JP6431394B2 - Stirrer for glass production - Google Patents

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Description

本発明は、溶融状態のガラスを攪拌・均質化するためのガラス製造用スターラーに関する。詳しくは、高効率で溶融ガラスの攪拌が可能であり、且つ、耐久性に優れたガラス製造用スターラーに関する。   The present invention relates to a stirrer for glass production for stirring and homogenizing molten glass. Specifically, the present invention relates to a stirrer for glass production that can stir molten glass with high efficiency and is excellent in durability.

各種ガラス製品の製造工程においては、調整・混合されたガラス原料を溶融し、溶融状態のガラスを攪拌することによりその成分の均質化、屈折率の均一化を行った後、成型をしてガラス製品としている。均質で欠陥(脈理や泡等)のないガラス製品が求められている状況下において、この攪拌工程はガラス製造工程において特に重要な工程である。   In the manufacturing process of various glass products, the glass material that has been adjusted and mixed is melted, and the glass in the molten state is homogenized and the refractive index is homogenized by stirring the molten glass, and then molded into glass. It is a product. This stirring step is a particularly important step in the glass production process under the circumstances where a glass product that is homogeneous and free of defects (such as striae and bubbles) is desired.

溶融ガラスの攪拌は、溶融ガラス槽にガラス製造用スターラーを挿入して回転させることにより行われる。ガラス製造用スターラーは、回転軸となるスターラーシャフト(以下、単にシャフトと称することがある)に、攪拌翼となるスターラーブレード(以下、単にブレードと称することがある)を設置して構成される。例えば、特許文献1には、スターラーシャフトに棒状ブレードを貫通して固定し、これを多段に設置したガラス製造用スターラーが記載されている。また、特許文献2では、スターラーシャフトを軸として双方に突出した棒状ブレードを2組交差するように固定したガラス製造用スターラーが記載されている。   Stirring of molten glass is performed by inserting and rotating a stirrer for glass production into a molten glass tank. A stirrer for glass production is configured by installing a stirrer blade (hereinafter sometimes simply referred to as a blade) as a stirring blade on a stirrer shaft (hereinafter simply referred to as a shaft) that serves as a rotating shaft. For example, Patent Document 1 describes a glass production stirrer in which a rod-like blade is fixed to a stirrer shaft by penetrating it and installed in multiple stages. Further, Patent Document 2 describes a glass production stirrer in which two sets of rod-shaped blades protruding on both sides around a stirrer shaft are fixed so as to intersect.

特開平7−223823号公報JP-A-7-223823 特開2004−149338号公報JP 2004-149338 A

ガラス製造用スターラーに優先的に要求される性能としては、溶融ガラスに好適な流動状態を付与して均質化を図ることができるように、効果的な攪拌作用を発揮することである。近年においては、多様な用途・要求に対応するため様々な特性のガラスが開発されている。その中には、溶融状態において高粘度となるガラスも多く、そのような高粘度の溶融ガラスに対しても効果的な攪拌作用を発揮できるように、ブレードを配置することが求められる。   The performance preferentially required for the stirrer for glass production is to exhibit an effective stirring action so that a suitable flow state can be imparted to the molten glass to achieve homogenization. In recent years, glasses with various properties have been developed to meet various applications and requirements. Among them, many glasses have a high viscosity in the molten state, and it is required to arrange a blade so that an effective stirring action can be exerted even on such a high-viscosity molten glass.

また、ガラス製造用スターラーには、設備機器としての耐久性も要求される。溶融ガラスは1000℃以上の高温の流体であり、これを処理するガラス製造用スターラーは過酷な使用環境下に晒される。特に、ブレードにかかる負荷は相当に大きいものであり、溶融ガラスの高粘度化も相俟って耐久性が懸念されるところである。   Moreover, durability as equipment is also required for a glass production stirrer. Molten glass is a fluid having a high temperature of 1000 ° C. or higher, and a glass production stirrer for treating the molten glass is exposed to a severe use environment. In particular, the load applied to the blade is considerably large, and there is a concern about durability due to the high viscosity of the molten glass.

以上のような攪拌作用の強化や耐久性確保の課題については、これまで知られているガラス製造用スターラーでも考慮されているが、改善の余地がいまだあるといえる。そこで本発明は、効率的な溶融ガラスの攪拌作用を発揮しつつ、耐久性に優れ破損が生じ難いガラス製造用のスターラーを提供することを目的とする。   The above-mentioned problems of strengthening the stirring action and ensuring the durability are considered in the glass manufacturing stirrers known so far, but it can be said that there is still room for improvement. Then, this invention aims at providing the stirrer for glass manufacture which is excellent in durability and cannot produce a breakage easily, exhibiting the stirring effect | action of an efficient molten glass.

上記課題を解決する本発明は、中空パイプ状のスターラーシャフトと、前記スターラーシャフトを貫通して固定される少なくとも2本のスターラーブレードと、を備えるガラス製造用のスターラーにおいて、前記少なくとも2本のスターラーブレードの少なくとも1のスターラーブレードは、分割された状態で前記スターラーシャフトを貫通しており、前記少なくとも2本のスターラーブレードが、前記スターラーシャフトの中心線付近で交差するようにして固定されており、前記スターラーシャフトの内部に、少なくとも2本の筒体が交差した外形を有し、スターラーシャフト内部のスターラーブレードを包囲しつつ保持するソケットを備えることを特徴とするガラス製造用のスターラーである。   The present invention for solving the above-mentioned problems is a glass production stirrer comprising a hollow pipe-shaped stirrer shaft and at least two stirrer blades fixed through the stirrer shaft, wherein the at least two stirrers are provided. At least one stirrer blade of the blade passes through the stirrer shaft in a divided state, and the at least two stirrer blades are fixed so as to intersect near the center line of the stirrer shaft, A stirrer for glass production, characterized in that the stirrer shaft includes a socket that has an outer shape in which at least two cylindrical bodies intersect each other and surrounds the stirrer blade inside the stirrer shaft.

攪拌作用を増大させるためには、ブレードの本数や表面積を増加させることで対応可能といえる。上記の従来技術では、特許文献2記載のスターラーのように、シャフトから複数のブレードを突出させ、それらを交差させたものが高い攪拌作用を有する。   In order to increase the stirring action, it can be said that the number of blades and the surface area can be increased. In the above prior art, like the stirrer described in Patent Document 2, a plurality of blades that protrude from the shaft and intersect with each other have a high stirring action.

もっとも、このようなスターラーの製造に際しては、同じ高さ位置でブレードを交差・貫通させることができない。そのため、ブレードを分割して、それぞれをシャフトの外表面に当接して突合せ溶接により接合するのが通常であった。しかし、突合せ溶接は、もともと固定強度に劣る接合構造である。また、溶接により形成される熱影響部は、強度が低下するのが一般的である。とりわけ、酸化物分散強化型材料である強化白金等を適用するとき、溶接の際に溶融・凝固することで強化組織である粒子分散組織が消失するため、強度低下の度合いが大きくなる。ブレードの付け根は攪拌時に応力が集中する部分であり、上記のように構造上固定強度に不安がある突合せ部への応力集中は破断が懸念される。よって、強度や耐久性を優先するのであれば、ブレードの固定はシャフトを貫通させた状態で行うのが好ましい。   However, when manufacturing such a stirrer, the blades cannot be crossed or penetrated at the same height position. For this reason, it has been common to divide the blades and bring them into contact with the outer surface of the shaft and join them by butt welding. However, butt welding is a joint structure that is originally inferior in fixing strength. Further, the heat affected zone formed by welding generally has a reduced strength. In particular, when strengthened platinum or the like which is an oxide dispersion strengthened material is applied, the degree of strength reduction increases because the particle dispersed structure which is a strengthened structure disappears by melting and solidifying during welding. The root of the blade is a portion where stress is concentrated during agitation. As described above, there is a concern that the stress concentration on the butt portion where the fixing strength is uneasy due to the structure may break. Therefore, if priority is given to strength and durability, it is preferable to fix the blade in a state where the shaft is penetrated.

そこで、本発明は、一部又は全部のブレードを分割してシャフトに貫通させることで、ブレードの相互干渉を排除しつつ、それらが交差した状態とする。但し、この状態では分割されたブレードの端部がフリー状態となるので固定が不十分となる。そこで、シャフト内部に交差したブレードを保持するためのソケットを設定することで、交差状態の複数のブレードを一体化してシャフトに対する固定を安定的なものとしている。以下、本発明に係るガラス製造用スターラーについてより詳細に説明する。   Therefore, according to the present invention, a part or all of the blades are divided and passed through the shaft, thereby eliminating the mutual interference of the blades and crossing them. However, in this state, the ends of the divided blades are in a free state, so that the fixing is insufficient. Therefore, by setting a socket for holding the intersecting blade inside the shaft, a plurality of intersecting blades are integrated to stabilize the shaft. Hereinafter, the stirrer for glass production according to the present invention will be described in more detail.

本発明では、シャフト内に設置されたソケットの構成、及び、ブレードの配置関係に特徴を有する。これらの態様として、ソケットとしては少なくとも2本の筒体が交差した外形を有し、交差部分で相互に連通したものが挙げられる。そして、このソケットを構成する筒体のそれぞれの両端から分割されたスターラーブレードを挿入して保持することで交差状態のブレードを形成することができる。図1は、ソケットの具体例であり、このソケットの開口にブレードを挿入して交差したブレードを形成することができる(図2)。   In this invention, it has the characteristics in the structure of the socket installed in the shaft, and the arrangement | positioning relationship of a braid | blade. As these aspects, the socket has an outer shape in which at least two cylinders intersect and communicate with each other at the intersection. And the blade | wing of a cross | intersection state can be formed by inserting and hold | maintaining the stirrer blade divided | segmented from each both ends of the cylinder which comprises this socket. FIG. 1 is a specific example of a socket, and a blade can be inserted into the opening of the socket to form a crossed blade (FIG. 2).

また、この態様のソケットを用いる場合、分割されたスターラーブレードの先端部を切り欠き加工して加工面を形成することで、各ブレードを均等に固定することができる。図3のように、加工面を有する分割ブレードを挿入し、ソケットの交差部分付近で、それぞれのスターラーブレードの加工面を噛合させつつ交差させることで、ソケットによる拘束力も加わり一体的なブレードが形成される。   Moreover, when using the socket of this aspect, each blade can be fixed uniformly by notching the tip part of the divided stirrer blade to form a processed surface. As shown in FIG. 3, a split blade having a machining surface is inserted, and the machining surfaces of the respective stirrer blades are crossed in the vicinity of the intersecting portion of the socket, so that a constraining force by the socket is added and an integral blade is formed. Is done.

ブレードの分割については、上記(図3)のように全てのブレードを分割しても良いが、分割のない1本もののブレードを部分的に使用することができる。このとき、ソケットのいずれかの筒体に対して1本もののスターラーブレードを挿入・貫通して保持させ、他方の筒体に対しては分割されたスターラーブレードをそれぞれ両端から挿入して保持させる(図4)。   Regarding the blade division, all the blades may be divided as described above (FIG. 3), but one blade without division can be partially used. At this time, one stirrer blade is inserted and held through one of the cylindrical bodies of the socket, and the divided stirrer blade is inserted and held from both ends of the other cylindrical body ( FIG. 4).

また、ソケットの構成に関しては、少なくとも2本の筒体が交差した外形を有しつつ、貫通した第1の筒体と、前記第1の筒体から突設され、第1の筒体との境界で仕切りを有する少なくとも1組の第2の筒体とからなるものもある(図5)。このソケットを適用する場合、第1の筒体に1本もののスターラーブレードを貫通して保持させ、第2の筒体に分割されたスターラーブレードを挿入して保持させて固定できる(図6)。   Further, regarding the configuration of the socket, while having an outer shape in which at least two cylinders intersect each other, the first cylinder that penetrates and the first cylinder that protrudes from the first cylinder, Some include at least one set of second cylinders having partitions at the boundary (FIG. 5). When this socket is applied, a single stirrer blade can be passed through and held in the first cylinder, and the stirrer blade divided into the second cylinder can be inserted and held (FIG. 6).

更に、本発明は、スターラーシャフトの内壁面に当接し、ソケットの筒体の端部に対応する位置に貫通孔を有する、帯状の補強リングを供えることができる。この補強リングにより、ブレードをより安定的に固定することができる(図7)。   Furthermore, the present invention can provide a belt-shaped reinforcing ring that is in contact with the inner wall surface of the stirrer shaft and has a through hole at a position corresponding to the end of the cylindrical body of the socket. With this reinforcing ring, the blade can be more stably fixed (FIG. 7).

本発明に係るガラス製造用のスターラーは、以上説明したソケット、補強リングをシャフト内部に備え、これによりブレードを適切に配置していることを特徴とし、その他の構成は従来のスターラーと同様である。   The stirrer for producing glass according to the present invention is characterized in that the socket and the reinforcing ring described above are provided inside the shaft, whereby the blades are appropriately arranged, and other configurations are the same as those of the conventional stirrer. .

ブレードの構成材料は、白金、白金合金、強化白金、強化白金合金といった白金系材料が好ましい。高融点の溶融ガラスの処理をするため、化学的安定性に優れた高融点材料の適用が好ましいからである。白金系材料は、純白金や白金合金として白金−ロジウム合金(例えば、白金−5〜30重量%ロジウム合金)又は白金−金合金(例えば、白金−5重量%金合金)が挙げられる。   The constituent material of the blade is preferably a platinum-based material such as platinum, platinum alloy, reinforced platinum, or reinforced platinum alloy. This is because it is preferable to apply a high-melting-point material excellent in chemical stability in order to process a high-melting-point molten glass. Examples of the platinum-based material include a platinum-rhodium alloy (for example, platinum-5 to 30% by weight rhodium alloy) or a platinum-gold alloy (for example, platinum-5% by weight gold alloy) as pure platinum or a platinum alloy.

また、白金系材料として、強化白金又は強化白金合金の適用も好ましい。強化白金又は強化白金合金は、白金又は白金合金に金属酸化物が分散する分散強化型の合金である。この強化白金又は強化白金合金は、高温強度特性、特に高温クリープ強度に優れることから、高温環境で使用されるガラス製造装置用の構造材料としてより好適である。強化白金又は、強化白金合金の好ましい分散粒子は、酸化ジルコニウムや酸化イットリウム等の高融点バルブ金属酸化物、酸化サマリウムなどの希土類金属酸化物等である。分散粒子は、1μm未満、特に数十nm程度の粒径のものが好ましく、その分散量を数重量%以下とするものが好ましい。また、マトリックスは、白金、又は、白金合金として白金−ロジウム合金(例えば、白金−5〜30重量%ロジウム合金)又は白金−金合金(例えば、白金−5重量%金合金)を適用するものが好ましい。   In addition, application of reinforced platinum or reinforced platinum alloy is also preferable as the platinum-based material. The reinforced platinum or reinforced platinum alloy is a dispersion strengthened alloy in which a metal oxide is dispersed in platinum or a platinum alloy. This reinforced platinum or reinforced platinum alloy is more suitable as a structural material for a glass manufacturing apparatus used in a high temperature environment because it has excellent high temperature strength characteristics, particularly high temperature creep strength. Preferred dispersed particles of reinforced platinum or reinforced platinum alloy are refractory valve metal oxides such as zirconium oxide and yttrium oxide, and rare earth metal oxides such as samarium oxide. The dispersed particles preferably have a particle size of less than 1 μm, particularly about several tens of nanometers, and the amount of the dispersed particles is preferably several weight% or less. The matrix may be platinum or platinum-rhodium alloy (for example, platinum-5 to 30% by weight rhodium alloy) or platinum-gold alloy (for example, platinum-5% by weight gold alloy) as platinum alloy. preferable.

ブレードの構成は、棒状のものが好ましく、軽量性や素材コストを考慮して中空のパイプ状のものが好ましい。ブレードは、上記の白金系材料からなる平板を巻回し対向する2辺をシーム溶接してなる円筒と、この円筒の両端に同材料からなる円盤を全周溶接して形成される中空の円柱体として供されることが多い。この場合の板厚は、1.5mm以上とするのが好ましい。   The configuration of the blade is preferably a rod-shaped configuration, and a hollow pipe-shaped configuration is preferable in consideration of light weight and material cost. The blade is a hollow cylindrical body formed by winding a flat plate made of the above-mentioned platinum-based material and seam-welding two opposing sides, and a circular cylinder formed by welding the disk made of the same material to both ends of the cylinder. Often served as. In this case, the plate thickness is preferably 1.5 mm or more.

ソケットの構成材料は、白金、白金合金、強化白金、強化白金合金が好ましい。補強リングも同様である。そして、ブレードの回転軸として機能するシャフトの構成材料は、ブレードと同様、白金系材料(白金、白金合金、強化白金、強化白金合金)を使用するのが好ましい。   The constituent material of the socket is preferably platinum, platinum alloy, reinforced platinum, or reinforced platinum alloy. The same applies to the reinforcing ring. The constituent material of the shaft that functions as the rotating shaft of the blade is preferably a platinum-based material (platinum, platinum alloy, reinforced platinum, reinforced platinum alloy) as in the case of the blade.

スターラーブレードとして円筒形状のものを適用するとき、その直径(Db)とスターラーシャフトの直径(Ds)との比(Db/Ds)については、1/3以下であるものが好ましい。Db/Dsが1/3を超える場合(ブレード径が太くなる場合)、シャフトにあける穴径が大きくなりシャフトの強度が低下する危険がある。また、ブレードのソケットへの挿入長が十分えられないため、制限を加えたものが好ましい。Db/Dsの下限については、特段に設定する必要は無いが、攪拌作用等の現実的な観点から1/10とするのが好ましい。   When a cylindrically shaped stirrer blade is used, the ratio (Db / Ds) between the diameter (Db) and the diameter (Ds) of the stirrer shaft is preferably 1/3 or less. When Db / Ds exceeds 1/3 (when the blade diameter is large), there is a danger that the diameter of the hole in the shaft increases and the strength of the shaft decreases. Further, since the insertion length of the blade into the socket cannot be obtained sufficiently, it is preferable to add a restriction. The lower limit of Db / Ds does not need to be set specifically, but is preferably 1/10 from a practical viewpoint such as a stirring action.

ブレードの本数については限定されるものではない。これまで説明した、シャフトを貫通する2本のブレードが交差するものに限定されることは無く。3本以上のブレードが貫通したスターラーとすることができる(図8)。好適には2〜4本のブレードが交差しているものとする。また、ブレードはシャフトに対して水平に貫通していても良いが、傾斜した状態であっても良い。更に、ブレード間の交差角度についても限定されるものではない。   The number of blades is not limited. It is not limited to what the two blades penetrating the shaft intersect so far. A stirrer having three or more blades penetrated (FIG. 8). It is preferable that 2 to 4 blades cross each other. Further, the blade may penetrate horizontally with respect to the shaft, but may be inclined. Further, the crossing angle between the blades is not limited.

そして、ブレードは複数段設置されているものが好ましい。即ち、スターラーシャフトの略中心線上で交差する少なくとも2本のスターラーブレードを1セットのブレード群とし、1セット以上のブレード群をスターラーシャフトに多段で固定したものが好ましい。この段数は、2〜10段とするのが好ましい。1段では攪拌作用が弱く、10段を超えるものは材料コストの観点から除外される。また、この段数は、攪拌槽のサイズ(深さ)も考慮して設定される。   The blade is preferably provided in a plurality of stages. That is, it is preferable that at least two stirrer blades intersecting on a substantially center line of the stirrer shaft are one set of blade groups and one or more sets of blade groups are fixed to the stirrer shaft in multiple stages. The number of stages is preferably 2 to 10 stages. In one stage, the stirring action is weak, and those exceeding 10 stages are excluded from the viewpoint of material cost. The number of stages is set in consideration of the size (depth) of the stirring tank.

シャフトを貫通したブレードは、シャフトに対する付け根部分を溶接するのが好ましい。シャフト内部への溶融ガラスの侵入を防止するシールとするためである。また、溶接はブレードを補完的に固定する作用もある。但し、上記したように溶接により形成される熱影響部は、強度面から好ましくない状態にあることから、ブレードの溶接はシャフトとの隙間を封止する程度の浅い溶接で十分である。   The blade passing through the shaft is preferably welded at the base portion of the shaft. This is to provide a seal that prevents the molten glass from entering the shaft. Welding also has the effect of complementarily fixing the blade. However, since the heat-affected zone formed by welding as described above is in an unfavorable state in terms of strength, the welding of the blade is sufficient for welding the blade so as to seal the gap with the shaft.

以上説明したように、本発明に係るガラス製造用のスターラーは、ブレードの配置状態と固定強度とのバランスが最適に設定されたものであり、高粘度の溶融ガラス攪拌に際して、従来の各種のスターラーよりも高い攪拌作用を有すると共に、耐久性も確保されている。   As described above, the glass production stirrer according to the present invention has an optimal balance between the arrangement state of the blade and the fixed strength, and various conventional stirrers are used when stirring high-viscosity molten glass. In addition to having a higher stirring action, durability is also ensured.

本発明で使用されるブレード固定のためのソケットの一例を説明する図。The figure explaining an example of the socket for blade fixation used by this invention. ソケットによるブレード固定の一例を説明する図。The figure explaining an example of the braid | blade fixing by a socket. ソケットによるブレード固定(先端部加工)の一例を説明する図。The figure explaining an example of the braid | blade fixing (tip part process) by a socket. 一部に1本もののブレード使用するブレード固定の例を説明する図。The figure explaining the example of the braid | blade fixing which uses one braid | blade for some. ソケットの他の構造例を説明する図。The figure explaining the other structural example of a socket. 図5のソケットによるブレード固定の例を説明する図。The figure explaining the example of the blade fixation by the socket of FIG. 補強リングの適用例を説明する図。The figure explaining the example of application of a reinforcement ring. 3本の貫通ブレードを固定するソケットの構造を説明する図。The figure explaining the structure of the socket which fixes three penetration blades. 本実施形態で製造したガラス製造用スターラーの外観。The external appearance of the stirrer for glass manufacture manufactured by this embodiment. 本実施形態に係るスターラーの寿命を算出するための応力−破断時間線図。The stress-rupture time diagram for calculating the life of the stirrer concerning this embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。図9は、本実施形態で製造したガラス製造用スターラーの外観である。このガラス製造用スターラーは、中空パイプからなるスターラーシャフトに、直交する2本の棒状ブレードを2段設定するものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 9 is an external view of the stirrer for glass production produced in the present embodiment. This stirrer for glass production is one in which two rod-shaped blades orthogonal to each other are set on a stirrer shaft made of a hollow pipe.

ブレードは、厚さ1.5mmの強化白金合金板を巻回し突合せ部をシーム溶接して製造したパイプである(厚さ1.5mm、直径20mm、長さ200mm)。この強化白金は、白金−10%ロジウム合金(商品名:nanoplat(登録商標)、田中貴金属工業製)をマトリックスとして酸化ジルコニウムを分散させた白金である。そして、スターラーシャフトは、同じ強化白金の中空パイプからなるものである(厚さ2.0mm、直径60mm、長さ500mm)。シャフトには、ブレード貫通のための孔(径21mm)が穿孔されている。   The blade is a pipe manufactured by winding a reinforced platinum alloy plate having a thickness of 1.5 mm and seam welding the butt portion (thickness 1.5 mm, diameter 20 mm, length 200 mm). This reinforced platinum is platinum in which zirconium oxide is dispersed using a platinum-10% rhodium alloy (trade name: nanoplat (registered trademark), manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) as a matrix. The stirrer shaft is made of the same reinforced platinum hollow pipe (thickness 2.0 mm, diameter 60 mm, length 500 mm). A hole (diameter 21 mm) for penetrating the blade is drilled in the shaft.

シャフトへのブレードの固定は、図5のソケットと同じ構造のソケットを適用している。ブレード固定は、ソケットの開口とシャフトの孔とが合致するようにして、ソケットをシャフト内に内蔵させた後、ブレードを順次挿入して接続した(図6)。そして、シャフト外面のブレード接合部分の根元をシーム溶接で接合した。このとき、溶接部分におけるブレードの断面について、熱影響部の深さが1.2mm以下となるように入熱量を調整した。尚、下段ブレードと上段ブレードとの間の間隔は150mmとしている。   For fixing the blade to the shaft, a socket having the same structure as the socket of FIG. 5 is applied. The blade was fixed in such a manner that the socket opening and the shaft hole were aligned with each other, and after the socket was built in the shaft, the blades were sequentially inserted and connected (FIG. 6). Then, the base of the blade joint portion on the outer surface of the shaft was joined by seam welding. At this time, with respect to the cross section of the blade in the welded portion, the heat input was adjusted so that the depth of the heat affected zone was 1.2 mm or less. The interval between the lower blade and the upper blade is 150 mm.

本実施形態に係るスターラーについて、溶融ガラス攪拌についてのシミュレーションを行い攪拌作用の確認を行った。シミュレーションは、市販のシミュレーションソフト(商品名:ANSYS CFD、アンシス・ジャパン社製)を用いた。このシミュレーションは、攪拌槽にスターラー1基を設置し、溶融ガラス流を攪拌したときのスターラーにおけるミーゼス応力分布を解析するものである。シミュレーション条件は、溶融ガラス流温度:1400℃、ガラス粘度100Pa・sとし、スターラーの回転速度20rpmとした。   About the stirrer which concerns on this embodiment, the simulation about molten glass stirring was performed and the stirring effect | action was confirmed. For the simulation, commercially available simulation software (trade name: ANSYS CFD, manufactured by Ansys Japan) was used. This simulation is to analyze the Mises stress distribution in the stirrer when one stirrer is installed in the stirring tank and the molten glass flow is stirred. The simulation conditions were a molten glass flow temperature: 1400 ° C., a glass viscosity of 100 Pa · s, and a stirrer rotation speed of 20 rpm.

また、このシミュレーションは、比較例として、ブレードを突合せ溶接で製造したスターラー(特許文献2)についても行った。この比較となるスターラーは、外形・寸法は本実施形態に係るスターラーと同じである。そして、両スターラーについてのシミュレート結果を元に最大ミーゼス応力を計算した。このシミュレーションの結果において、最大応力はブレードの付け根部分にかかることが確認され、最大ミーゼス応力は本実施形態で1.6MPaであり、比較例で2.7MPaであった。この解析結果は、ソケットを使用しつつブレードを貫通構造にすることで、発生応力が40%低減されたことを示す。   Moreover, this simulation was performed also about the stirrer (patent document 2) which manufactured the braid | blade by butt welding as a comparative example. The stirrer for comparison has the same external shape and dimensions as the stirrer according to this embodiment. And the maximum Mises stress was calculated based on the simulation result about both stirrers. In the result of this simulation, it was confirmed that the maximum stress was applied to the root portion of the blade, and the maximum Mises stress was 1.6 MPa in the present embodiment and 2.7 MPa in the comparative example. This analysis result shows that the generated stress was reduced by 40% by using the blade in the penetrating structure while using the socket.

次に、算出された最大ミーゼス応力から、スターラーに材料破断が生じるまでの時間(寿命)を求めた。図10のように、本実施形態で適用された強化白金合金についての高温クリープ曲線(応力−破断時間線図)を基に各スターラーの寿命を参照した。この結果、比較例の寿命を1年と想定すると、本実施形態のスターラーの寿命は約9年となり顕著な寿命向上の効果があることが分かった。   Next, from the calculated maximum Mises stress, the time (life) until the material breakage of the stirrer was obtained. As shown in FIG. 10, the life of each stirrer was referred to based on the high temperature creep curve (stress-rupture time diagram) for the reinforced platinum alloy applied in the present embodiment. As a result, assuming that the life of the comparative example is 1 year, the life of the stirrer of this embodiment is about 9 years, and it has been found that there is a significant effect of improving the life.

本発明に係るガラス製造用のスターラーは、高粘度の溶融ガラスの攪拌に際しても高い攪拌作用を有すると共に、耐久性にも優れている。本発明は、特にLCD、OLEDまたはプラズマディスプレー用のガラスペインの製造、ガラスセラミック、硼珪酸塩ガラス、光学ガラス、ガラス管等のガラス製品におけるガラスメルトの均質化に用いることができる。   The stirrer for producing a glass according to the present invention has a high stirring action even when stirring a high-viscosity molten glass and has excellent durability. The invention can be used in particular for the production of glass panes for LCDs, OLEDs or plasma displays, and for the homogenization of glass melts in glass products such as glass ceramics, borosilicate glasses, optical glasses, glass tubes.

Claims (9)

中空パイプ状のスターラーシャフトと、前記スターラーシャフトを貫通して固定される少なくとも2本のスターラーブレードと、を備えるガラス製造用のスターラーにおいて、
前記少なくとも2本のスターラーブレードの少なくとも1のスターラーブレードは、分割された状態で前記スターラーシャフトを貫通しており、
前記少なくとも2本のスターラーブレードが、前記スターラーシャフトの中心線付近で交差するようにして固定されており、
前記スターラーシャフトの内部に、少なくとも2本の筒体が交差した外形を有し、スターラーシャフト内部のスターラーブレードを包囲しつつ保持するソケットを備えることを特徴とするガラス製造用のスターラー。
In a glass production stirrer comprising a hollow pipe-shaped stirrer shaft and at least two stirrer blades that are fixed through the stirrer shaft,
At least one stirrer blade of the at least two stirrer blades penetrates the stirrer shaft in a divided state;
The at least two stirrer blades are fixed so as to intersect near the center line of the stirrer shaft;
A stirrer for producing glass, characterized in that the stirrer shaft includes a socket that has an outer shape in which at least two cylindrical bodies intersect each other and holds a stirrer blade inside the stirrer shaft while surrounding the stirrer shaft.
ソケットは、少なくとも2本の筒体が交差した外形を有し、前記筒体は交差部分で相互に連通しており、
前記筒体のそれぞれの両端から分割されたスターラーブレードを挿入して保持させた請求項1記載のガラス製造用のスターラー。
The socket has an outer shape in which at least two cylinders intersect with each other, and the cylinders communicate with each other at the intersections;
The stirrer for glass manufacture according to claim 1, wherein a stirrer blade divided from both ends of each of the cylindrical bodies is inserted and held.
分割されたスターラーブレードの先端部に、切り欠き加工による加工面が形成されており、
ソケットの交差部分付近で、それぞれのスターラーブレードの前記加工面が噛合して交差するようになっている請求項2記載のガラス製造用のスターラー。
At the tip of the divided stirrer blade, a cut surface is formed by cutting,
The stirrer for glass production according to claim 2, wherein the processed surfaces of the respective stirrer blades are engaged with each other and intersect each other in the vicinity of the intersecting portion of the socket.
ソケットは、少なくとも2本の筒体が交差した外形を有し、前記筒体は交差部分で相互に連通しており、
前記筒体のいずれかに対して、1本もののスターラーブレードを挿入して保持させ、
他の筒体に対しては、分割されたスターラーブレードをそれぞれ両端から挿入して保持させる請求項1記載のガラス製造用のスターラー。
The socket has an outer shape in which at least two cylinders intersect with each other, and the cylinders communicate with each other at the intersections;
Insert and hold one stirrer blade for any of the cylinders,
The stirrer for glass production according to claim 1, wherein the divided stirrer blades are inserted and held from both ends for the other cylindrical bodies.
ソケットは、少なくとも2本の筒体が交差した外形を有し、
貫通した第1の筒体と、前記第1の筒体から突設され、第1の筒体との境界で仕切りを有する少なくとも1組の第2の筒体とからなり、
前記第1の筒体に、1本もののスターラーブレードを貫通して保持させ、
前記第2の筒体に、分割されたスターラーブレードを挿入して保持させた、請求項1記載のガラス製造用のスターラー。
The socket has an outer shape in which at least two cylinders intersect,
A first cylindrical body penetrating, and at least one set of second cylindrical bodies projecting from the first cylindrical body and having a partition at the boundary with the first cylindrical body,
A first stirrer blade is passed through and held in the first cylinder,
The stirrer for glass production according to claim 1, wherein a divided stirrer blade is inserted and held in the second cylindrical body.
スターラーシャフトの内壁面に当接し、ソケットの筒体の端部に対応する位置に貫通孔を有する、帯状の補強リングを供える請求項1〜請求項5のいずれかに記載のガラス製造用のスターラー。   The stirrer for manufacturing a glass according to any one of claims 1 to 5, further comprising a belt-shaped reinforcing ring that is in contact with the inner wall surface of the stirrer shaft and has a through hole at a position corresponding to the end of the cylindrical body of the socket. . スターラーシャフトの略中心線上で交差する少なくとも2本のスターラーブレードを1セットのブレード群とし、
1セット以上のブレード群をスターラーシャフトに多段で固定された請求項1〜請求項6のいずれかに記載のガラス製造用のスターラー。
A set of at least two stirrer blades intersecting substantially on the center line of the stirrer shaft,
The stirrer for glass production according to any one of claims 1 to 6, wherein one or more sets of blade groups are fixed to the stirrer shaft in multiple stages.
スターラーブレードの直径(Db)とスターラーシャフトの直径(Ds)との比(Db/Ds)が、1/3以下である請求項1〜請求項7のいずれかに記載のガラス製造用のスターラー。   The stirrer for glass manufacture according to any one of claims 1 to 7, wherein a ratio (Db / Ds) of a diameter (Db) of the stirrer blade to a diameter (Ds) of the stirrer shaft is 1/3 or less. スターラーブレードは、白金系材料からなる請求項1〜請求項8のいずれかに記載のガラス製造用のスターラー。   The stirrer blade for glass production according to any one of claims 1 to 8, wherein the stirrer blade is made of a platinum-based material.
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