JP2013502362A - 混合装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスを撹拌するための装置、特に主供給ボディから加工ボディ又は成形装置への移行時にガラスを撹拌するための装置に関する。
ガラスの化学的及び熱的均質性は、特にフラットスクリーンディスプレイ等のディスプレイ用途のための高品質ガラスを形成する本質的な部分である。ガラス溶融室の機能は概して、許容できるレベルの気体又は固体包含物を備えたガラスを製造することであるが、ガラスはしばしば、化学的に異なる相の筋(又はシュリーレン)を示す。ガラスのこのような不均質な要素は、耐火性溶解、溶融層形成、ガラス表面揮発、及び温度差を含む、溶融中の様々な通常の発生から生じる。生じた筋は、色及び/又は屈折率の違いにより、ガラスにおいて見られる。
(1)撹拌システムは、不均質なガラスの個々の塊を薄いストリークに延伸するべきである。この機能は、ガラスにせん断応力を加えることを必要とする。
(2)撹拌システムは、ストリークを短いセグメントに切断するべきである。この機能は、撹拌機の羽根の平面に対して垂直な方向に溶融ガラスを流れさせることによって達成することができる。
(3)撹拌システムは、認識可能なパターンが生じないように短いセグメントを拡散させるべきである。この機能は、バルク流れの方向に対して垂直にガラスを押す羽根形状、すなわちガラスの少なくとも一部の半径方向流れを生ぜしめる羽根形状を選択することによって達成することができる。
本発明の目的は、撹拌効果を改良する、溶融ガラスを撹拌するための装置を提供し、さらに、撹拌装置の運転中に処理パラメータを変更することである。これは、撹拌機及び撹拌装置において、撹拌機の速度に加え、鉛直方向の移動が、(せん断応力等の)撹拌パラメータを変化させ、撹拌されている溶融ガラスの流れが、入口管から撹拌室を通って出口管へ達する間に加速されることによって達せられ、これにより、シュリーレンの厚さがさらに減じられる。
1.溶融ガラスを撹拌するための装置であって、
実質的に鉛直方向に向けられた撹拌室を有し、該撹拌室は少なくとも1つの円錐又は少なくとも1つの円錐の部分の内部形状を有しており、
前記撹拌室の上端部に配置された入口を有し、
前記撹拌室の下端部に配置された出口を有し、
前記撹拌室内に配置された撹拌機を有し、該撹拌機が、
(a)実質的に鉛直方向に向けられた、回転可能でかつ軸方向可動な軸、及び
(b)該軸の軸線に沿って互いに隣接した、前記軸から外方へ延びた複数の撹拌エレメントを有しており、
(c)押退け半径Rbladeを規定した円形領域を各撹拌エレメントが押し退けかつ前記軸のそれぞれの長さの位置における撹拌室がRbladeよりも大きな内側半径Rwallを有するように、前記複数の撹拌エレメントが軸に沿って軸方向に配置されている形式のものにおいて、
前記円形領域の前記半径Rbladeと、対応する撹拌エレメントの寸法とが、軸の長さに沿って前記軸の下部から前記軸の上部に向かって拡大しており、前記軸は撹拌室の円錐形と実質的に同軸であり、撹拌エレメントは前記軸から半径方向に撹拌室の壁部の近くまで突出していることを特徴とする、溶融ガラスを撹拌するための装置。
撹拌室内の個々の位置における前記撹拌エレメントのそれぞれについて以下の関係が満たされるようにS、T、V、Rblade、Rwall、及びηが選択される:
(STV/η)0.5>=5.0kg/s
Sはラジアン毎秒での撹拌機の速度、Tはニュートンメートルでの撹拌機を回転させるために撹拌機の軸に与えられるトルク、Vはm3での撹拌機によって規定された押退け容積、ηはkg/m・sでの溶融ガラスの粘度、及び
(2πηNRblade)/(Rwall−Rblade)<=3.5・10-3N/m2
η及びNは上に定義されるとおりであり、Rwallは軸に取り付けられた個々の撹拌エレメントの位置における撹拌室の内径であり、Rbladeは軸に取り付けられた撹拌エレメントの最大直径であり、Rwall及びRbladeはメートルで示される、1に記載の溶融ガラスを撹拌するための装置。
1から15までのいずれか1つに記載の装置を提供し、
撹拌室に溶融ガラスを流過させ、
溶融ガラスが撹拌室を流過しながら該撹拌室内で撹拌機を回転させるために撹拌機の軸にトルクを加えることを特徴とする、溶融ガラスを均質化する方法。
a.実質的に鉛直方向に向けられた、回転可能でかつ軸方向可動な軸と、
b.軸の軸線に沿って互いに隣接した、前記軸から外方へ延びた複数の撹拌エレメントとを有し、
c.前記複数の撹拌エレメントが、押退け半径Rbladeを有する円形領域を各撹拌エレメントが押し退けるように、軸に沿って軸方向に配置されている形式のものにおいて、前記円形領域の前記半径Rbladeと、対応する撹拌エレメントの寸法とが、軸の長さに沿って前記軸の下部から前記軸の上部に向かって拡大していることを特徴とする、溶融ガラスのために配置された撹拌機。
本発明の装置は、実質的に鉛直方向に向けられた撹拌室を有しており、この撹拌室は、少なくとも1つの円錐又は少なくとも1つの円錐の一部の内部形状を有している。直径は、撹拌室の下部から撹拌室の上部に向かって拡大しているので、撹拌室の底部での直径は、上部での直径よりも小さい。撹拌室は、撹拌室の上端部に配置された入口を有している。液体ガラスは、適切な装置において溶融させられた後に前記入口から撹拌室に導入され、通常は、本発明の装置に進入する前に清澄室を通過する。
(STV/η)0.5>=5.0kg/s (関係1)
この場合、Sはラジアン毎秒での撹拌機の速度であり、Tはニュートン・メートルでの、撹拌機を回転させるために撹拌機の軸に加えられるトルクであり、Vはm3での、撹拌機によって規定された押退け容積であり、ηはkg/m・sでの溶融ガラスの粘度である;また、
(2πηNRblade)/(Rwall−Rblade)<=3.5・10-3N/m2 (関係2)
この場合、η及びNは上に定義したとおりであり、Rwallは、軸に取り付けられたそれぞれの撹拌エレメントの位置における撹拌室の内径であり、Rbladeは軸に取り付けられた撹拌エレメントの最大直径であり、Rwall及びRbladeはメートルで示される。
前記溶融ガラスを撹拌するための装置を提供し、
撹拌室に溶融ガラスを流過させ、
溶融ガラスが撹拌室を流過するときに撹拌室内で撹拌機を回転させるために撹拌機の軸にトルクを加える、溶融ガラスを均質化する方法に関する。本発明によるこの方法において、前記溶融ガラスは、少なくとも毎秒1オンス(28.34g)、好適には少なくとも毎秒約2オンス(54.34g)、又は毎秒約少なくとも50gの速度で撹拌室を流過する。
図1は、入口1と、出口2と、軸3と、撹拌室4と、撹拌エレメント(ここではインペラとして示されている)5と、開放角度7と、羽根8とを備えた、本発明による、溶融ガラスを混合するための装置を示している。インペラ5は軸3に取り付けられており、羽根8はインペラ5と結合されて、撹拌機6を形成している。軸3は回転可能でかつ軸方向に可動であり、撹拌室は、撹拌室の側部に出口2を有しており、直径は、撹拌室の下部において減じられている。
1 入口管
2 出口
3 軸
4 撹拌室
5 インペラ
6 撹拌機
7 開放角度
8 羽根
図3:
300 撹拌機
301 インペラのグループ
302 インペラのグループ
303 インペラのグループ
304 軸
305 支持エレメント
図4:
400 撹拌室
401 軸
402 入口
403 出口
404 インペラ羽根
405 開放角度
406 開放角度
図5:
513 円弧状インペラ
515 円弧状インペラ
517 円弧状インペラ
527 インペラ(3つ)
528 インペラ羽根
529 インペラ羽根
530 インペラ羽根
531 インペラ羽根(反対方向に湾曲している)
532 インペラ羽根(反対方向に湾曲している)
533 インペラ羽根(反対方向に湾曲している)
534 支持エレメント、ディスクセグメント
535 支持エレメント、ディスクセグメント
536 支持エレメント、ディスクセグメント
537 支持エレメント、ディスクセグメント
538 支持エレメント、ディスクセグメント
539 支持エレメント、ディスクセグメント
図6:
613 円弧状インペラ
615 円弧状インペラ
628 インペラ羽根
629 インペラ羽根
631 インペラ羽根
632 インペラ羽根
634 支持部材
636 支持部材
637 支持部材
639 支持部材
図7a:
710 撹拌機
711 軸
720 結合エレメント
730 撹拌エレメント
図7b:
740 混合装置
745 モータ
750 軸
755 撹拌室壁部(円筒形)
760 撹拌室壁部(円錐形)
765 出口
770 撹拌エレメント
780 入口
785 溶融ガラス
図8a:
16.1 円筒形セグメント
16.2 円筒形セグメント
20 軸
図8b:
16.3 円筒形セグメント
16.4 半球形セグメント
16.5 円錐台形エレメント
20 軸
図8c:
16.6 円錐台形セグメント
16.7 円錐形セグメント
20 軸
図8d:
16.8 円錐台形セグメント
16.9 半球形セグメント
20 軸
図8e:
16.10 円錐台形セグメント
16.11 円錐台形セグメント
20 軸
図9:
940 混合装置
950 軸
955 撹拌室壁部
960 955の円錐形下側部分
961 955の円筒形上側部分
965 出口
970 撹拌エレメント
971 螺旋
980 入口
985 溶融ガラス
図10:
1040 混合装置
1050 軸
1055 撹拌室壁部
1060 1055の円錐形部分
1061 1055の円筒形部分
1065 出口
1070 撹拌エレメント
1075 羽根エレメント
1080 入口
1085 溶融ガラス
Claims (17)
- 溶融ガラスを撹拌するための装置であって、
実質的に鉛直方向に向けられた撹拌室を有し、該撹拌室は少なくとも1つの円錐又は少なくとも1つの円錐の部分の内部形状を有しており、
前記撹拌室の上端部に配置された入口を有し、
前記撹拌室の下端部に配置された出口を有し、
前記撹拌室内に配置された撹拌機を有し、該撹拌機が、
(a)実質的に鉛直方向に向けられた、回転可能でかつ軸方向可動な軸、及び
(b)該軸の軸線に沿って互いに隣接した、前記軸から外方へ延びた複数の撹拌エレメントを有しており、
(c)押退け半径Rbladeを規定した円形領域を各撹拌エレメントが押し退けかつ前記軸のそれぞれの長さの位置における撹拌室がRbladeよりも大きな内側半径Rwallを有するように、前記複数の撹拌エレメントが軸に沿って軸方向に配置されている形式のものにおいて、
前記円形領域の前記半径Rbladeと、対応して撹拌エレメントの寸法とが、軸の長さに沿って前記軸の下部から前記軸の上部に向かって拡大しており、前記軸は撹拌室の円錐形と実質的に同軸であり、撹拌エレメントは前記軸から半径方向に撹拌室の壁部の近くまで突出していることを特徴とする、溶融ガラスを撹拌するための装置。 - 押退け容積Vを規定する撹拌室を溶融ガラスが流過する際に速度Sで撹拌室内の撹拌機の回転を行うように撹拌機の軸にトルクTを与えるモータを有し、前記溶融ガラスは粘度ηを有し、
撹拌室内の個々の位置における前記撹拌エレメントのそれぞれについて以下の関係が満たされるようにS、T、V、Rblade、Rwall及びηが選択される:
(STV/η)0.5>=5.0kg/s
Sはラジアン毎秒での撹拌機の速度、Tはニュートンメートルでの撹拌機を回転させるために撹拌機の軸に与えられるトルク、Vはm3での撹拌機によって規定された押退け容積、ηはkg/m・sでの溶融ガラスの粘度、及び
(2πηNRblade)/(Rwall−Rblade)<=3.5・10-3N/m2
η及びNは上に定義されるとおりであり、Rwallは軸に取り付けられた個々の撹拌エレメントの位置における撹拌室の内径であり、Rbladeは軸に取り付けられた撹拌エレメントの最大直径であり、Rwall及びRbladeはメートルで示される、請求項1記載の溶融ガラスを撹拌するための装置。 - 撹拌室の内面が複数の溝を有し、該溝は好適には前記軸の回転軸線に対して実質的に垂直である、請求項1又は2記載の装置。
- 撹拌室の内面に面した撹拌エレメントの表面の表面法線(法線ベクトル)が撹拌室の表面に対して実質的に垂直であるように前記撹拌機の前記撹拌エレメントが設計されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の装置。
- 複数の撹拌エレメントが、軸の軸線に沿って互いに隣接した、前記軸から半径方向に突出した複数の円弧状のインペラであり、軸の中心から横方向に放射状に延びた部分と、インペラに当接した円弧状エッジとを有する、前記インペラのための複数の支持エレメントを有し、該支持エレメントが軸に沿って軸方向に配置されており、前記円弧状のインペラが、該円弧状のインペラに当接した前記支持エレメントの円弧状エッジの半径と同じ半径を有しており、前記インペラの半径と、前記支持エレメントの前記円弧状エッジの半径とが、軸の長さに沿って拡大している、請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。
- 各インペラの近位端部が軸に係止されている、請求項5記載の装置。
- 平面図で実質的に円形の円弧形状を形成するように2つの隣接するインペラ羽根が結合されている、請求項5又は6記載の装置。
- 隣接し合うインペラ羽根が互いに反対方向に湾曲されている、請求項5から7までのいずれか1項記載の装置。
- 前記撹拌エレメントがロッド状撹拌羽根である、請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。
- 前記撹拌エレメントは、軸の長さに沿って互いに上下に配置された、前記軸に設けられた対応するオリフィスを貫通したロッド状撹拌羽根である、請求項1から4までのいずれか1項又は9記載の装置。
- 撹拌室の内面に面しかつ前記軸から外方に面した撹拌エレメントの面が螺旋を形成するように、前記ロッド状撹拌羽根が軸の長さに沿って互いに上下にかつ互いに対して角度を成して配置されている、請求項1から4までのいずれか1項又は9又は10記載の装置。
- 前記ロッド状撹拌羽根は、軸の長さに沿って互いに上下に配置されておりかつ、少なくとも1つの、実質的に鉛直方向に向けられた、ロッド状の結合エレメントによって互いに結合されている、請求項9から11までのいずれか1項記載の装置。
- 前記撹拌エレメントが軸の太くなった部分を有する、請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。
- 前記太くなった部分が、円筒形、円錐形、球形、半球形、円錐台形、ベル形、及びこれらの組合せから成るグループから選択された形状を有する、請求項1から4までのいずれか1項又は13記載の装置。
- 前記太くなった部分の外側に少なくとも1つの羽根エレメントが取り付けられている、請求項1から4までのいずれか1項又は13又は14記載の装置。
- 溶融ガラスを均質化する方法において、
請求項1から15までの少なくとも1項記載の装置を提供し、
撹拌室に溶融ガラスを流過させ、
溶融ガラスが撹拌室を流過しながら該撹拌室内で撹拌機を回転させるために撹拌機の軸にトルクを加えることを特徴とする、溶融ガラスを均質化する方法。 - 溶融ガラスのための撹拌機であって、
回転可能でかつ軸方向可動な軸と、
該軸の軸線に沿って互いに隣接した、前記軸から突出した複数の撹拌エレメントとを有し、
前記複数の撹拌エレメントが、所定の半径を有する円形領域を各撹拌エレメントが押し退けるように、軸に沿って軸方向に配置されている形式のものにおいて、前記円形領域の前記半径と、対応する撹拌エレメントの寸法とが、軸の長さに沿って前記軸の下部から前記軸の上部に向かって拡大していることを特徴とする、溶融ガラスのための撹拌機。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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