WO2005040051A1 - Rührvorrichtung zum auflösen von schlieren in einer glasschmelze - Google Patents

Rührvorrichtung zum auflösen von schlieren in einer glasschmelze Download PDF

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WO2005040051A1
WO2005040051A1 PCT/EP2003/010624 EP0310624W WO2005040051A1 WO 2005040051 A1 WO2005040051 A1 WO 2005040051A1 EP 0310624 W EP0310624 W EP 0310624W WO 2005040051 A1 WO2005040051 A1 WO 2005040051A1
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stirrer
stirring device
blades
glass
stirrers
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PCT/EP2003/010624
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Yoshikazu Takahashi
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Schott Ag
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/18Stirring devices; Homogenisation
    • C03B5/187Stirring devices; Homogenisation with moving elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/93Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with rotary discs
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/11Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/115Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis
    • B01F27/1155Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis with interconnected discs, forming open frameworks or cages
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/23Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders characterised by the orientation or disposition of the rotor axis
    • B01F27/232Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders characterised by the orientation or disposition of the rotor axis with two or more rotation axes
    • B01F27/2322Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders characterised by the orientation or disposition of the rotor axis with two or more rotation axes with parallel axes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/40Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth
    • B01F27/42Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth with rotating surfaces next to each other, i.e. on substantially parallel axes
    • B01F27/421Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth with rotating surfaces next to each other, i.e. on substantially parallel axes provided with intermeshing elements

Definitions

  • the invention relates to a device for stirring a flowable medium, in particular a glass melt.
  • Such devices are often part of plants for melting, crystallizing or refining inorganic substances, especially glass.
  • Such a system generally comprises a melting tank, a refining tank connected downstream of this and the device in question, which serves to dissolve streaks or to condition.
  • the invention further relates to a method for homogenizing a melt.
  • the essential components of such a device include a stirred tank, for example a crucible, and a stirrer which is immersed in the bath in the stirred tank.
  • the stirrer is rod-shaped and is arranged generally vertically. It comprises a shaft and a core in its lower region, which is generally completely surrounded by the melt.
  • the core is generally equipped with stirrer blades.
  • WO 9615071 A describes the homogenization of glass melt by means of a
  • DD-298767A describes a stirring device with a stirrer which is immersed in a cylindrical mixing vessel. The stirrer is divided into two stirrer arms. The immersion point of the two stirring arms in the melt lies outside the axis of symmetry of the mixing vessel.
  • SU-914510 B describes a stirring device with a stirrer which has a frustoconical end, the smaller diameter of which is at the bottom, and the larger diameter of which is in the region of the mirror
  • US 5 006 145 A describes a flow channel through which a glass melt flows in the horizontal direction.
  • two or more stirrers can be arranged side by side, with impellers at different geodetic heights. None is said about the mutual distance between impellers and / or agitator shafts.
  • the stirrer blades in particular are subject to greater deformation.
  • the service life of the stirrer, the stirrer bearing and the assigned drives are reduced.
  • Increasing the speed of the stirrer leads to the very undesirable so-called reboil effect.
  • the suction effect in the stirring area on the crucible surface is increased. There is a risk of air intake.
  • the invention has for its object a device for stirring and
  • the device and a method are said to be less exposed to mechanical stresses than known devices.
  • Each stirrer usually has a stirrer shaft which can be driven and stirrer blades.
  • the shafts are arranged in parallel next to each other, and the agitator blades are arranged on their associated shaft at a mutual axial distance. The arrangement is such that the
  • a decisive idea of the invention is the dimensioning of the gap spaces between the free end of the stirrer blade of one of the stirrers and the shaft of an adjacent stirrer and / or the gap spaces between two adjacent stirrer blades of two different stirrers. If the width of the column in question is measured in accordance with the teaching of the invention, the result is a high shear effect. The melt can still flow through the gap, but the gap is so narrow that shearing, squeezing and
  • melt flow is forced to change its direction many times, depending on the number of impeller blades and the speed.
  • the agitator blades cause melt particles to flow radially outward from the area of the agitator shaft, then reach the overlap area between adjacent agitator blades, and are swirled there. The result is perfect homogenization.
  • the invention can be used particularly advantageously for the production of glasses for TFT display substrates, which must be alkali-free, and for PDP display substrates, which may contain alkali oxides.
  • the glass quality is significantly improved and the so-called waviness is avoided.
  • a device designed according to the invention also has the further advantages:
  • Figure 1 shows a system for melting, refining and conditioning glass in a schematic representation with a stirring device according to the invention.
  • Figure 2 shows a schematic view of a stirring device with two mutually parallel stirrer shafts and with disk-shaped stirrer blades in a side view
  • Figure 3 shows schematically two disc-shaped stirrer blades of Figure 2 in plan view.
  • Figure 4 shows in a view similar to that of Figure 3 five disc-shaped stirrer blades.
  • Figure 5 shows a schematic side view of an agitator of U-shaped shape.
  • FIG. 6 shows a section from FIG. 2 with an illustration of columns I and II, which are decisive according to the invention.
  • the system shown in Figure 1 comprises a crucible A, a refining crucible B and a stirring device C according to the invention.
  • the stirring device is used for homogenizing, conditioning and removing streaks.
  • the stirring device C comprises a stirring container 3 and three stirrers 4, 5, 6.
  • a larger unit for example a trough, can also be used instead of a crucible.
  • each stirrer has a stirrer shaft and a number of disk-like stirrer blades. As can be seen, the stirrer blades of one of the stirrers mesh like a tooth in the spaces between the stirrer blades of another stirrer.
  • FIGs 2 and 3 illustrate a stirring device with two stirrers 4, 5 - in contrast to the stirring device shown in Figure 1.
  • Stirrer 4 has a stirrer shaft 4.1, stirrer 5 a stirrer shaft 5.1. Each stirrer is equipped with stirrer blades 4.2, 5.2. The stirrer blades are disk-shaped in the present case, which can be seen from FIG. 3.
  • the two stirrers 4, 5 are located in a stirred tank 3. This has a melt inlet 3.1 and a melt outlet 3.2.
  • the disk-shaped stirrer blades 4.2 and 5.2 have an overlap area - hatched here. You can also see the direction of rotation of the stirrer. Both stirrers 4, 5 turn namely clockwise. This has the following effect: In the overlap area of a stirrer disc 4.2 and a stirrer disc 5.2, a surface element of the stirrer disc 4.2 in the vicinity of the stirrer shaft 4.1 has a low peripheral speed. A surface element of the agitator disk 5.2, however, has a relatively high peripheral speed in the peripheral area.
  • a surface element of the agitator disc 4.2 has a high peripheral speed
  • a surface element of the agitator disc 5.2 has a low peripheral speed
  • stirrer shaft 4.1 could rotate clockwise, as shown here, and the stirrer shaft 5.1 counterclockwise.
  • FIG. 4 corresponds to that according to FIG. 3. However, it shows five disk-shaped stirrer blades, namely 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 and 4.6. All stirrer blades belong to five stirrers, which are not shown here. In the present case, all stirrers are constructed essentially the same. They could even have an identical structure.
  • the stirrer with the stirrer disks 4.2 is arranged centrally, and the stirrers with the stirrer disks 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 are grouped symmetrically around the first mentioned stirrer like a piano. Of course, more or fewer than four external stirrers can also be provided, which are grouped around a central stirrer.
  • stirrer blades can also be provided with projections, knobs, recesses. They can also have an irregular shape, for example, they can be wave-shaped as seen in an axial section.
  • the stirring device according to the invention is particularly well suited for processing glass melts and the boron oxides or alkali oxides or boron oxides
  • the distance between adjacent stirrer blades can be very small, for example only 2 to 5 to 10 mm.
  • the stirrer shafts can also be driven at different speeds, both from stirrer shaft to stirrer shaft and over the course of a stirring process.
  • the stirrer shafts can be driven in different directions.
  • Figure 5 illustrates an agitator, which is shown in side view and U-shaped.
  • the system is constructed in detail as follows: In the left part of the figure there is an inlet section 10. This runs horizontally. A vertical section 11 leading downwards follows horizontal section 12, an upward vertical section 13, and an outlet section 14.
  • first stirring device 4a In the first, vertical section 10 there is a first stirring device 4a, 5a and in the second vertical section 13 there is a second stirring device 4b, 5b.
  • the stirring devices 4a, 5a and 4b, 5b can be the same or similar to that
  • Stirring devices 4 and 5 of Figure 2 can be designed.
  • the stirrer shafts of these devices are overhung.
  • the inlet section 10 can receive a single melt flow. But it is also possible to use two or more glass streams different
  • Initiate composition and / or consistency The goal in any case is the perfect mixing and homogenization of the individual or the glass streams.
  • Figure 6 may best illustrate the essence of the invention.
  • stirrer 4 has a stirrer shaft 1.1 and stirrer blades 4.2.
  • Stirrer 5 has a stirrer shaft 2.1 and stirrer blades 5.2.
  • Gap! is between the free end of one of the stirrer blades 5.2 of the stirrer 5 and the shaft 1.1 of the stirrer 4.
  • Gap II is located between the two adjacent stirrer blades 4.2 and 5.2 of the two stirrers 4 and 5.
  • the gap in question is at least so large that there is no striking or touching of the components facing one another (shaft-agitator blade end or agitator-blade-agitator blade) and that in any case there is still a melt flow through the gap in question.
  • the gap also has a certain maximum size. This ensures that there is still a squeezing or shearing of the melt partial flow, and thus one
  • Gap 1 plays a greater role than gap II.
  • the values of 50 mm or less have proven to be the maximum gap widths. All values below are practicable, i.e. 40, 30, 20, 10, 5, 1 and even less mm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rührvorrichtung zum Auflösen von Schlieren in einer Glasschmelze, wobei die Glasschmelze in einem Gefäss mit einem senkrechten Glasfluss vorliegt; Gemäss der vorliegenden Erfindung ist diese Rührvorrichtung mit den folgenden Merkmalen ausgestattet: - mit wenigstens zwei Rührern (4), (5), die jeweils eine antreibbare Rührerwelle (4.1), (5.1) sowie Rührerflügel (4.2), (5.2) aufweisen; - die Wellen liegen parallel nebeneinander; - die Rührerflügel sind derart gestaltet und angeordnet, dass die Flugkreise der Rührerflügel eines Rührers in Draufsicht die Flugkreise eines anderen Rührers überlappen, wobei die Wellen im wesentlichen senkrecht angeordnet sind; - zwischen dem freien Ende wenigstens eines Rührerflügels eines Rührers und der Welle eines anderen Rührers besteht ein Spalt I; - zwischen zwei einander benachbarten Rührerflügeln zweier verschiedener Rührer besteht ein Spalt II; - die Weite wenigstens eines der beiden Spalte bewegt sich zwischen einem Mindestmass (a) und einem Höchstmass (b); - das Mindestmass (a) ist derart gewählt, dass eine gegenseitige Berührung der betreffenden Bauteile (Welle-Rührerende, Rührer-Rührer) unterbleibt und dass ein Duchströmen von Schmelze durch den Spalt (I, II) möglich ist; - das Höchstmass (b) beträgt 50 mm oder weniger.

Description

Rührvorrichtung zum Auflösen von Schlieren in einer Glasschmelze
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchrühren eines fließfähigen Mediums, insbesondere einer Glasschmelze. Solche Vorrichtungen sind häufig Bestandteil von Anlagen für das Erschmelzen, die Kristallisation oder das Läutern von anorganischen Substanzen, vor allem von Glas. Eine solche Anlage umfaßt im allgemeinen eine Schmelzwanne, einer dieser nachgeschaltete Läuterwanne sowie die hier in Rede stehende Vorrichtung, die dem Auflösen von Schlieren oder dem Konditionieren dient. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Homogenisieren einer Schmelze.
Eine solche Vorrichtung umfasst als wesentliche Bestandteile einen Rührbehälter, zum Beispiel einen Tiegel sowie einen Rührer, der in das im Rührbehälter befindliche Bad eintaucht.
Der Rührer ist stabförmig und im allgemeinen vertikal angeordnet. Er umfaßt einen Schaft sowie in seinem unteren Bereich einen Kern, der in der Regel völlig von der Schmelze umgeben ist. Der Kern ist im allgemeinen mit Rührerflügeln bestückt.
WO 9615071 A beschreibt die Homogenisierung von Glasschmelze mittels eines
Rührers in einem Zufuhrkanal. Dabei wird die Schmelze dadurch homogenisiert, dass die Richtung des Schmelzenstromes in der Rührzone ständig geändert wird. DD-298767A beschreibt eine Rührvorrichtung mit einem Rührer, der in ein zylindrisches Mischgefäß eintaucht. Der Rührer ist in zwei Rührarme unterteilt. Der Eintauchpunkt der beiden Rührarme in die Schmelze liegt dabei außerhalb der Symmetrieachse des Mischgefäßes.
SU-914510 B beschreibt eine Rühreinrichtung mit einem Rührer, der ein kegelstumpfförmiges Ende aufweist, dessen kleinerer Durchmesser sich unten befindet, und dessen größerer Durchmesser sich im Bereich des Spiegels der
Schmelze befindet. Dieser kegelige Kern des Rührers weist Flügel auf, die der Glasschmelze eine Aufwärtsströmung verleihen. Dies soll zu einem Durchmischen von Oberflächenschichten führen.
US 5 006 145 A beschreibt einen Strömungskanal, der von einer Glasschmelze in horizontaler Richtung durchströmt wird. Bei dieser Vorrichtung können zwei oder mehrere Rührer nebeneinander angeordnet sein, mit Rührflügeln auf unterschiedlichen geodätischen Höhen. Über den gegenseitigen Abstand von Rührflügeln und/oder Rührerwellen ist nichts ausgesagt.
DE 199 35 686 A1 beschreibt einen Behälter, der von einer Glasschmelze von oben nach unten durchströmt ist. Hierbei ist jedoch nur ein einziger Rührer vorgesehen.
DE 1 471 832 A beschreibt Rührvorrichtungen, bei welchen mehrere Rührer mit Rührerflügeln vorgesehen sind. Die Rührerflügel befinden sich jedoch auf ein und derselben geodätischen Höhe. Ein gegenseitiges Überlappen findet nicht statt.
Die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Homogenisieren und Auflösen von Schlieren arbeiten nicht immer befriedigend. So kann man immer wieder beobachten, dass sich die Schlieren in der Rührzone verjüngen und mehr oder minder abbauen, dass sie sich jedoch nach Verlassen der Rührzone wieder verstärken. In einem solchen Falle muß die Drehzahl des Rührers erhöht werden. Dies kostet jedoch mehr Energie und führt auch nicht immer zum Ziel. Es hat außerdem weitere Nachteile. Die Rührer sind mit zunehmender Drehzahl anfällig gegen Verformung bei eintretenden Störungen durch ankommende Fremdkörper.
Insbesondere die Rührerflügel unterliegen einer größeren Verformung. Die Standzeiten der Rührer, der Rührerlager und der zugeordneten Antriebe sind verringert. Eine Steigerung der Drehzahl des Rührers führt zu dem sehr unerwünschten sogenannten Reboil-Effekt. Abgesehen von diesen mechanischen Nachteilen wird die Sogwirkung im Rührbereich an der Tiegeloberfläche gesteigert. Dabei besteht die Gefahr des Lufteinzugs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchrühren und
Konditionieren eines fließfähigen Mediums, insbesondere einer Glasschmelze derart zu gestalten, dass die eigentlichen Aufgaben - nämlich das Konditionieren, Homogenisieren und Beseitigen von Schlieren - besser erfüllt, als bekannte Vorrichtungen. Außerdem soll die Vorrichtung sowie ein Verfahren in geringerem Maße als bekannte Vorrichtungen den mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht in folgendem:
Es wird nicht nur ein einziger Rührer vorgesehen, sondern wenigstens zwei. Jeder Rührer weist in üblicherweise eine antreibbare Rührerwelle auf sowie Rührerflügel. Die Wellen sind parallel nebeneinander angeordnet, und die Rührerflügel sind auf ihrer zugehörenden Welle in einem gegenseitigen axialen Abstand angeordnet. Dabei ist die Anordnung derart getroffen, dass die
Rührerflügel des einen Rührers in die Zwischenräume zwischen zwei einander benachbarten Rührerflügeln eines anderen Rührers eingreifen.
Ein entscheidender Gedanke der Erfindung besteht in der Bemessung der Spalträume zwischen dem freien Ende des Rührerflügels eines der Rührer und der Welle eines benachbarten Rührers und/oder der Spalträume zwischen zwei einander benachbarten Rührerflügeln zweier verschiedener Rührer. Bemisst man die Weiten der betreffenden Spalte gemäß der Lehre der Erfindung, so ergibt sich eine hohe Scherwirkung. Die Schmelze vermag zwar noch die Spalte zu durchströmen, jedoch ist die Spalte derart eng, dass ein Scheren, Quetschen und
Homogenisieren stattfindet. Hierzu wird der Schmelzefluß gezwungen, viele Male - entsprechend der Anzahl von Rührerflügeln sowie entsprechend der Drehzahl - seine Richtung zu ändern. Die Rührerflügel bewirken, dass Schmelzepartikel vom Bereich der Rührerwelle radial nach außen abströmen, sodann in den Überlappungsbereich zwischen einander benachbarten Rührerflügeln gelangen, und dort verwirbelt werden. Eine perfekte Homogenisierung ist die Folge.
Dies ist ganz besonders wichtig bei Spezialgläsern, die Boroxide aufweisen. Desgleichen bei leichtverdampfenden Alkalioxiden. Boroxide neigen nämlich an der Oberfläche des Schmelzespiegels zu einem starken Verdampfen, so dass ein effektives Rühren dringend notwendig ist.
Dies ist besonders wichtig bei Gläsern für Displays. Diese benötigen nämlich höhere Temperaturen beim Schmelzen, Läutern und Homogenisieren, was die Verdampfung steigert und die Glaszusammensetzung lokal in unerwünschter
Weise verändert.
Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft anwenden für die Herstellung von Gläsern für TFT-Displaysubstrate, die alkalifrei sein müssen, als auch für PDP- Displaysubstrate, die Alkalioxide enthalten können. Die Glasqualität wird wesentlich verbessert, und die sogenannte Welligkeit (waviness) wird vermieden.
Eine erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung hat jedoch auch die weiteren Vorteile:
* Geringere Reboilanfälligkeit (Reboilanfälligkeit ist direkt proportional der Rührerdrehzahl).
* Geringere Anfälligkeit des Rührers (bei Edelmetall-Rührteilen) gegen Deformation bei eintretenden Störungen durch ankommende Fremdkörper. * Deutliche geringere Deformation der Rührerflügel.
* Längere Laufzeiten der eingesetzten Rührer.
* Minimierte Sogwirkung des Rührers von der Tiegeloberfläche. * Geringere Belastung der Rührerlager und der Antriebe.
* Geringerer Energieaufwand.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Anlage zum Erschmelzen, Läutern und Konditionieren von Glas in einer schematischen Darstellung mit einer erfindungsgemäßen Rührvorrichtung.
Figur 2 zeigt in schematischer Ansicht eine Rührvorrichtung mit zwei zueinander parallelen Rührerwellen und mit scheibenförmigen Rührerflügeln in Seitenansicht
Figur 3 zeigt schematisch zwei scheibenförmige Rührerflügel von Figur 2 in Draufsicht.
Figur 4 zeigt in einer Ansicht ähnlich jener gemäß Figur 3 fünf scheibenförmige Rührerflügel.
Figur 5 zeigt in schematischer Seitenansicht eine Rühranlage von U-förmiger Gestalt.
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt aus Figur 2 mit Veranschaulichung der erfindungsgemäß entscheidenden Spalte I und II.
Die in Figur 1 gezeigte Anlage umfaßt einen Schmelztiegel A, einen Läutertiegel B sowie eine erfindungsgemäße Rührvorrichtung C.
Im Schmelztiegel A wird in üblicherweise sogenanntes Gemenge oder Glasscherben oder beides eingetragen und erschmolzen. Die Schmelze wird sodann mittels einer Rinne 1 zum Läutertiegel B überführt, aus welchem kleinere Blasen hochsteigen und abgeführt werden und von dort über eine Rinne 2 zur Rührvorrichtung C. Die Rührvorrichtung dient dem Homogenisieren, Konditionieren und Beseitigen von Schlieren. Die Rührvorrichtung C umfaßt einen Rührbehälter 3 und drei Rührer 4, 5, 6.
Es versteht sich, dass statt eines Tiegels auch ein größeres Aggregat, beispielsweise eine Wanne, verwendet werden kann.
Dabei arbeiten die Rührer 4, 5, 6 wie folgt zusammen: Jeder Rührer weist eine Rührerwelle sowie eine Anzahl von scheibenartigen Rührerflügeln auf. Wie man sieht, greifen die Rührerflügel eines der Rührer verzahnungsartig in die Zwischenräume zwischen den Rührerflügeln eines anderen Rührers.
Dies ergibt sich genauer aus den nachfolgenden Figuren.
Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen eine Rührvorrichtung mit zwei Rührern 4, 5 - im Gegensatz zu der in Figur 1 gezeigten Rührvorrichtung.
Rührer 4 weist eine Rührerwelle 4.1 auf, Rührer 5 eine Rührerwelle 5.1. Jeder Rührer ist bestückt mit Rührerflügeln 4.2, 5.2. Die Rührerflügel sind im vorliegenden Falle scheibenförmig, was man aus Figur 3 erkennt.
Die beiden Rührer 4, 5 befinden sich in einem Rührbehälter 3. Dieser weist einen Schmelzeeinlaß 3.1 und einen Schmelzeauslaß 3.2 auf.
Dies gilt auch für die Ausführungsform gemäß Ziffer 2.
Aus Figur 3 erkennt man folgendes: Die scheibenförmigen Rührerflügel 4.2 und 5.2 weisen einen Überlappungsbereich auf - hier schraffiert. Ferner erkennt man die Drehrichtung der Rührer. Beide Rührer 4, 5 drehen nämlich im Uhrzeigersinn. Dies wirkt sich wie folgt aus: Im Überlappungsbereich einer Rührerscheibe 4.2 und einer Rührerscheibe 5.2 hat ein Flächenelement der Rührerscheibe 4.2 in der Nähe der Rührerwelle 4.1 eine geringe Umfangsgeschwindigkeit. Ein Flächenelement der Rührerscheibe 5.2 hingegen hat im Umfangsbereich eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit.
Umgekehrt ist es im Bereich der Rührerwelle 5.1. Dort hat ein Flächenelement der Rührerscheibe 4.2 eine hohe Umfangsgeschwindigkeit, und ein Flächenelement der Rührerscheibe 5.2 eine geringe Umfangsgeschwindigkeit.
In der Mitte des Überlappungsbereiches - das heißt genau hälftig zwischen den beiden Rührerwellen 4.1 , 5.1 -, ist die Umfangsgeschwindigkeit von dort befindlichen Flächenelementen der beiden Rührerscheiben 4.2, 5.2 gleich groß.
Dies bedeutet, dass die Summe aus den Umfangsgeschwindigkeiten von einander gegenüberliegenden Flächenelementen zweier einander benachbarter Scheiben 4.2, 5.2 - in radialer Richtung gesehen - gleich groß ist. Die Scherkräfte, die auf ein Volumenelement der Glasschmelze einwirken, sind somit über den Überlappungsbereich in radialer Richtung gesehen gleich groß. Dies bedeutet, dass jedes Volumenelement der Glasschmelze gleich behandelt wird. Dies ist wünschenswert im Interesse eines guten Energiewirkungsgrades.
Die beiden Rührerwellen könnten aber stattdessen auch in entgegengesetztem Drehsinn angetrieben werden. So könnte die Rührerwelle 4.1 im Uhrzeigersinne umlaufen, so wie hier dargestellt, und die Rührerwelle 5.1 im Gegenzeigersinn.
Die Darstellung gemäß Figur 4 entspricht jener gemäß Figur 3. Sie zeigt jedoch fünf scheibenförmige Rührerflügel, nämlich 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 und 4.6. Alle Rührerflügel gehören zu fünf Rührern, die hier nicht weiter dargestellt sind. Alle Rührer sind im vorliegenden Falle im wesentlichen gleich aufgebaut. Sie könnten sogar identisch aufgebaut sein. Dabei ist der Rührer mit den Rührerscheiben 4.2 zentral angeordnet, und die Rührer mit den Rührerscheiben 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 sind symmetrisch um den erstgenannten Rührer pianetenartig herumgruppiert. Es können natürlich auch mehr oder weniger als vier äußere Rührer vorgesehen sein, die um einen zentralen Rührer herumgruppiert sind.
Bezüglich der Drehzahlen sind alle Variationsmöglichkeiten denkbar.
Statt der scheibenförmigen Rührer sind auch stabförmige Rührer denkbar, oder Rührer, die die Gestalt einer Schaufel einer Kaplanturbine aufweisen, oder der Schaufel einer Schiffsschraube. Auch können in jedem Falle die Rührerflügel mit Vorsprüngen, Noppen, Aussparungen versehen sein. Sie können auch eine unregelmäßige Gestalt haben, beispielsweise in einem Axialschnitt gesehen wellenförmig gestaltet sein.
Die erfindungsgemäße Rührvorrichtung ist besonders gut geeignet zum Aufbereiten von Glasschmelzen die Boroxide oder Alkalioxide oder Boroxide und
Alkalioxide enthalten.
Der Abstand zwischen einander benachbarten Rührerflügeln kann sehr gering sein, beispielsweise nur 2 bis 5 bis 10 mm.
Auch können die Rührerwellen mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sein, und zwar sowohl von Rührerwelle zu Rührerwelle, als auch über den Verlauf eines Rührvorganges. Auch hier werden können die Rührerwellen mit unterschiedlichen Richtungen angetrieben werden.
Figur 5 veranschaulicht eine Rühranlage, die in Seitenansicht dargestellt und U- förmig ist.
Die Anlage ist im Einzelnen wie folgt aufgebaut: Im linken Teil der Figur befindet sich ein Einlassabschnitt 10. Dieser verläuft horizontal. Es folgt ein vertikaler, nach unten führender Abschnitt 11 , ein horizontaler Abschnitt 12, ein nach oben führender vertikaler Abschnitt 13, und ein Auslassabschnitt 14.
Alle Abschnitte sind im Querschnitt kreisrund. Sie könnten jedoch auch einen anderen Querschnitt haben, beispielsweise einen eckigen. Die Wandungen der Anschnitte 11 , 13 können aber auch derart gestaltet sein, dass sie die Rührvorrichtungen 4a und 5a bzw. 4b und 5b mehr oder minder eng umhüllen und Konturen haben, die den Flugkreisen der Rührerflügel entsprechen. Siehe in Figur 5 die Schnittansicht A-A.
Im ersten, vertikalen Abschnitt 10 befindet sich eine erste Rührvorrichtung 4a, 5a und im zweiten vertikalen Abschnitt 13 befindet sich eine zweite Rührvorrichtung 4b, 5b.
Die Rührvorrichtungen 4a, 5a und 4b, 5b können gleich oder ähnlich wie die
Rührvorrichtungen 4 und 5 von Figur 2 gestaltet sein. Die Rührerwellen dieser Vorrichtungen sind oben fliegend gelagert.
Der Einlassabschnitt 10 kann einen einzigen Schmelzestrom aufnehmen. Es ist aber auch möglich, zwei oder mehrere Glasströme unterschiedlicher
Zusammensetzung und/oder Konsistenz einzuleiten. Das Ziel ist in jedem Falle die perfekte Durchmischung und Homogenisierung des einzelnen beziehungsweise der Glasströme.
Figur 6 dürfte das Wesen der Erfindung noch am besten veranschaulichen.
Man erkennt wiederum zwei Rührer 4 und 5 im Ausschnitt. Rührer 4 weist eine Rührerwelle 1.1 und Rührerflügel 4.2 auf. Rührer 5 weist eine Rührerwelle 2.1 und Rührerflügel 5.2 auf.
Man erkennt zwei Spalte I und II. Spalt ! liegt zwischen dem freien Ende eines der Rührerflügel 5.2 des Rührers 5 und der Welle 1.1 des Rührers 4 vor.
Spalt II befindet sich zwischen den beiden einander benachbarten Rührerflügeln 4.2 und 5.2 der beiden Rührer 4 und 5.
Die Spalte I und I! sind in einer ganz bestimmten Weise bemessen. Wenigstens auf einen der beiden Spalte I, II trifft die folgende Bedingung zu:
Der betreffende Spalt ist mindestens so groß, dass ein Anschlagen oder Berühren der einander zugewandten Bauteile (Welle-Rührerflügelende beziehungsweise Rührerflügel-Rührerflügel) unterbleibt, und dass in jedem Falle noch eine Schmelzeströmung durch den betreffenden Spalt hindurch stattfindet. Der Spalt hat jedoch auch ein bestimmtes Höchstmaß. Dieses sorgt dafür, dass noch ein Quetschen oder Scheren des Schmelze-Partialstromes, und damit ein
Homogenisieren, stattfindet.
Dabei spielt Spalt l eine größere Rolle, als Spalt II.
Als maximale Spaltweiten haben sich die Werte von 50 oder weniger mm erwiesen. Praktikabel sind alle darunterliegenden Werte, das heißt zum Beispiel 40, 30, 20, 10, 5, 1 und noch weniger mm.
Alle diese Maßnahmen tragen zu einem hervorragenden Ergebnis bei. Dies betrifft insbesondere Gläser, die bei hohen Temperaturen von beispielsweise 1100° C zum Verdampfen neigen. Hierzu gehören vor allem borhaltige Gläser.

Claims

Patentansprüche
1. Rührvorrichtung zum Auflösen von Schlieren in einer Glasschmelze, wobei die Glasschmelze in einem Gefäß mit einem senkrechten Glasfluss vorliegt; 1.1 mit wenigstens zwei Rührern, die jeweils eine antreibbare Rührerwelle sowie Rührerflügel aufweisen;
1.2 die Wellen liegen parallel nebeneinander;
1.3 die Rührerflügel sind derart gestaltet und angeordnet, dass die Flugkreise der Rührerflügel eines Rührers in Draufsicht die Flugkreise eines anderen Rührers überlappen, wobei die Wellen im wesentlichen senkrecht angeordnet sind;
1.4 zwischen dem freien Ende wenigstens eines Rührerflügels eines Rührers und der Welle eines anderen Rührers besteht ein Spalt (I);
1.5 zwischen zwei einander benachbarten Rührerflügeln zweier verschiedener Rührer besteht ein Spalt (II);
1.6 die Weite bei der Spalte (I, II) bewegt sich zwischen einem Mindestmaß (a) . und einem Höchstmaß (b);
1.7 das Mindestmaß (a) ist derart gewählt, dass eine gegenseitige Berührung der betreffenden Bauteile (Welle-Rührerende, Rührer-Rührer) unterbleibt und dass ein Durchströmen von Schmelze durch den Spalt (I, II) möglich ist;
1.8 das Höchstmaß (b) wenigstens einer der beiden Spalten (I, II) beträgt 50 mm oder weniger.
2. Rührvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Glasfluss wenigstens auf einem Teil seines Strömungsweges von oben nach unten oder von unten nach oben verläuft.
3. Rührvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine U- förmige Gestaltung des Strömungsweges.
4. Rührvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Strömungsabschnitt vorgesehen ist, auf welchem die Glasschmelze von oben nach unten strömt, ein zweiter Abschnitt, auf welchem die Glasschmelze umgelenkt wird, und ein dritter Strömungsabschnitt, auf welchem die Glasschmelze von unten nach oben geführt wird.
5. Rührvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen ersten Strömungsabschnitt, bei welchem die Glasschmelze von unten nach oben geführt wird, durch einen zweiten Strömungsabschnitt, auf welchem die Glasschmelze umgelenkt wird, und durch einen dritten Strömungsabschnitt, auf welchem die Glasschmelze von oben nach unten geführt wird.
6. Rührvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührflügel - in Achsrichtung gesehen - segmentförmig oder scheibenförmig gestaltet sind, oder dass sie stabförmig sind, oder dass sie die Gestalt der Flügel einer Schiffsschraube oder der Flügel einer Kaplanturbine haben.
7. Rührvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührerflügel aus der Rührerfläche herausragende Vorsprünge oder Aussparungen aufweisen.
8. Rührvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rührer in ein- und demselben Drehsinn antreibbar sind.
9. Rührvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rührer in unterschiedlichem Drehsinn antreibbar sind.
10. Rührvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rührer gleich oder unterschiedlich gestaltet sind oder mit verschiedenen Drehzahlen antreibbar sind.
11. Verfahren zum Homogenisieren einer Glasschmelze, wobei die Glasschmelze in einem Gefäß mit einem senkrechten Glasfluss vorliegt;
11.1 wobei wenigstens zwei Rührer verwendet werden, die jeweils eine antreibbare Rührerwelle sowie Rührerflügel aufweisen;
11.2 wobei die Wellen parallel nebeneinander angeordnet werden; 11.3 wobei die Rührerflügel derart gestaltet und angeordnet werden, dass die Flugkreise der Rührerflügel eines Rührers in Draufsicht die Flugkreise eines anderen Rührers überlappen, wobei die Wellen im Wesentlichen senkrecht angeordnet werden;
11.4 zwischen dem freien Ende wenigstens eines Rührerflügels eines Rührers und der Welle eines anderen Rührers besteht ein Spalt (I);
11.5 zwischen zwei einander benachbarten Rührerflügeln zweier verschiedener Rührer besteht ein Spalt (II);
11.6 die Weite bei der Spalte (l, II) bewegt sich zwischen einem Mindestmaß (a) und einem Höchstmaß (b); 11.7 das Mindestmaß (a) ist derart gewählt, dass eine gegenseitige Berührung der betreffenden Bauteile (Welle-Rührerende, Rührer-Rührer) unterbleibt und dass ein Durchströmen von Schmelze durch den Spalt (I, II) möglich ist; 11.8 das Höchstmaß (b) wenigstens einer der beiden Spalten (I, II) beträgt 50 mm oder weniger.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Glasfluss wenigstens auf einem Teil seines Strömungsweges von oben nach unten oder von unten nach oben verläuft.
13. Verfahren zur Herstellung von Glas, umfassend einen Homogenisierungsschritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierung durch eine Rührvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 erfolgt.
14. Verfahren zur Herstellung von Glas, umfassend einen Homogenisierungsschritt, dadurch gekennzeichnet, dass borhaltige Gläser hergestellt werden.
15. Verwendung einer Rührvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung von Gläsern für Displays.
16. Verwendung einer Rührvorrichtung zur Herstellung von Gläsern für Displays gemäß einem der Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas borhaltig ist.
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