TWI480248B - 混合設備 - Google Patents

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TWI480248B
TWI480248B TW099127963A TW99127963A TWI480248B TW I480248 B TWI480248 B TW I480248B TW 099127963 A TW099127963 A TW 099127963A TW 99127963 A TW99127963 A TW 99127963A TW I480248 B TWI480248 B TW I480248B
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Rudolf Singer
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Umicore Ag & Co Kg
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Description

混合設備
本發明係針對用於攪拌玻璃之設備，且尤其針對用於攪拌由主要供給本體轉變至工作本體之玻璃的設備或針對一成形設備。
玻璃中之化學品及熱均質性係形成高品質玻璃的一基本部份，尤其用於顯示器應用、諸如平面螢幕顯示器。玻璃熔化器之功能大致上係生產具有可接受程度之氣體或固體夾雜物的玻璃，但玻璃通常顯示具化學不同相位之線繩(或條紋)。玻璃之這些非均質成份源自熔融期間的各種正常之事件，包括耐火材料溶解、熔化之分層作用、玻璃表面揮發作用、及溫差。因為色彩及/或指數差異，該結果之線繩係於該玻璃中可看見的。
一用於改善玻璃之均質性的方式係使該熔融玻璃通過配置在該熔化器下游的直立導向之攪拌室。此等攪拌室係配備有一具有中心軸桿之攪拌器，該中心軸桿被一合適之馬達所旋轉。葉片由該軸桿延伸，以混合由該攪拌室之頂部傳送至該底部的熔融玻璃。本發明係有關一新穎的攪拌室及攪拌器，特別地是，用於由此一室達成高產量及高混合效率(混合有效性)，而不會將瑕疵導入該結果之玻璃。
為有效地增加均質性，一攪拌系統應施行以下三種功能：
(1)其應將不均勻的玻璃之個別團塊伸展成薄條帶。此功能需要將剪應力施加至該玻璃。
(2)其應將該等條帶切成短的片段。此功能可經過該熔融玻璃於一正交於該攪拌器之葉片的平面之方向中的流動被達成。
(3)其應分散該等短的片段，使得在此沒有可辨認的圖案。此功能可經過葉片形狀之選擇被達成，該等葉片正交於整體流動之方向中推動玻璃，亦即，產生該玻璃之至少一些徑向流動的葉片形狀。
減少該條紋之厚度及切斷它們使得它們個別地難以在一微小尺度上看見。分散它們消除可見圖案將在一宏觀尺度上被留下之可能性。
於一連續式製程中，所有三種功能必需在一藉由該攪拌室中之玻璃的滯留時間所決定的離散時間間隔中發生。如果玻璃之流速係增加，該玻璃於該室中具有較少之時間供這些三種功能發生。用於很多玻璃產品(例如建築用玻璃)，僅只適度的均質性需求應用。然而，其他玻璃產品必需滿足嚴格的均質性及其他品質標準。LCD玻璃係於此後者之範疇中。用於此玻璃，線繩及夾雜物兩者需要被減至最小及/或消除。
然而，此目的係藉由以下目的所補充：
(1)維持高玻璃產量及(2)維持高攪拌效率(例如低程度之條紋)。這些目的在相反方向中牽引，例如吾人能減少攪拌器速率，以減少垂直應力及如此減少腐蝕，但減少的攪拌器速率意指較少之有效率攪拌及/或減少的產量。
如下面所討論，本發明係能夠藉由提供一用於攪拌器及攪拌室之新穎設計來同時地達成這些似乎是矛盾的目標。
通常，攪拌室具有一圓柱形之內部形狀，並設有一掃過圓柱形形狀之容積的攪拌器。此等攪拌器係普及的，已知有一段很長之時間，且被敘述於美國專利第7127919號、美國專利第2831664號、美國專利第3419373號、及世界專利第WO 2008/088432號中。然而，這些攪拌器設計在所有攪拌器上沿著該軸桿具有固定式垂直應力及流速，且該等攪拌參數可僅只在操作期間藉由改變該攪拌器之速率被修改。
本發明的一目的係提供一用於攪拌熔融玻璃之設備，其正改善攪拌有效性及進一步方式兩者，以在該攪拌設備之操作期間修改該等處理參數。這是藉由提供一攪拌器及一攪拌設備所完成，其中除了該攪拌器之速率以外，直立運動將改變該等攪拌參數(像垂直應力)，且其中待攪拌的熔融玻璃之流動係於其由該入口管經過該攪拌室至該出口管之路程期間加速，以致該條紋之厚度係進一步減少。
此目的係藉由一用於攪拌熔融玻璃之設備所完成，如在下面所界定：
1.　一用於攪拌熔融玻璃之設備，包括：
-　一實質上直立導向之攪拌室，其具有至少一圓錐體或至少其一區段之內部形狀；
-　一入口，其配置在該攪拌室之上端；
-　一出口，其配置在該攪拌室之下端；及
-　一攪拌器，其被放置在該攪拌室內，該攪拌器包括：
a.一實質上直立導向、可旋轉及可軸向運動之軸桿，
b.由該軸桿往外延伸之複數攪拌元件，其係沿著該軸桿之軸線彼此毗連，及
c.該複數攪拌元件係以此一使得該等攪拌元件的每一者掃過一圓形區域之方式沿著該軸桿軸向地配置，該圓形區域界定一掃過半徑Rblade ，在該軸桿之每一段長度處，該攪拌室在該位置具有一大於Rblade 之內部半徑Rwall ，其特徵為該圓形區域之半徑Rblade 與該等攪拌元件之對應尺寸沿著該軸桿長度由該軸桿之下部朝向該軸桿之上部增加，該軸桿係實質上與該攪拌室之該圓錐體同軸，且該等攪拌元件由該軸桿徑向地突出成與該攪拌室之壁面極接近。
2.　如第1項用於攪拌熔融玻璃之設備，另包括：
-　一馬達，其施加一扭矩T至該攪拌器之該軸桿，以當熔融玻璃流經界定一掃過容積V之攪拌室時，在速率S於該攪拌室內實行該攪拌器之旋轉，該熔融玻璃呈現一黏性η；其中選擇S、T、V、Rblade 、Rwall 及η，使得該等攪拌元件之每一個，在該攪拌室內之其個別位置處滿足以下之關係：(STV/η)0.5 >=5.0kg/s；其中S係該攪拌器之速率(弧度/秒)，T係施加至該攪拌器之該軸桿以旋轉該攪拌器的扭矩(牛頓-公尺)，V係藉由該攪拌器所界定之掃過容積(立方公尺)，η係該熔融玻璃之黏性(公斤/公尺*秒)；及(2πηSRblade )/(Rwall -Rblade )<=3.5 * 10-3 N/m2 ，其中η及S係如上面所界定，Rwall 係該攪拌室在安裝於該軸桿上之個別攪拌元件的位置之內徑，與Rblade 係安裝在該軸桿上之攪拌元件的最大直徑，且Rwall 及Rblade 兩者的單位為公尺。
3.如第1或2項之設備，其中該攪拌室之內表面包括複數溝槽，該等溝槽較佳地係實質上與該軸桿之轉軸垂直。
4.如第1或2或3項之設備，其中該攪拌器之該等攪拌元件係以下列方式設計，使得面朝該攪拌室之內表面的該等攪拌元件之表面的表面法線(法向向量)係實質上垂直於該攪拌室之表面。
5.如第1至5項之一或多項的設備，其中該複數攪拌元件係沿著該軸桿之軸線彼此鄰接而由該軸桿徑向地突出的 複數拱形葉輪，且用於該等葉輪之複數支撐元件具有由其中心橫側地輻射伸展之部份與具有緊靠該等葉輪之拱形邊緣，其中該等支撐元件係沿著該軸桿軸向地配置，該等拱形葉輪具有緊靠該等葉輪之該等支撐元件的拱形邊緣之半徑，其特徵為該等葉輪之半徑及該等支撐元件之該等拱形邊緣的半徑兩者沿著該軸桿之長度增加。
6.如第4至5項之一或多項的設備，其中該等支撐元件係在該軸桿上方設有螺紋。
7.如第1至6項之一或多項的設備，其中該等葉輪被配置在該軸桿的一類似長度上之類似半徑的葉輪群組中。
8.如第7項之設備，其中該葉輪群組包括二個、三個或四個葉輪。
9.如第5至8項之任一項的設備，其中每一葉輪之近端被錨固至該軸桿。
10.如第5至9項之任一項的設備，其中二鄰接葉輪葉片係以形成拱形之形狀的方式接合，該形狀於態樣中實質上為圓形。
11.如第5至10項之任一項的設備，其中鄰接葉輪葉片係在相反方向中彎曲的。
12.如第5至12項之任一項的設備，其中二鄰接葉輪葉片係以形成拱形之形狀的方式接合，該形狀於態樣中實質上為卵形或橢圓形。
13.如第1至12項之任一項的設備，其中該等支撐構件被配置正交於該軸桿。
14.如第1至13項之任一項的設備，其中當以直立方式觀看時，該等支撐構件彼此重疊，如此阻礙該掃過容積內之玻璃的直接往下流動。
15.如第1至14項之任一項的設備，其中該掃過容積的形狀係像圓錐體的一區段。
16.如第1至15項之任一項的設備，其中鄰接葉輪葉片係在相反方向中彎曲的。
17.如第1至12項之任一項的設備，其中該等葉輪葉片界定複數延伸穿過其厚度之孔洞，或其中該等葉輪葉片在其一外側表面中界定複數溝槽。
18.如第1至4項之任一項的設備，其中該等攪拌元件係棒形攪拌葉片。
19.如第1至4或18項之任一項的設備，其中該等攪拌元件係導引經過該軸桿中之對應孔口的棒形攪拌葉片，該等孔口沿著該軸桿之長度彼此上下配置。
20.如第1至4或18至19項之任一項的設備，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置。
21.如第20項之設備，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置，且以下列方式相對彼此呈一角度地配置，該方式為使得面朝該攪拌室之內表面與該等攪拌元件之表面界定一螺旋線。
22.如第20項之設備，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置，且以至少一個、實質上直立導向之棒形連接元件彼此連接。
23.如第1至4項之任一項的設備，其中該攪拌元件包括該軸桿的一加厚部份。
24.如第1至4或23項之任一項的設備，其中該加厚部份具有一選自包括圓柱形、錐形、球形、半球形、截頭錐形、鐘形及其組合之群組的形狀。
25.如第1至4或23至24項之任一項的設備，其中至少一葉片元件被緊固在該加厚部份之外側上。
26.如第23項之設備，其中複數葉片元件被緊固至該加厚部份之外側。
27.一種用於使熔融玻璃均質化之方法，包括：
-　提供根據第1至26項的至少一項之設備；
-　使熔融玻璃流經該攪拌室；
-　施加一扭矩至該攪拌器之軸桿，以當該熔融玻璃流經該攪拌室時在該攪拌室內旋轉該攪拌器。
28.如第27項之方法，該熔融玻璃在每秒至少一盎司(28,34公克)之速率流經該攪拌室。
29.一種放置用於熔融玻璃之攪拌器，包括：
a.一實質上直立導向、可旋轉及可軸向地運動之軸桿，
b.複數攪拌元件，其由該軸桿往外延伸，並沿著該軸桿之軸線彼此毗連，及
c.該複數攪拌元件係以此一使得該等攪拌元件之每一者掃過界定一掃過半徑Rblade 的圓形區域之方式沿著該軸桿軸向地配置，其特徵為該圓形區域之該半徑Rblade 與該等攪拌元件之對應尺寸沿著該軸桿長度由該軸桿之下部朝向該軸桿之上部增加。
30.如第29項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該複數攪拌元件係沿著該軸桿之軸線彼此鄰接而由該軸桿徑向地突出的複數拱形葉輪，且用於該等葉輪之複數支撐元件具有由其中心橫側地輻射伸展之部份與具有緊靠該等葉輪之拱形邊緣，其中該等支撐元件係沿著該軸桿軸向地配置，該等拱形葉輪具有緊靠該等葉輪之該等支撐元件的拱形邊緣之半徑，其特徵為該等葉輪之半徑及該等支撐元件之該等拱形邊緣的半徑兩者沿著該軸桿之長度增加。
31.如第29或30項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等支撐元件係在該軸桿上方設有螺紋。
32.如第29至31項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等葉輪被配置在該軸桿的一類似長度上之類似半徑的葉輪群組中。
33.如第32項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該葉輪群組包括二個、三個或四個葉輪。
34.如第29至33項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中每一葉輪之近端被錨固至該軸桿。
35.如第29至34項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中二鄰接葉輪葉片係以形成拱形之形狀的方式接合，該形狀於態樣中實質上為圓形。
36.如第29至35項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中鄰接葉輪葉片係在相反方向中彎曲的。
37.如第29至36項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中二鄰接葉輪葉片係以形成拱形之形狀的方式接合，該形狀於態樣中實質上為卵形或橢圓形。
38.如第29至37項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等支撐構件被配置正交於該軸桿。
39.如第29至38項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中當以直立方式觀看時，該等支撐構件彼此重疊，如此阻礙該掃過容積內之玻璃的直接往下流動。
40.如第29至39項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中該掃過容積的形狀係像圓錐體的一區段。
41.如第29至40項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等葉輪葉片界定複數延伸穿過其厚度之孔洞，或其中該等葉輪葉片在其一外側表面中界定複數溝槽。
42.如第29項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等攪拌元件係棒形攪拌葉片。
43.如第29或42項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等攪拌元件係導引經過該軸桿中之對應孔口的棒形攪拌葉片，該等孔口沿著該軸桿之長度彼此上下配置。
44.如第29或42至43項之一或多項的用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置。
45.如第44項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置，且以下列方式相對彼此呈一角度地配置，該方式為使得由該軸桿面朝外的攪拌元件之表面係界定一螺旋線。
46.如第44項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置，且以至少一個、實質上直立導向之棒形連接元件彼此連接。
47.如第29項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該攪拌元件包括該軸桿的一加厚部份。
48.如第29或47項用於熔融玻璃之攪拌器，其中該加厚部份具有一選自包括圓柱形、錐形、球形、半球形、截頭錐形、鐘形及其組合之群組的形狀。
49.如第29或47至48項用於熔融玻璃之攪拌器，其中至少一葉片元件被緊固在該加厚部份之外側上。
50.如第29或47至49項用於熔融玻璃之攪拌器，如第23項之設備，其中複數葉片元件被緊固至該加厚部份之外側。
本發明如此亦有關用於熔融玻璃之攪拌器，如上文在第1至26項的任一項之下以整體而言敘述該設備所界定者，及有關採用第1至26項的任一項之設備使玻璃均質化之方法。
於本發明之設備中包括一實質上直立導向之攪拌室，其具有至少一圓錐體之內部形狀或該圓錐體之至少一區段。該直徑由該攪拌室之下部朝向該攪拌室之上部增加，以致在該攪拌室之底部的直徑係低於在該頂部的直徑。該攪拌室具有一配置在該攪拌室之上端的入口，在此液體玻璃係在其已於一合適裝置中熔融之後被導入該攪拌室，且通常在進入本發明的設備之前通過一精煉室。
此等精煉室大致上係習知的，且譬如被揭示於美國專利第2010/0126225號及美國專利第US-B2-7490487號中，為所有有用之目的，該等專利以引用的方式併入本文中。該攪拌室亦具有一配置在該攪拌室之下端的出口，用於在攪拌該熔融玻璃及使其均質化之後移除該熔融玻璃。根據本發明，該攪拌室具有一內部半徑Rwall ，其由該攪拌室之下部至該攪拌室之上部增加，亦即，該半徑由該攪拌室之出口朝向入口增加。該攪拌室之形狀為具有至少一張角之錐形，並界定該角度，其中於根據本發明的攪拌室之橫截面中，該攪拌室之側壁由一圓柱形形狀往外偏移。此角度通常係1度或較大，但45度或較少。
特別地是，該角度係由4.5度至35度、或由5度至25度、或由7至17.3度，且應被個別地設計成適於該等想要之剪應力、轉速、玻璃黏性與類似者等。
該攪拌室至少具有一張角、且形狀係根據至少一圓錐體設計之陳述意指該攪拌室之張角不需要將至少成為之20遍及該攪拌室之整個高度為相同，但可改變，且因此需要一具有該等攪拌元件之適當直徑的攪拌器，例如該等攪拌元件係葉輪及該等支撐元件。
該出口可被以不同方式設計，在一方式中，該攪拌室之半徑Rwall 減少，且在一些點併入該出口，像一管子(圖2)，於另一、較佳具體實施例中，該出口係以此一使得該熔融玻璃之流動方向被改變之方式設計，諸如該出口管係連接至該攪拌室之側面，且如此強迫該玻璃流動當通過該出口時進入一不同方向(圖1)。在該攪拌室內，一將於操作期間旋轉之攪拌器被放置。於操作期間，該熔融玻璃較佳地係藉著重力通過該攪拌室，且較佳地係未藉由該轉動之攪拌器運送經過該攪拌室，故該攪拌器之角色主要係該熔融玻璃之攪拌及均質化，且不是其推力。
放置在該攪拌室內之攪拌器包括實質上直立導向、可旋轉及可軸向運動之軸桿。根據本發明，該軸桿係可旋轉及可軸向運動。該軸桿之橫截面可為圓形、卵形、三角形、正六角形或多邊形，且可為管狀、亦即中空的，或一塊狀部份。其亦可為由二不同材料所製成，像一在中心藉由不同材料所覆蓋之材料，諸如一在該中心為低廉及藉由例如呈現較高耐腐蝕性的更昂貴之材料所覆蓋的材料。
於操作期間，在本發明之設備中，該軸桿係藉由合適之機構所旋轉、例如一馬達，且該攪拌室中之熔融玻璃被混合及可選擇性地移向該出口。
用於將為有效率之攪拌器，其必需配備有複數由該軸桿往外延伸並沿著該軸桿之軸線彼此毗連的攪拌元件，且該複數攪拌元件係沿著該軸桿以此一使得每一攪拌元件掃過一界定掃過半徑Rblade 之圓形區域的方式軸向地配置。在該軸桿之每一長度的位置，該攪拌室具有一大於Rblade 之內部半徑Rwall ，其特徵為該圓形區域之半徑Rblade 與該等攪拌元件之對應尺寸沿著該軸桿長度由該軸桿之下部朝向該軸桿之上部增加，該軸桿係實質上與該攪拌室之該圓錐體同軸，且該等攪拌元件由該軸桿徑向地突出成與該攪拌室之壁面極接近。
為了於操作期間擬合該等攪拌參數，該攪拌器之速率能被改變。此外，本發明之一優點係該等處理參數能於操作期間藉由該軸桿之軸向運動而改變。既然該攪拌室之形狀係錐形，軸向運動將分別地增加(或減少)該攪拌室及該攪拌器間之距離。如果該攪拌器係向上運動，且該攪拌器及該攪拌室間之距離係增加，施加至該熔融玻璃之剪應力係減少，如果該攪拌器係往下運動且該攪拌器及該攪拌室間之距離係減少，施加至該熔融玻璃之剪應力係增加。假如想要，則該攪拌器之速率能在相同之時間被增減。
該等處理參數之此變化能被使用於使該設備順應於不同產品或該熔融玻璃之變化的黏性，且於此案例中，當該產品被改變時，該等處理參數係適合的，或至該最佳結果的不同處理參數之較佳調整能被達成。
然而，該攪拌器之軸向運動亦可被使用於在正常操作期間改善該混合，譬如藉由在操作期間週期性地或非週期性地施行該軸向運動。
既然本發明之攪拌器及設備兩者係局部或完全地暴露至熔融玻璃，該熔融玻璃可充分地超過攝氏1000度，其為明顯的是本發明之攪拌器及設備的材料係由必需能夠耐得住此高溫之材料所製成。此等材料係耐火金屬，特別是鉭、鈮、鎢、鉬、銥、銠、鈀、及鉑。如上述，該攪拌室、該攪拌器或其零件亦可為由二不同材料所製成，像一在該中心藉由不同材料所覆蓋之材料，諸如一在該中心為低廉及藉由例如呈現較高耐腐蝕性的更昂貴之材料所覆蓋的材料。譬如，該攪拌器及/或該設備之零件可被由鉬所製成，且此後塗以包括鉑之另一耐火金屬。該鉬核心對該攪拌器提供形狀及機械強度，反之該鉑外層提供耐磨性及耐腐蝕性。於其他具體實施例中，該攪拌器之核心可為完全由鉑、或鉑合金、諸如鉑-銠合金所形成。因為其高熔點、耐腐蝕性及可加工性，鉑特別係一用於玻璃攪拌應用之想要的耐火金屬。最佳的是ODS(氧化物瀰散強化)鉑、鉑-銠合金或其組合。氧化物瀰散強化鉑係一較佳材料，特別是氧化鋯瀰散強化鉑係較佳的，但例如氧化釔瀰散強化鉑係亦合適的。這些材料之製備係習知的，且譬如被敘述於歐洲專利第EP 1781830號及EP 1295954號中，為所有有用之目的，該等專利係以引用的方式併入本文中。該設備之零件亦可被由陶瓷所製成，且藉由鉑所覆蓋。譬如，該攪拌室可被由鉑所製成，且嵌入一陶瓷材料當作支撐。
但是，在高溫攪拌製程期間，鉑、或甚至鉑銠合金不是不受腐蝕所影響的。
為了減少該攪拌器之磨損，如果該攪拌元件在其一外側表面界定複數溝槽係有利的。這些修改將在該攪拌器之表面上產生熔融玻璃的一靜態或準靜態層。特別地是，該等攪拌元件之遠側端部份可在其外側表面中包括溝槽或孔洞。較佳地是，在包括該等溝槽之表面上方，溝槽係垂直於玻璃之流動，但視該等攪拌元件之設計而定可有不同變化。溝槽捕獲該黏性之熔融玻璃，在該等攪拌元件之端部上方建立一靜態或準靜態玻璃層。反之如用於傳統攪拌器的平滑表面導致該表面之流動相關腐蝕，根據本具體實施例之熔融玻璃的一靜態層具有在該(等)攪拌元件之表面上方形成一玻璃保護層之效果，藉此減少攪拌元件腐蝕藉由減少在該葉輪表面上方的玻璃之流動。於其配置中，溝槽可為周期性或非周期性的。它們之形狀可為長方形，具有界定該溝槽之尖銳的角落，或呈現圓形之角落及/或拱形或成某一角度之壁面。該等溝槽之尺寸亦可變化，亦即該等溝槽之寬度變化。一攪拌元件可包括該等修改之所有或部份，以減少磨損，例如該等溝槽的一部份係非周期性或周期性的、變化寬度及變化溝槽壁面形狀。
在與其組合或替代之中，一銥層能被施加在該攪拌器之各部份上，以如世界專利第WO 2008/088432號中所敘述地減少磨損。在與其組合或替代之中，該等溝槽或該銥層可同樣被施加。於根據本發明之設備中，該攪拌室之內部表面較佳地是包括複數溝槽，該等溝槽較佳地是約略與該軸桿之轉軸垂直。這亦減少該攪拌器之磨損。
這些措施亦可被應用在下面所敘述之本發明的具體實施例中。
於本發明之另一具體實施例中，該攪拌器之該等攪拌元件被以下列方式設計，而使得面朝該攪拌室之內表面的該等攪拌元件之表面的表面法線(法向向量)係實質上垂直於該攪拌元件之表面。換句話說，該等攪拌元件不須被設計成順應該室之形狀，僅只調整該長度使得該攪拌室壁面及該攪拌元件的外部邊緣之間無直接接觸係足夠的。然而，為了取得本發明之完整的利益，其較佳的是該等攪拌元件之外部邊緣係以下列方式傾斜，使得它們係平行於該攪拌室之壁面的內部表面，這需要它們為具有與該攪拌室之對應區段相同的張角而傾斜。
概括地說，如上述本發明的攪拌器之一被放置在具有比該攪拌器最遠離該軸桿之中心的部份大一點尺寸之錐形攪拌室中。
由於該攪拌室之錐形形狀，該攪拌器之軸向運動(亦即升高或降低)能被使用於修改該攪拌設備在操作期間之攪拌參數。再者，由於其形狀類似於漏斗，該攪拌室之錐形形狀亦加速該熔融玻璃，且這樣一來減少線繩或條紋之厚度。
較佳地是，根據上述用於攪拌熔融玻璃之設備另包括一馬達，其施加一扭矩T至該攪拌器之軸桿，以在該攪拌室內施行該攪拌器之旋轉。當熔融玻璃流經界定一掃過容積V之攪拌室時，該攪拌器將在一速率S旋轉，該熔融玻璃呈現一黏性η，且其中選擇S、T、V、Rblade 、Rwall 及η，使得該等攪拌元件之每一個，在該攪拌室內之其個別位置處 滿足以下之關係：(STV/η)0.5 >=5.0kg/s (關係1)
其中S係該攪拌器之速率(弧度/秒)，T係施加至該攪拌器之該軸桿以旋轉該攪拌器的扭矩(牛頓-公尺)，V係藉由該攪拌器所界定之掃過容積(立方公尺)，η係該熔融玻璃之黏性(公斤/公尺*秒)；及(2πηSRblade )/(Rwall -Rblade )<=3.5 * 10-3 N/m2 ， (關係2)
其中η及S係如上面所界定，Rwall 係該攪拌室在安裝於該軸桿上之個別攪拌元件的位置之內徑，與Rblade 係安裝在該軸桿上之攪拌元件的最大直徑，且Rwall 及Rblade 兩者的單位為公尺。
兩關係較佳地係在安裝於該軸桿上之攪拌器或每一攪拌元件的每一部份上被滿足。
關係1係該攪拌器之產量的一測量，其將被最大化。關係2係施加至該攪拌器及將被減至最小之剪應力的一測量，以便避免該攪拌器之過度磨損來導致縮短的使用壽命及增加玻璃之污染。
典型地，該旋轉速率S係由大約每分鐘6至60轉、尤其大約每分鐘6至30轉、更特別地是大約每分鐘12至16轉。
該玻璃之黏性η通常係由大約100至6000泊，尤其由大約1000至3000泊。
於本發明的一特定具體實施例中，該複數攪拌元件係沿著該軸桿之軸線彼此鄰接而由該軸桿徑向地突出的複數拱形葉輪，且用於該等葉輪之複數支撐元件具有由其中心橫側地輻射伸展之部份與具有緊靠該等葉輪之拱形邊緣，其中該等支撐元件係沿著該軸桿軸向地配置，該等拱形葉輪具有緊靠該等葉輪之該等支撐元件的拱形邊緣之半徑，其特徵為該等葉輪之半徑及該等支撐元件之該等拱形邊緣的半徑兩者沿著該軸桿之長度由該軸桿之下部朝向該軸桿之上部增加。
於此具體實施例中，該等支撐元件係藉由一合適之機構固定至該軸桿，該機構於該攪拌器之操作期間提供充分之穩定化作用及對施加至該等支撐元件之力量提供充分之阻抗。譬如，該等支撐元件能在該軸桿上方處設有螺紋及固定至該軸桿；它們亦可隨同該軸桿鑄造、焊接至該軸桿、或隨同該軸桿由單一元件切出。
該等葉輪較佳地是配置在該軸桿的類似長度上之類似半徑的葉輪群組中。該等葉輪例如被單獨地配置於一類似於螺旋狀樓梯或拔鑽形階梯上之樓梯的圖案中係亦可能的，但許多葉輪被放置在一類似或相同位準上係較佳的。此一群組葉輪較佳地係由二、三或四葉輪所組成。通常，每一葉輪之近端被錨固至該軸桿。雖然良好之混合業已用在該同一方向中彎曲之鄰接葉輪葉片被提供，如果該等葉輪葉片在該相反方向中彎曲係較佳的。
於該具體實施例之此變型中(葉輪葉片在該相反方向中彎曲)，其為有益的是當在該相反方向中彎曲的二鄰接葉輪葉片係以此一形成拱形之形狀的方式接合時，改善該攪拌器之穩定性，該形狀於態樣中實質上為圓形。既然甚至鄰接葉輪之尺寸可有不同變化，變化二接合葉輪葉片之半徑係亦可能的，如此導致一攪拌器，其中二鄰接葉輪葉片係以此一形成拱形之形狀的方式接合，該形狀於態樣中實質上為卵形或橢圓形。
根據本發明，當該等支撐元件被配置成正交於該軸桿時係較佳的，亦即該等支撐元件之表面法線係平行於該軸桿之長度。然而，該等支撐構件被傾斜至產生像葉輪之幾何形狀係亦可能的，其中該等支撐元件之表面法線係不平行於該軸桿之長度，且如此導致該等支撐構件將該被攪拌之玻璃推入該攪拌器之底部的方向、或將其拉入該被攪拌的頂部之方向的其中之一。於此一案例中，其較佳的是鄰接位準上之支撐構件沿著該軸桿之長度係以此一使得它們正在相反方向中運動該玻璃之方式傾斜，亦即該等上位準支撐構件往下推該熔融玻璃，而該等下位準支撐構件向上拉該熔融玻璃。這將防止該攪拌器推進該熔融玻璃進入一方向，且同時增加該熔融玻璃中之亂流，以改善均質化。
於根據本發明之攪拌器中，當以直立之方式觀看時，該等支撐構件較佳地是彼此重疊，如此阻礙玻璃在該掃過容積內之直接往下流動。於較不佳之另一選擇中，該等支撐構件亦可不重疊，且如此允許玻璃之往下流動，或可特別地具有孔洞或切口，以允許玻璃之往下流動。
由於該等葉輪之半徑及該等支撐元件之拱形邊緣的半徑兩者沿著該軸桿之長度增加的結果，該攪拌器之掃過容積的形狀係像圓錐體的一區段。不只該等支撐構件，而且該攪拌器之葉輪葉片能被傾斜。根據本發明，該等葉輪葉片較佳地是以此一使得該等葉輪葉片之表面法線(法向向量)係實質上垂直於該攪拌元件之表面的方式傾斜，亦即，該等葉輪葉片之表面係平行於該攪拌室之內表面。
於本發明之又另一具體實施例中，該等攪拌元件係棒形攪拌葉片。該等桿棒需要具有一充分之剛性，故它們當於操作期間被強迫經過該熔融玻璃時不會彎曲。通常，此等攪拌元件之厚度不會超過該軸桿之厚度，且特別地是，該等棒形攪拌之厚度係低於該軸桿之厚度。另一選擇係，該等棒形攪拌元件係比該軸桿更厚及在該軸桿上設有螺紋或以此一好像在該軸桿上設有螺紋之方式安裝當然為可能的。該等棒形攪拌元件之橫截面可為與該該軸桿相同或不同。該橫截面通常係圓形、卵形、三角形、或多邊形，例如像正方形、五角形或六角形。該橫截面較佳地係與該軸桿之橫截面相同，且為圓形。該等攪拌元件係藉由一合適之機構固定至該軸桿，該機構於該攪拌器之操作期間提供充分之穩定化作用及對施加至該等支撐元件之力量提供充分之阻抗。譬如，該等攪拌元件可隨同該軸桿鑄造、焊接至該軸桿、或隨同該軸桿由單一元件切出。該等攪拌元件亦可為棒形攪拌元件，並導引穿過該軸桿中沿著該軸桿之長度彼此重疊配置的對應孔口。
於此具體實施例的一變型中，該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此重疊配置。如果此具體實施例被選擇，當以一直立方式觀看時，該等攪拌構件不會彼此重疊，且如此係較不適合用於阻礙玻璃在該掃過容積內之直接往下流動，但仍然由於可被使用之大量攪拌元件，仍然提供該熔融玻璃之良好均質化。通常大約2至10、特別是3至8或4至7的數目之棒形攪拌元件被安裝至該軸桿。
選擇性地，該等棒形攪拌元件係沿著該軸桿之長度彼此重疊配置，且以至少一實質上直立導向、棒形連接元件、通常以二個此連接元件彼此連接。該等桿形攪拌元件可被正交於該軸桿安裝，但同樣可相對該軸桿被傾斜地安裝。特別地是，大約3至7個棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此重疊配置，且以二個連接元件彼此連接，而在每一側面上具有一連接元件，使該等攪拌元件傾斜地安裝至該軸桿(圖7a、7b)。
當以一直立方式觀看時，該等攪拌構件不會彼此重疊且如此係較不適合用於阻礙玻璃在該掃過容積內之直接往下流動的效果能被另一變型所提出，該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此重疊配置，且以此一使得面朝該攪拌室之內表面的攪拌元件之表面界定一螺旋線的方式相對彼此配置在一角度，以致使該攪拌器記起類似於螺旋狀樓梯或拔鑽形階梯上之樓梯的圖案。這樣一來，該掃過容積之較大區域被攪拌元件所覆蓋，如此更顯著地損及該直接之往下流動。該等攪拌元件沿著彼此被扭轉的角度視元件之數目及被掃過的容積而定，且大致上係於10度至45度之間，特別地是20至40度或25至35度之間。示範地，30度可被很好地採用，而具有六個攪拌元件。
為有效地阻礙玻璃在該掃過容積內之直接往下流動，本發明之又另一具體實施例可被採用。於此另一具體實施例中，該攪拌元件包括該軸桿之加厚部份。
該等棒形攪拌元件之橫截面可為與該軸桿相同或不同，但較佳地係相同的，但該軸桿之厚度可變化。該橫截面通常係圓形、卵形、三角形、或多邊形，例如像正方形、五角形或六角形。較佳地是，該橫截面係與該軸桿相同及為圓形。該加厚部份能被以不同方式固定至該軸桿，其可隨同該軸桿鑄造、焊接至該軸桿、或隨同該軸桿由單一元件切出。該加厚部份亦可為一中空部份。該加厚部份可具有一選自包括圓柱形、錐形、球形、半球形、截頭錐形、鐘形及其組合之群組的形狀。
於此具體實施例中，該玻璃流動被強迫至流動環繞著該加厚部份。較佳地是，至少一葉片元件被緊固在該加厚部份之外側上，特別地是複數葉片元件被緊固至該加厚部份之外側。這些元件係藉由一合適之機構緊固至該加厚部份，該機構於該攪拌器之操作期間提供充分之穩定化作用及對施加至該等支撐元件之力量提供充分之阻抗；它們亦可隨同該軸桿鑄造、焊接至該軸桿、或隨同該軸桿由單一元件切出。特別地是，這些葉片元件係薄金屬片，其形狀例如係長方形或正方形，並可於該表面上方被配置在一規則之圖案中，例如在彼此之間放置成具有一空隙的各列葉片元件。較佳地是，鄰近之葉片元件列被以此一使得該等葉片元件被放置相向於該等鄰近列的葉片元件間之空隙的方式放置。該等葉片元件之橫截面通常係長方形的，但亦可為圓形、卵形、三角形、或多邊形，像例如正方形、五角形、或六角形。
如能在上面被看出，本發明有關一用於均質化熔融玻璃之設備，其一方面係以一錐形攪拌室為其特徵，且在另一方面以一放置在該攪拌室內側之攪拌器為其特徵，並以此一使得該攪拌器順應該攪拌室之錐形形狀的方式設計其形狀。
因此，本發明亦有關如上文所界定用於熔融玻璃的攪拌器。
本發明亦有關一用於均質化熔融玻璃之方法，包括
-　提供如上文所敘述用於攪拌熔融玻璃的設備；
-　使熔融玻璃流經該攪拌室；
施加一扭矩至該攪拌器之軸桿，以當該熔融玻璃流經該攪拌室時在該攪拌室內旋轉該攪拌器。於根據本發明之方法中，該熔融玻璃在每秒至少一盎司(28.34公克)之速率流經該攪拌室，較佳地是每秒至少大約二盎司(54.34公克)、或每秒大約至少50公克。
該等圖面之詳細敘述
圖1顯示根據本發明用於混合熔融玻璃之設備，具有一入口1、一出口2、一軸桿3、該攪拌室4、攪拌元件(在此畫出為葉輪)5、一張角7、與葉片8，其中該等葉輪5被安裝至該軸桿3，且該等葉片8係與該等葉輪5連接，以形成該攪拌器6。注意該軸桿3係可旋轉及可軸向運動的，與該攪拌室呈現一在該攪拌室的側面上之出口2，且該直徑係在該攪拌室之下部減少。
圖2顯示一根據本發明用於混合熔融玻璃之設備，具有一入口1、一出口2、一軸桿3、該攪拌室4、攪拌元件(在此畫出為葉輪)5、一張角7、與葉片8，其中使該等葉輪5被安裝至該軸桿3，且該等葉片8係與該等葉輪5連接，以形成該攪拌器6。注意該軸桿3係可旋轉及可軸向運動的，與該攪拌室呈現一在該攪拌室的底部上之出口2，且該直徑係在該攪拌室之下部減少。
於圖1及2中所說明者係本發明之一攪拌設備，具有該攪拌室之不同具體實施例。
該攪拌設備包括一延伸於未顯示的熔融玻璃之供給及具有一錐形形狀的攪拌室4間之入口管1。入口1及攪拌室4可藉由電加熱線圈所圍繞及被隔離，以防止過度之熱損失。該被攪拌及均質化之熔融玻璃由攪拌室4經過出口2流出，雖然未示出，該熔融玻璃亦可被加熱機構、較佳地係電熱元件所圍繞。出口2之直徑可為被認為最適合用於流動該熔融玻璃之尺寸，視該玻璃之黏性、配置在攪拌室4內的攪拌器6之特別樣式、該攪拌器之轉速、及該攪拌器相對該攪拌室之內側壁面尺寸的直徑而定。
可旋轉地設置在該攪拌室4內之攪拌器6可採取任何數目之形式。其已被偵測該最有效率之攪拌器可能不是用於所有操作條件之最佳攪拌器。如果玻璃之整體被強迫通過一亂流區，在此該玻璃之不同部份相對於彼此漸進地剪切，且線繩及不均勻性係經過該玻璃減少及驅散，該熔融玻璃之完全均質化可僅只被獲得。想要之結果可藉由使該玻璃通過錐形形狀之攪拌室最佳被獲得，該攪拌室具有一設置在其中而縱向地延伸之攪拌器，其最大直徑係僅只稍微小於該攪拌室之直徑。較佳地是，攪拌器6係同心地設置在攪拌室4內。亦即，攪拌器6之轉軸係與該攪拌室4之中心縱軸一致。注意該等葉輪5被傾斜，故其表面本質上係平行於該等內側壁面，如能被該攪拌器6之葉輪5的端子邊緣所認知，於此設計中係平行於描述該攪拌室4之壁面的傾斜線。該混合設備之有效性係亦受該攪拌器6之轉速所影響。如此，該設備之玻璃容量(如可藉由該熔融玻璃之經過流動的比率所測量)係不只藉由其尺寸所決定，而且亦藉由設置在其中的攪拌器之轉速所決定。如果該熔融玻璃經過該設備之流動的比率被保持低的，諸如當該設備出口係狹隘的、或該玻璃黏性係高的時，每分鐘相對很少圈之轉速將足以適當地混合該玻璃及不斷變化地瓦解玻璃沿著該圓柱體壁面之往下流動的連續性。在另一方面，當該出口被放大及該流速增加時，該攪拌作用之速率亦必需增加，以維持用於該想要玻璃品質之生產的動態條件。
圖3顯示一根據本發明之攪拌器300，其呈現一軸桿304及分別包括沿著該軸桿之長度配置的拱形葉輪之群組301、302及303，且其中該等葉輪之直徑沿著該軸桿之長度增加。注意該等葉輪在攪拌器300中不傾斜。請亦注意於圖3之視圖中，被該等葉輪所覆蓋之支撐元件305係以虛線描述，且於此具體實施例中，該等葉輪301、302、303之高度與該直徑相應地變化。
圖4顯示具有超過一個張角的攪拌室400之設計。該攪拌室400具有一入口402、一在該底部之出口403，且係配備有本發明之攪拌器(概要的)，該攪拌器具有一軸桿401及葉輪葉片404。該攪拌室400具有側壁，該側壁的一部份係陡峭的，且如此呈現一低張角(405)，及該側壁的一部份呈現一較大的張角(406)。
於圖5中，於此具體實施例中，該等葉輪301、302、303之每一群組包括一組三個葉輪葉片，諸如配置鄰接一在該相反方向中彎曲的類似之三個葉輪葉片組531-533的葉輪葉片528-530。應注意的是葉輪之群組的數目、及每群組的葉輪葉片之數目可根據需要有不同變化。譬如，圖1或2之攪拌設備可具有超過或少於三群組之葉輪。於此具體實施例中，該等葉輪葉片528-533之每一個使其主要表面積平行於軸桿304之轉軸(對比於圖1及2中之攪拌器，其中該等葉輪葉片之主要表面積係平行於該攪拌室側壁)，及每一主要表面積係拱形的，且於一些具體實施例中，包括圓柱體之至少一部份。每一葉輪葉片528-533亦具有一適當地錨固至軸桿304之端部(該近端)，且每一葉輪葉片係錨固至一相反彎曲之葉輪葉片，以對該葉輪提供剛性。如此，二葉輪葉片被接合，以形成一拱形，該拱形於態樣中實質上係圓形。按照圖3及5中所描述之本示範具體實施例，每一葉輪組或群組301、302、303包括三對葉輪，其被接合，以形成一拱形，該拱形於態樣513、515及517中實質上係圓形。為將剛性進一步加至每一葉輪及進一步增進其攪拌作用，呈圓盤片段534-539之形式的硬式鎖固支撐元件可被提供。支撐元件534-539可被配置正交於軸桿304之軸線，順著該等葉輪葉片之內部曲率，且當以直立之方式觀看時彼此重疊，如此阻礙玻璃在藉由該攪拌器所佔有之錐形容積內的直接往下流動。如將被了解，於攪拌器300之旋轉期間，數個葉輪組之葉輪葉片將該玻璃往外噴射，同時該剩餘葉輪組之葉輪葉片向內拉該玻璃，藉此徹底地混合該玻璃。總之，藉由該攪拌器賦予該玻璃之運動係使得不只是該玻璃被徹底地混合，此外同時對於此藉由沿著該壁面區域所造成之壓力所建立的流動，使由該圓柱體側壁往下的玻璃之流動係藉由一動態屏障有效地防止。
其已於世界專利第WO 2008/088432號中認知該攪拌器之葉輪葉片的外側表面係遭受高應力。此應力局部源自流經該攪拌設備的熔融玻璃之黏性、以及該等葉輪葉片與該攪拌室壁面間之接近容差。其係已知該等葉輪527之最外側部份於該攪拌製程期間遭受該等最高應力，雖然該攪拌器之面朝前方的表面(相對於該攪拌器之旋轉方向)及毗連該等葉輪之壁面部份亦可遭受高應力。這些部份較佳地係設有用於減少磨損之機構，諸如上面所述之孔洞或溝槽，或可被以諸如銥、或銥合金(例如銥銠合金)之更耐磨的材料電鍍。
圖6顯示該攪拌器300之諸如301、302、303的一群組葉輪之不同透視圖，並顯示軸桿304、支撐構件634、636、637、639、葉輪葉片628、629、631、632、及接合至形成一拱形之葉輪對，該拱形於態樣613與615中實質上係圓形。
圖7a顯示一具有軸桿711、攪拌元件730之攪拌器710，該等攪拌元件係彼此上下配置及沿著該軸桿之長度傾斜安裝且以二連接元件720連接至彼此的棒形攪拌葉片。
圖7b顯示一具有馬達745、軸桿750、及棒形攪拌元件770之混合設備740，該等攪拌元件係彼此上下配置，且以二連接元件775連接至彼此，而在每一側面上具有一連接元件，該等攪拌元件被放置於一攪拌室中，使該攪拌室中之攪拌室壁面755的形狀在該上部係圓柱形，且攪拌室壁面760在該下部係錐形，其中熔融玻璃785係經由在該攪拌室之上部的入口780及在該攪拌室之下部的出口765導入。
圖8a顯示一具有軸桿20之攪拌器，且該攪拌元件係一加厚部份，包括二圓柱形片段16.1及16.2。
圖8b顯示一具有軸桿20之攪拌器，且該攪拌元件係一加厚部份，包括一圓柱形片段16.3及一具有半球形之片段16.4和一與軸桿20有關之截頭錐形元件16.5。
圖8c顯示一具有軸桿20之攪拌器，且該攪拌元件係一加厚部份，包括一連接至軸桿20之截頭錐形片段16.6及一錐形片段16.7。
圖8d顯示一具有軸桿20之攪拌器，且該攪拌元件係一加厚部份，包括一連接至軸桿20之截頭錐形片段16.8及一具有半球形之形狀的片段16.9。
圖8e顯示一具有軸桿20之攪拌器，且該攪拌元件係一加厚部份，包括以較寬廣之側面連接至彼此的二截頭錐形片段16.10及16.11、及一以其較狹窄之側面連接至該軸桿20的截頭錐形片段。
圖9a及當作圖9a中之acc線9b-9b的剖視圖之圖9b顯示一具有軸桿950及棒形攪拌元件970之混合設備940，該等攪拌元件係沿著該軸桿之長度彼此上下配置，且以此一使得面朝該攪拌室之內表面的攪拌元件之表面界定一螺旋線971的方式相對彼此在一角度，且被放置在一具有攪拌室壁面955之攪拌室961中，在此該室於該上部之形狀係圓柱形，而攪拌室壁面960在該下部之形狀係錐形，其中融玻璃985係經由在該攪拌室之上部的入口980與在該攪拌室之下部的出口965導入。
圖10顯示一具有軸桿1050及該攪拌元件1070之混合設備1040，該攪拌元件係該軸桿的一加厚部份，具有一與截頭錐形元件組合的圓柱形元件之形狀，該攪拌元件1070係配備有被放置於一具有攪拌室壁面1055之攪拌室的葉片元件1075，在此該室1061在該上部之形狀係圓柱形，且攪拌室壁面1060在該下部為錐形，其中熔融玻璃1085係經由在該攪拌室之上部的入口1080與在該攪拌室之下部的出口1065導入。
如將對於那些熟諳此技藝者變得明顯，如在該技藝中已知之其他攪拌器設計可會同此揭示內容之教導被使用。另一選擇之攪拌器設計包括、但不被限制於採用一螺旋狀螺絲之設計及採用相對該攪拌器之旋轉方向在一給定角度之輪葉的攪拌器。用於所有有用之目的，在此中引用之優先權文件及所有參考案或文件係以引用的方式併入本文中。
1．．．入口管
2．．．出口
3．．．軸桿
4．．．攪拌室
5．．．葉輪
6．．．攪拌器
7．．．張角
8．．．葉片
300．．．攪拌器
301．．．葉輪群組
302．．．葉輪群組
303．．．葉輪群組
304．．．軸桿
305．．．支撐元件
400．．．攪拌室
401．．．軸桿
402．．．入口
403．．．出口
404．．．葉輪葉片
405．．．張角
406．．．張角
513．．．拱形葉輪
515．．．拱形葉輪
517．．．拱形葉輪
527．．．葉輪(三個)
528、529、530．．．葉輪葉片
531、532、533．．．葉輪葉片(在該相反方向中彎曲)
534、535、536、537、538、539．．．支撐元件、圓盤片段
613、615．．．拱形葉輪
628、629、631、632．．．葉輪葉片
634、636、637、639．．．支撐構件
710．．．攪拌器
711．．．軸桿
720．．．連接元件
730．．．攪拌元件
740．．．混合設備
745．．．馬達
750．．．軸桿
755．．．室壁面(圓柱形)
760．．．室壁面(錐形)
765．．．出口
770．．．攪拌元件
780．．．入口
785．．．熔融玻璃
16.1．．．圓柱形片段
16.2．．．圓柱形片段
20．．．軸桿
16.3．．．圓柱形片段
16.4．．．半球形片段
16.5．．．截頭錐形元件
20．．．軸桿
16.6．．．截頭錐形片段
16.7．．．錐形片段
20．．．軸桿
16.8．．．截頭錐形片段
16.9．．．半球形片段
20．．．軸桿
16.10．．．截頭錐形片段
16.11．．．截頭錐形片段
20．．．軸桿
940．．．混合設備
950．．．軸桿
955．．．攪拌室壁面
960．．．955之錐形下部
961．．．955之圓柱形上部
965．．．出口
970．．．攪拌元件
971．．．螺旋線
980．．．入口
985．．．熔融玻璃
1040．．．混合設備
1050．．．軸桿
1055．．．攪拌室壁面
1060．．．1055之錐形部份
1061．．．1055之圓柱形部份
1065．．．出口
1070．．．攪拌元件
1075．．．葉片元件
1080．．．入口
1085．．．熔融玻璃
圖1顯示本發明之攪拌設備，且在該攪拌室壁面之下側部份具有一出口。
圖2顯示本發明之攪拌設備，且在該攪拌室之底部具有一出口。
圖3顯示本發明之攪拌器，且具有增加尺寸之三群組的葉輪。
圖4顯示具有超過一個之張角的攪拌室之設計。
圖5係一群組設置在圖3的攪拌器上之葉輪葉片的局部由上而下視圖。
圖6係一群組圖5之葉輪的局部透視圖。
圖7顯示本發明之設備及具有桿形攪拌元件之攪拌器，而使該等攪拌元件係藉由連接元件所連接。
圖8顯示不同型式之攪拌器，其中該攪拌元件係該軸桿之加厚部份。
圖9顯示本發明之設備及具有桿形攪拌元件之攪拌器。
圖10顯示本發明之設備，其中該攪拌元件係該軸桿之加厚部份，且配備有葉片元件。
1040．．．混合設備
1050．．．軸桿
1055．．．攪拌室壁面
1060．．．1055之錐形部份
1061．．．1055之圓柱形部份
1065．．．出口
1070．．．攪拌元件
1075．．．葉片元件
1080．．．入口
1085．．．熔融玻璃

Claims (19)

  1. 一種用於攪拌熔融玻璃之設備，包括：- 一實質上直立導向之攪拌室，其具有至少一圓錐體或至少其一區段之內部形狀；- 一入口，其配置在該攪拌室之上端；- 一出口，其配置在該攪拌室之下端；及- 一攪拌器，其被放置在該攪拌室內，該攪拌器包括：a.一實質上直立導向、可旋轉及可軸向運動之軸桿，b.由該軸桿往外延伸之複數攪拌元件，其係沿著該軸桿之軸線彼此毗連，及c.該複數攪拌元件係以此一使得該等攪拌元件的每一者掃過一圓形區域之方式沿著該軸桿軸向地配置，該圓形區域界定一掃過半徑Rblade ，在該軸桿之每一段長度處，該攪拌室在該位置具有一大於Rblade 之內部半徑Rwall ，其特徵為該圓形區域之該半徑Rblade 與該等攪拌元件之對應尺寸沿著該軸桿長度由該軸桿之下部朝向該軸桿之上部增加，該軸桿係實質上與該攪拌室之該圓錐體同軸，且該等攪拌元件由該軸桿徑向地突出成與該攪拌室之壁面極接近。
  2. 如申請專利範圍第1項用於攪拌熔融玻璃之設備，另包括：- 一馬達，其施加一扭矩T至該攪拌器之該軸桿，以 當熔融玻璃流經界定一掃過容積V之攪拌室時，在速率S於該攪拌室內實行該攪拌器之旋轉，該熔融玻璃呈現一黏性η；其中選擇S、T、V、Rblade 、Rwall 及η，使得該等攪拌元件之每一個，在該攪拌室內之其個別位置處滿足以下之關係：(STV/η)0.5 >=5.0kg/s；其中S係該攪拌器之速率(弧度/秒)，T係施加至該攪拌器之該軸桿以旋轉該攪拌器的扭矩(牛頓-公尺)，V係藉由該攪拌器所界定之掃過容積(立方公尺)，η係該熔融玻璃之黏性(公斤/公尺*秒)；及(2πηSRblade )/(Rwall -Rblade )<=3.5 * 10-3 N/m2 ，其中η及S係如上面所界定，Rwall 係該攪拌室在安裝於該軸桿上之個別攪拌元件的位置之內徑，與Rblade 係安裝在該軸桿上之攪拌元件的最大直徑，且Rwall 及Rblade 兩者的單位為公尺。
  3. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該攪拌室之內表面包括複數溝槽，該等溝槽較佳地係實質上與該軸桿之轉軸垂直。
  4. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該攪拌器之該等攪拌元件係以下列方式設計，使得面朝該攪拌室之內表面的該等攪拌元件之表面的表面法線(法向向量)係實質上垂直於該攪拌室之表面。
  5. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設 備，其中該複數攪拌元件係沿著該軸桿之軸線彼此鄰接而由該軸桿徑向地突出的複數拱形葉輪，且用於該等葉輪之複數支撐元件具有由其中心橫側地輻射伸展之部份與具有緊靠該等葉輪之拱形邊緣，其中該等支撐元件係沿著該軸桿軸向地配置，該等拱形葉輪具有緊靠該等葉輪之該等支撐元件的拱形邊緣之半徑，其特徵為該等葉輪之半徑及該等支撐元件之該等拱形邊緣的半徑兩者沿著該軸桿之長度增加。
  6. 如申請專利範圍第5項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中每一葉輪之近端被錨固至該軸桿。
  7. 如申請專利範圍第5項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中二鄰接葉輪葉片係以形成拱形之形狀的方式接合，該形狀於態樣中實質上為圓形。
  8. 如申請專利範圍第5項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中鄰接葉輪葉片係在相反方向中彎曲的。
  9. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該等攪拌元件係棒形攪拌葉片。
  10. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該等攪拌元件係導引經過該軸桿中之對應孔口的棒形攪拌葉片，該等孔口沿著該軸桿之長度彼此上下配置。
  11. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置，且以下列方式相對彼此呈一角度地配置，該方式為 使得面朝該攪拌室之內表面與由該軸桿朝外的攪拌元件之表面界定一螺旋線。
  12. 如申請專利範圍第9項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該等棒形攪拌葉片係沿著該軸桿之長度彼此上下配置，且以至少一個、實質上直立導向之棒形連接元件彼此連接。
  13. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該攪拌元件包括該軸桿的一加厚部份。
  14. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該加厚部份具有一選自包括圓柱形、錐形、球形、半球形、截頭錐形、鐘形及其組合之群組的形狀。
  15. 如申請專利範圍第1或2項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中至少一葉片元件被緊固在該加厚部份之外側上。
  16. 如申請專利範圍第1項用於攪拌熔融玻璃之設備，其中該軸桿在多個固定位置之間可軸向地運動，每一固定位置具有在該攪拌室內的不同直立高度。
  17. 如申請專利範圍第16項用於攪拌熔融玻璃之設備，藉此在每一固定位置中，藉由該攪拌器施加不同的剪應力在該熔融玻璃。
  18. 一種用於使熔融玻璃均質化之方法，包括：-提供根據申請專利範圍第1至17項的至少一項之設備；-使熔融玻璃流經該攪拌室；-施加一扭矩至該攪拌器之軸桿，以當該熔融玻璃流 經該攪拌室時在該攪拌室內旋轉該攪拌器。
  19. 一種用於熔融玻璃之攪拌器，包括：-一可旋轉及可軸向地運動之軸桿，-複數攪拌元件，其由該軸桿突出，並沿著該軸桿之軸線彼此毗連，及-該複數攪拌元件係以此一使得該等攪拌元件之每一者掃過具有一半徑的圓形區域之方式沿著該軸桿軸向地配置，其特徵為該圓形區域之該半徑與該等攪拌元件之對應尺寸沿著該軸桿長度由該軸桿之下部朝向該軸桿之上部增加。
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