstrom 43 der Glasschmelze 1 einen wirksamen Schutz der Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30, insbesondere des Iridiums, vor einer möglichen Oxidation durch den Luftsauerstoff. Sowohl die Innenseite 35 als auch die Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 werden durch die Glasschmelze 1 selbst verkapselt und somit eine Oxidation des Iridiums verhindert. Die Innenseite 35 ist dabei vollständig von der Glasschmelze 1 verkapselt. Die Oberseite der Seitenwand 31 der zweiten Anordnung 30 befindet sich vollständig unterhalb der Schmelzoberfläche.
Die 5.a und 5.b zeigen beispielhaft den schematischen Querschnitt eines weiteren Iridiumsystems mit geschlossener Schmelzoberfläche des Hauptstroms 42 und direkter induktiver Beheizung 13. Der Aufbau der hier dargestellten ersten Anordnung 20 entspricht im wesentlichen, mit Ausnahme des Auslaufes 11, dem Aufbau der in den 3.a und 3.b gezeigten ersten Anordnung 20. Der Querschnitt der dargestellten Anordnungen 20, 30 ist beispielhaft kreisförmig dargestellt.
Die zweite Anordnung 30 wird dabei in die erste Anordnung 20 gelegt oder eingeführt. In einer Ausführungsform ist die zweite Anordnung 30 derart bemessen, dass sie bei Raumtemperatur, beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Anlage, mit der ersten Anordnung 20 eine Art Übermaßpassung bildet. Im Detail wird die Übermaßpassung zwischen der Außenseite 34 der Seitenwände 31 und dem Boden 32 der zweiten Anordnung 30 und der Innenseite 25 der Seitenwände 21 und dem Boden 22 der ersten Anordnung 20 gebildet. Bei der Wahl der Abmessungen der zweiten Anordnung 30 ist ebenso eine entsprechende Längen- und Querausdehnung unter Erwärmung berücksichtigt.
Im Betriebszustand der Anlage dehnt sich die zweite Anordnung 30 derart stärker als die erste Anordnung 20 aus, so dass zwischen der Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 und der Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 kein Spalt oder im wesentlichen kein Spalt mehr ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform liegen die Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 und die Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 gasdicht aneinander, so dass eine Oxidation des Iridiums an der Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 vermieden werden kann. Auf der einen Seite bildet die zweite Anordnung 30 eine Verkleidung der ersten Anordnung 20, wodurch ein Kontakt der im weiteren zu verarbeitenden Schmelze 1, insbesondere des Hauptstroms 42, mit der Wand 21, 22, 23 der ersten Anordnung 20 verhindert wird. Auf der anderen bildet die erste Anordnung 20 einen Oxidationsschutz der Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30, insbesondere des Iridiums.
Die 6.a und 6.b zeigen beispielhaft einen schematischen Querschnitt eines Iridiumsystems mit definierter Atmosphäre 50. Der Aufbau der hier dargestellten ersten Anordnung 20 entspricht im wesentlichen, mit Ausnahme der zusätzlich angeordneten Decke 23 und der Höhe des Schmelzstandes, dem Aufbau der in den 4.a und 4.b gezeigten ersten Anordnung 20. Die Oberseite der zweiten Anordnung 30, welche als Material Iridium umfasst, befindet sich oberhalb der Schmelzoberfläche und ist somit der Atmosphäre des durch die Schmelzoberfläche und die Decke 23 gebildeten Raumes ausgesetzt. Um eine mögliche Oxidation des Iridiums zu verhindern, ist in dem besagten Raum eine definierte, insbesondere nicht oxidierende, Atmosphäre 50, beispielsweise eine Stickstoffatmosphäre, angelegt.
Zwischen der Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 und/oder der Innenseite 25 der ersten Anordnung 20 gebildete Zwischenräume 41 können sich gegebenenfalls nicht vollständig mit der Glasschmelze 1 füllen. Die Glasschmelze 1 kann dann die Zwischenräume 41 nur an dem Scheidepunkt von Hauptstrom 42 und Nebenstrom 43, d. h. am Eintritt 10, abdichten. Der in den Zwischenräumen 41 vorhandene Sauerstoff kann die Außenseite 34 der zweiten Anordnung 30 oxidieren. Eine wesentliche Oxidation bis hin zum Kollabieren der zweiten Anordnung 30 kann jedoch verhindert werden. Zudem kann noch in die Zwischenräume 41 ein nichtoxidierendes Fluid eingelassen oder eine nichtoxidierende Atmosphäre, beispielsweise mittels der definierten Atmosphäre 50, angelegt werden, um eine Oxidation des Iridiums zu unterbinden.
Zusammenfassend wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für den Schutz eines Behälters oder Bauteils aus Iridium oder einer hochiridiumhaltigen Legierungen oder eines Iridium umfassenden Abschnittes 6, vorzugsweise mit einem Anteil von über 50 Gew.%, vor Oxidation, insbesondere durch den Luftsauerstoff, die Schmelze 1 selbst verwendet. Das erfolgt insbesondere mittels einer speziellen Verfahrensführung. Wie in den 1 bis 3.b illustriert, wird ein Teil des aufzubewahrenden Schmelzvolumens 1 an die Außenseite 34 des Iridium umfassenden Behälters oder der Iridium umfassenden zweiten Anordnung 30 gelenkt und bedeckt diesen bzw. diese dadurch vorzugsweise vollständig. Die zweite Anordnung 30 wird dabei vollständig durch den Iridium umfassenden Abschnitt 6 gebildet. Das Iridiumbauteil 30 ist in allen Bereichen, in denen es kritischen Temperaturen ausgesetzt ist, vollständig mit Schmelze 1 bedeckt und ist dadurch vor einer Oxidation durch Luftsauerstoff geschützt. Zugleich wird es durch die Führung des Schmelzflusses 1 vermieden, dass es zu einem Rückeintrag der die Außenseite 34 bedeckenden Schmelze 43 in den Hauptstrom 42 kommt. Dadurch können im wesentlichen sämtliche potentiell möglichen Verunreinigungen zumindest deutlich reduziert oder sogar ausgeschlossen werden. Um dieses Schutzverfahren zu ermöglichen, wird vorzugsweise das gesamte zu schützende Bauteil, hier die zweite Anordnung 30, in ein ähnlich geformtes Bauteil, hier die erste Anordnung 20, aus einem Feuerfestwerkstoff oder -material 8 eingebaut. Eine aufwendige Anpassung des Iridiumbauteils 30 an das Feuerfestbauteil 20 ist dabei weder notwendig noch erwünscht, da zum Oxidationsschutz des Irdiumbauteils 30 die Schmelze 1 in den Zwischenraum 41 zwischen Iridiumbauteil 30 und Feuerfestbauteil 20 fließen soll. Die Konstruktion ist dabei so ausgelegt, dass der Volumenanteil 43 der Schmelze 1, der zum Oxidationsschutz der Außenseite 34 dient, im Anfangsbereich des Bauteils 30 entnommen und um das Bauteil 30 herum geführt wird. Am Ende des Bauteils 30 existieren lediglich Ausläufe 11 oder sogenannte Entlüftungsöffnungen, die gewährleisten, dass der Volumenanteil 43 der Schmelze 1, der zum Oxidationsschutz der Außenseite 34 dient, die gesamte Außenseite 34 des Bauteils 30 bedeckt.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind. Die Erfindung ist nicht auf diese beschränkt sondern kann in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.

1: Schmelze oder Glasschmelze
2: Einschmelzbereich oder Schmelztiegel und/oder Läuterbereich oder Läutereinrichtung
3: Läuter- und/oder Transport- und/oder Konditionierbereich oder Läuter- und/oder Transport- und/oder Konditioniereinrichtung
4: Homogenisierungsbereich oder Homogenisierungseinrichtung
5: Speiser
6: Iridium oder Iridium umfassender Abschnitt
7: Qxidationsbeständiges Edelmetall oder oxidationsbeständige Legierung
8: Feuerfestmaterial
9: Schmelze zum Oxidationsschutz
10: Einlauf der Schmelze zum Oxidationsschutz
11: Auslauf der Schmelze zum Oxidationsschutz
12: Strahlungsbeheizung
13: Induktor oder Spule
20: Erste Anordnung oder Feuerfestbauteil
21: Seitenwand der ersten Anordnung
22: Boden der ersten Anordnung
23: Decke der ersten Anordnung
24: Außenseite der ersten Anordnung
25: Innenseite der ersten Anordnung
26: Außenraum der ersten Anordnung
27: Innenraum der ersten Anordnung
28: Fuge in dem Boden, der Decke und/oder der Seitenwand der ersten Anordnung
30: Zweite Anordnung oder Iridiumbauteil
31: Seitenwand der zweiten Anordnung
32: Boden der zweiten Anordnung
33: Decke der zweiten Anordnung
34: Außenseite der zweiten Anordnung
35: Innenseite der zweiten Anordnung
40: Übergangsbereich Schmelze-Umgebung
41: Zwischenraum
42: Erster Volumenstrom oder Hauptstrom
43: Zweiter Volumenstrom oder Nebenstrom
50: Definierte Atmosphäre
S: Schnittlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1906717 [0012, 0014]
- JP 02022132 A [0012, 0014]
- WO 2005/007589 A1 [0014]
- JP 2002167674 A [0016]
- US 6632086 B1 [0017]

Claims

Vorrichtung zum, vorzugsweise kontinuierlichen, Transportieren und/oder Konditionieren einer Glasschmelze (1), umfassend eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze (1) definierende erste Anordnung (20) dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Anordnung (20) wenigstens eine Wand (31, 32, 33) angeordnet ist, welche zumindest abschnittsweise Iridium (6) umfasst und sowohl eine einem Außenraum (26) der ersten Anordnung (20) zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der Wand (31, 32, 33) als auch eine einem Innenraum (27) der ersten Anordnung (20) zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der Wand (31, 32, 33) zumindest bereichsweise eine Schmelzkontaktfläche aufweisen.
Vorrichtung zum, vorzugsweise kontinuierlichen, Transportieren und/oder Konditionieren einer Glasschmelze (1), umfassend eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze (1) definierende erste Anordnung (20) dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Anordnung (20) wenigstens eine Wand (31, 32, 33), welche zumindest abschnittsweise Iridium (6) umfasst, als Verkleidung zumindest eines Abschnitts einer Innenseite (25) der ersten Anordnung (20) angeordnet ist und wenigstens eine einem Innenraum (27) der ersten Anordnung (20) zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der Wand (31, 32, 33) zumindest bereichsweise eine Schmelzkontaktfläche aufweist.
Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass eine einem Außenraum (26) der ersten Anordnung (20) zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der Wand (31, 32, 33) zumindest bereichsweise eine Schmelzkontaktfläche aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (31, 32, 33) im wesentlichen vollständig durch den Iridium umfassenden Abschnitt (6) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (31, 32, 33) zumindest ein Bestandteil einer einen Raum zur Aufnahme der Glasschmelze (1) definierenden zweiten Anordnung (30) ist, welcher in der ersten Anordnung (20) positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (31, 32, 33) im wesentlichen vollständig einen Raum zur Aufnahme der Glasschmelze (1) definierenden zweiten Anordnung (30) gestaltet, welcher in der ersten Anordnung (20) positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anordnung (30) zumindest abschnittsweise von der ersten Anordnung (20) beabstandet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Anordnung (20) und der zweiten Anordnung (30) zumindest abschnittsweise ein Zwischenraum (41) gebildet ist, welcher vorzugsweise mit der Glasschmelze (1) füllbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Anordnung (20) und der zweiten Anordnung (30) zumindest abschnittsweise ein Zwischenraum (41) ausgebildet ist, in welchem eine definierte Atmosphäre (50) anlegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der zweiten Anordnung (30) derart bemessen ist, so dass dieser bei Raumtemperatur, insbesondere im initialen Zustand, mit einem entsprechenden Teil der ersten Anordnung (20) eine Art Spielpassung oder eine Art Übermaßpassung bildet.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei Betriebstemperatur, insbesondere in einem kritischen Temperaturbereich für Iridium, das Teil der zweiten Anordnung (30) ausgedehnt ist und derart an dem entsprechenden Teil der ersten Anordnung (20) anliegt, so dass zwischen der Außenseite (34) des Teils der zweiten Anordnung (20) und der Innenseite (25) des entsprechenden Teils der ersten Anordnung (20) im wesentlichen kein Spalt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Iridium umfassende Abschnitt (6) einen Anteil an Iridium von 50 Gew.% bis 100 Gew.%, bevorzugt von 90 Gew.% bis 100 Gew.%, besonders bevorzugt von größer als 99 Gew.% bis 100% Gew.% aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anordnung (20) ein feuerfestes Material (8), vorzugsweise eine Feuerfestkeramik, beispielsweise Quarzal, und/oder Kieselglas, umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Iridium umfassenden Abschnitts (6), welche dem Innenraum (27) der ersten Anordnung (20) zugewandt ist, eine Schmelzkontaktfläche ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Iridium umfassenden Abschnitts (6) eine Schmelzkontaktfläche ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Iridium umfassenden Abschnitts (6) eine Schmelzkontaktfläche für Glasschmelzen (1) in einem temperaturkritischen Bereich ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anordnung (30), insbesondere der Iridium umfassende Abschnitt (6) der zweiten Anordnung (30), zumindest abschnittsweise, insbesondere in einem Übergangsbereich (40) zur umgebenden Atmosphäre, kühlbar ausgestaltet ist, vorzugsweise derart kühlbar ausgestaltet ist, so dass sich eine Skullkruste ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anordnung (30) zumindest bereichsweise, insbesondere in einem Übergangsbereich (40) zur umgebenden Atmosphäre, einen verringerten Anteil an Iridium aufweist.
Verfahren, vorzugsweise geeignet zur Ausführung auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, zum Erzeugen eines Oxidationsschutzes für eine Iridium umfassende Wand (31, 32, 33), wobei eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze (1) definierende erste Anordnung (20) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – in der ersten Anordnung (20) wenigstens eine zumindest abschnittsweise Iridium (6) umfassende Wand (31, 32, 33) angeordnet wird und – sowohl eine einem Außenraum (26) der ersten Anordnung (20) zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der Wand (31, 32, 33) als auch eine einem Innenraum (27) der ersten Anordnung (20) zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der Wand (31, 32, 33) zumindest bereichsweise mit der Glasschmelze (1) bedeckt werden.
Verfahren, vorzugsweise geeignet zur Ausführung auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, zum Erzeugen eines Oxidationsschutzes für eine Iridium umfassende Wand (31, 32, 33), wobei eine einen Raum zur Aufnahme einer Glasschmelze (1) definierende erste Anordnung (20) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – in der ersten Anordnung (20) wenigstens eine zumindest abschnittsweise Iridium (6) umfassende Wand (31, 32, 33) angeordnet wird, welche zumindest einen Abschnitt einer Innenseite (25) der ersten Anordnung (20) verkleidet und – eine einem Innenraum (27) der ersten Anordnung (20) zugewandte Seite des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der Wand (31, 32, 33) zumindest bereichsweise mit der Glasschmelze (1) bedeckt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (31, 32, 33) im wesentlichen vollständig durch den Iridium umfassenden Abschnitt (6) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (31, 32, 33) als wenigstens ein Bestandteil einer einen Raum zur Aufnahme der Glasschmelze (1) definierenden zweiten Anordnung (30), welche in der ersten Anordnung (20) positioniert ist, bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wand (31, 32, 33) im wesentlichen vollständig ein Raum zur Aufnahme der Glasschmelze (1) definierenden zweiten Anordnung (30) gestaltet wird, welcher in der ersten Anordnung (20) positioniert ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Anordnung (20) und der zweiten Anordnung (30) zumindest abschnittsweise ein Zwischenraum (41) gebildet wird, welcher vorzugsweise mit der Glasschmelze (1) füllbar ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Glasschmelze (1) in zumindest einen ersten Volumenstrom (42) und einen zweiten Volumenstrom (43) aufgeteilt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Volumenstrom (42) in den durch die zweite Anordnung (30) definierten Raum geführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Volumenstrom (42) nachfolgenden Verarbeitungsschritten zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Volumenstrom (43) in den Zwischenraum (41) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die gesamte Oberflächen des Iridium umfassenden Abschnitts (6) der zweiten Anordnung (30) mit Glasschmelze (1) umgeben wird.
Verfahren nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der zweiten Anordnung (30) derart bemessen ist, so dass bei Raumtemperatur, insbesondere im initialen Zustand, mit einem entsprechenden Teil der ersten Anordnung (20) eine Art Spielpassung oder eine Art Übermaßpassung ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei Betriebstemperatur, insbesondere in einem kritischen Temperaturbereich für Iridium, das Teil der zweiten Anordnung (30) ausgedehnt wird und sich derart an dem entsprechenden Teil der ersten Anordnung (20) zur Anlage kommt, so dass zwischen der Außenseite (34) des Teils der zweiten Anordnung (20) und der Innenseite (25) des entsprechenden Teils der ersten Anordnung (20) im wesentlichen kein Spalt ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein definierte Atmosphäre in dem Zwischenraum (41) angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Volumenstrom (43) nicht nachfolgenden Verarbeitungsschritten zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anordnung (30) vollständig durch den Iridium umfassenden Abschnitt (6) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anordnung (30), insbesondere der Iridium umfassende Abschnitt (6), zumindest bereichsweise, insbesondere in einem Übergangsbereich (40) zur umgebenden Atmosphäre, gekühlt wird, vorzugsweise derart gekühlt wird, dass eine Skullkruste ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Anordnung (30) zumindest bereichsweise, insbesondere in einem Übergangsbereich (40) zur umgebenden Atmosphäre, der Anteil an Iridium verringert wird.
Glas, vorzugsweise ein Displayglas, herstellbar, insbesondere hergestellt, mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche oder mittels einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche.