DE102004013725B4

DE102004013725B4 - Verfahren und System zur Förderung und/oder Homogenisierung einer anorganischen Schmelze

Info

Publication number: DE102004013725B4
Application number: DE200410013725
Authority: DE
Inventors: Henry Dr. Eisermann
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: DE102004013725A1

Abstract

Verfahren zur Förderung und/oder Homogenisierung einer anorganischen Schmelze (12), insbesondere einer Glasschmelze, in einer entsprechenden Aufnahmeeinrichtung (10) durch Zuführung mechanischer Energie mittels zumindest zweier sich drehender, rotationssymmetrischer flügelloser Förder- oder Rühreinrichtungen (14), die benachbart zu einer Seitenwand (10a) oder einem Boden (10b) der Aufnahmeeinrichtung (10) und symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse der Aufnahmeeinrichtung (10) oder der Förderrichtung für die Schmelze (12) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Förderung und/oder Homogenisierung einer anorganischen Schmelze, insbesondere eine Glasschmelze.
Bei der Verarbeitung anorganischer Schmelzen kommt es vielfach zur Bildung unerwünschter Wandbeläge und zu unerwünscht hohen Druckverlusten. Dies gilt insbesondere für nahezu alle Glas-Produkionsprozesse, bei denen schlecht homogenisiertes (Wand-)Glas und Glasstandsabfälle als Folge von Druckverlusten ein großes Problem darstellen.
Zur besseren Homogenisierung einer Glasschmelze werden häufig Rührer eingesetzt. Diese werden üblicherweise in einer geeigneten Aufnahmeeinrichtung, wie z.B. eine Wanne oder ein Rührgefäß, von der Seite aus durch die Glasschmelze angeströmt, wobei im Bereich der seitlich auftreffenden Kernströmung zumindest ein Rührerflügel positioniert ist. Die Justierung dieses zumindest einen Rührerflügels auf die optimale Höhe bezüglich der Kernströmung ist wegen des Abstandes der Rührerflügel zur Glasoberfläche häufig allerdings nicht möglich. Zudem ist die Einstellung eines möglichst geringen Abstandes der Flügelspitzen zu den Wänden der Aufnahmeeinrichtung in der Regel baulichen Beschränkungen unterworfen. Dieser Abstand ist jedoch generell eine äußerst wichtige Größe bei der Homogensierung einer Glasschmelze. Die Flügelspitzen können zwar das an den Wänden „schleichende„ Glas niemals vollständig erreichen, durch Minimierung des Wandabstandes wird jedoch auch die unerwünschte Bildung des Wandbelags minimiert und die Homogenisierungswirkung entsprechend verbessert. Der Einbau eines Rührers ist zudem mit unerwünschten Druckverlusten verbunden.
Die US 5,609,661 beschreibt einen Kanal zum Überführen des geschmolzenen Glases in eine Zone in der das Glas geformt wird. Die einzelnen Zonen werden über die Temperatur kontrolliert und sind abgedichtet gegenüber den Zonen in der Nachbarschaft.
Die US 4,559,072 beschreibt die Herstellung eines Glases. Zur Herstellung des Glases wird eine Glasfritte einem Ofen zugeführt, um eine Schmelze zu erhalten. Die Materialkomponenten und die Schmelze werden im Verhältnis 1 Teil Schmelze zu 1 bis 9 Teilen Materialkomponenten gemischt.
Die US 4,875,917 beschreibt beschichtete Glasprodukte, die in einem kontinuierlichen Prozess hergestellt werden, wobei zwei Glaskomponenten einer Mischungszone zugeführt werden. Das so gewonnen Glas zeichnet sich durch einen Gradienten in der Zusammensetzung aus.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines einfachen und effektiven verbesserten Verfahrens zur Förderung und/oder Homogenisierung einer anorganischen Schmelze, insbesondere eine Glasschmelze. Das gesuchte Verfahren soll hierbei insbesondere die Bildung unerwünschter Wandbeläge möglichst zuverlässig verhindern oder zumindest minimieren und dadurch eine möglichst hohe Homogenität der Schmelze gewährleisten. Zur Optimierung des Verfahrensablaufs soll es zudem eine bedarfsgerechte Steuerung des Strömungsverlaufs der Schmelze ermöglichen und eine optimale Anströmung vorhandener Förder- oder Homogenisierungseinrichtungen gewährleisten. Darüber hinaus sollen auch Druckverluste möglichst kompensiert oder zumindest minimiert werden. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung einer Vorrichtung oder eines Systems zur Durchführung dieses Verfahrens.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Förder- und/oder Homogenisierungssystem gemäß Anspruch 12 gelöst. Besonders bevorzugte Verfahrensvarianten bzw. Ausführungsformen sind den jeweils zugehörenden Unteransprüchen zu entnehmen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die anorganische Schmelze, insbesondere eine Glasschmelze, in einer geeigneten Aufnahmeeinrichtung, wie beispielsweise eine Rinne, Wanne oder dergleichen, durch Zuführung mechanischer Energie mittels zumindest einer sich drehenden, rotationssymmetrischen flügellosen Förder- oder Rühreinrichtung gefördert und/oder durchmischt, die nachstehend auch einfach kurz als „Walzen-„ oder „Tonnenrührer„ bezeichnet wird. Die Förder- oder Rühreinrichtung wird benachbart zu einer Seitenwand oder einem Boden der Aufnahmeeinrichtung angeordnet und so betrieben, dass die Schmelze aus dem Wand- bzw. Bodenbereich in die Kernströmung zurückgedrückt wird. Hiedurch wird die unerwünschte Wand- oder Bodenbelagsbildung zuverlässig verhindert und die Homogenität der Schmelze entsprechend erhöht.
Zur Verbesserung der Reinigungswirkung, daß heißt der Verringerung oder Verhinderung der unerwünschten Wand- oder Bodenbelagsbildung, und der Homogenisierungswirkung wird vorzugsweise eine an die Kontur der Aufnahmeeinrichtung angepasste Förder- oder Rühreinrichtung verwendet. Die Aufnahmeeinrichtung wird hierbei insbesondere so gewählt, dass ein möglichst großer Teil ihrer Oberfläche an die Kontur der Förder- oder Rühreinrichtung angepasst ist. So kann insbesondere eine Aufnahmeeinrichtung mit einem relativ kleinen Bodenbereich und einem relativ groß ausgebildeten Wandbereich und zumindest eine benachbart zu der Wand angeordnete Förder- oder Rühreinrichtung verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei die Verwendung einer kegelstumpf- oder zylinderförmigen Förder- oder Rühreinrichtung erwiesen.
Die zumindest eine Förder- oder Rühreinrichtung wird in Abhängigkeit von dem gewünschten Druckabfall, der Strömungsgeschwindigkeit und der erforderlichen Reinigungswirkung, bedarfsgerecht eingestellt. Sie wird hierbei insbesondere quer zur Strömungsrichtung geeignet positioniert.
Zur Vermeidung von Totzonen und/oder zur besseren Umlenkung der Schmelze wird die zumindest eine Förder- oder Rühreinrichtung bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante in einer Biegung oder einer Ecke der Aufnahmeeinrichtung angeordnet.
Vorzugsweise werden zumindest zwei Förder- oder Rühreinrichtungen symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse der Aufnahmeeinrichtung oder der Förderrichtung für die Schmelze angeordnet. Die Drehrichtungen dieser beiden, als „Doppelrührsystem„ wirkenden Förder- oder Rühreinrichtungen werden hierbei so gewählt, dass die sich ihnen zwischen befindende Schmelze in Strömungsrichtung (fast wie in einer Düse) beschleunigt wird. Die zuvor über einen relativ breiten Querschnitt verteilte langsame Strömung strömt daher nun sehr schnell durch einen relativ engen Querschnitt zwischen dem „Doppelrührsystem„ (das daher auch als eine Art „Düsensystem„ oder „Düsenrührsystem„ aufgefasst werden kann), wobei die Strömungsgeschwindigkeit durch die Drehgeschwindigkeiten und die Größe dieses freien Strömungsquerschnittes einstellbar ist. Dieser kann – gemäß den obigen Ausführungen – beispielsweise durch Verstellung der beiden Förder- oder Rühreinrichtungen quer zur Strömungsrichtung bedarfsgerecht eingestellt werden. Im Bereich zwischen den Förder- oder Rühreinrichtungen und der jeweils benachbarten Seitenwand wird die Schmelze hingegen entgegen der Haupt-Strömungsrichtung in die Strömung zurückgedrückt und durch diese abtransportiert.
Zur Abschwächung des Druckgefälles in einer langgestreckten Aufnahmeeinrichtung, wie beispielsweise eine lange Rinne, werden vorzugsweise mehre dieser symmetrisch angeordneten Förder- oder Rühreinrichtungspaare hintereinander angeordnet und durch gleichsinnige Aktivierung der einzelnen Paare als zusammenwirkendes Fördersystem für die Schmelze betrieben. Die hintereinander angeordneten Förder- oder Rühreinrichtungen werden hierbei somit jeweils gleichsinnig betrieben, während die beiden Förder- oder Rühreinrichtungen der einzelnen Förder- oder Rühreinrichtungspaare – gemäß den obigen Ausführungen – jeweils gegensinnig betrieben werden.
Die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl der zumindest einen Förder- oder Rühreinrichtung wird vorzugsweise bedarfsgerecht gesteuert. Bei mehreren Förder- oder Rühreinrichtungen können diese insbesondere auch unabhängig voneinander angesteuert weden.
Durch geeignete Dimensionierung, Gestaltung und/oder Positionierung der Förder- oder Rühreinrichtungen und durch bedarfsgerechte Steuerung ihrer Drehgeschwindigkeiten lässt sich insbesondere nicht nur der durch ihre Anwesenheit bedingte Druckverlust sondern auch der strömungsbedingte Druckverlust kompensieren und in weiten Grenzen bedarfsgerecht einstellen. Gegebenenfalls kann – gemäß den folgenden Ausführungsbeispielen – sogar eine Druckerhöhung erreicht werden.
Die Steuerung der Drehgeschwindigkeit kann auch zur besseren Verteilung einer Schmelze in der Aufnahmeeinrichtung, wie z.B. eine Rinne, und zur Reduzierung unerwünschter Glasstandsabfälle durch Glasstandsschwankungen genutzt werden, wie sie beispielsweise bei einer diskontinuierlichen Fahrweise hinter einer herkömmlichen Rühreinrichtung, z.B. im Fernsehspeiser, entstehen.
Durch die Einzelansteuerung der Förder- oder Rühreinrichtungen und die individuelle Einstellung der Drehgeschwindigkeiten kann die Schmelze auch zielgerichtet in eine gewünschte Richtung gelenkt und quasi auf eine gewünschte Stelle fokussiert werden. Diese Möglichkeit zur Richtungssteuerung kann beispielsweise zur besseren Umlenkung der Schmelze um eine Biegung oder eine Ecke der Aufnahmeeinrichtung, wie z.B. um den Knick einer Knickrinne, genutzt werden.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante wird die Schmelze durch die zumindest eine Förder- oder Rühreinrichtung einer nachgeschalteten Homogenisierungseinrichtung oder einem Hauptrührwerk, z.B. in einem Speiser, zugeführt, das durch gründliche Durchmischung der Schmelze für die gewünschte Homogenisierung sorgt. Gemäß den obigen Ausführungen kann die Schmelze durch bedarfsgerechte individuelle Einstellung der Drehgeschwindigkeiten zweier erfindungsgemäßer Förder- oder Rühreinrichtungen quasi auf das Hauptrührwerk fokussiert werden, wodurch sich eine deutliche Verbesserung der Homogenisierungswirkung erreichen lässt. Als Hauptrührwerk oder Hauptrührer können hierbei beispielsweise ein oder mehrere herkömmliche Flügelrührer oder auch eine sonstige, zur gründlichen Durchmischung der Schmelze geeignete Rühreinrichtung verwendet werden. Gemäß den folgenden Ausführungsbeispielen könnte gegebenenfalls auch ein weiterer Tonnenrührer zum Einsatz kommen.
Ein erfindungsgemäßes Förder- und/oder Homogenisierungssystem zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst eine Aufnahmeeinrichtung für die Schmelze, wie beispielsweise eine Rinne, Wanne oder dergleichen, und zumindest eine rotationssymmetrische flügellose Förder- oder Rühreinrichtung, die benachbart zu einer Seitenwand oder einem Boden der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist und bei Aktivierung durch Verdrängung der Schmelze aus dem Wand- und/oder Bodenbereich eine unerwünschte Belagsbildung zuverlässig verhindert und die Homogenität der Schmelze entsprechend verbessert.
Die zumindest eine Förder- oder Rühreinrichtung ist vorzugsweise an die Kontur der Seitenwand oder des Bodens angepasst, da sich hierduch eine optimale Reinigungs- und Homogenisierungswirkung erreichen lässt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die benachbarte Wandung im Vergleich zu dem nicht im Wirkungs- oder Einflussbereich der zumindest einen Förder- oder Rühreinrichtung liegenden Oberflächenbereich relativ groß ausgebildet ist. So kann die Aufnahmeeinrichtung, gemäß den folgenden Ausführungen, in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung beispielsweise einen relativ kleinen Bodenbereich und einen relativ groß ausgebildeten Wandbereich mit zumindest einer zugeordneten Förder- oder Rühreinrichtung umfassen.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die zumindest eine Förder- oder Rühreinrichtung kegelstumpf- oder zylinderförmig ausgebildet ist. Zur Verbesserung der Wirkungsweise kann sie gegebenenfalls auch mit einer bestimmten Oberflächenstrukturierung versehen sein.
Zur Steuerung des Druckabfalls, der Strömungsgeschwindigkeit und der Wand-Reinigungswirkung Ist die zumindest eine Förder- oder Rühreinrichtung insbesondere quer zur Strömungsrichtung verstellbar ausgebildet.
Zur Eliminierung unerwünschter Totzonen ist die zumindest eine Förder- oder Rühreinrichtung vorzugsweise in einer Biegung oder einer Ecke der Aufnahmeeinrichtung, wie beispielsweise im „Knick„ einer „Knickrine„, angeordnet.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn zwei Förder- oder Rühreinrichtungen symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse der Aufnahmeeinrichtung oder der Förderrichtung für die Schmelze angeordnet sind. Durch bedarfsgerechte Aktivierung eines solchen Förder- oder Rühreinrichtungspaares lassen sich, gemäß den obigen Ausführungen, nicht nur eine unerwünschte Wandbelagsbildung verhindern und die Homogenität der Schmelze entsprechend verbessern, sondern auch das unerwünschte Druckgefälle und die Strömungsgeschwindigkeit einer Schmelze bedarfsgerecht steuern. Es lässt sich auch gezielt eine gewünschte bevorzugte Strömungsrichtung einstellen und eine Art Fokussierung der Strömung auf eine gewünschte Stelle erreichen.
Zur Verringerung des Druckgefälles in langen Rinnen und zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit können bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch mehrere dieser symmetrisch angeordneten Förder- oder Rühreinrichtungspaare in bestimmten Abständen hintereinander angeordnet sein. Diese Anordnung ist hierbei als zusammenwirkendes Fördersystem ausgelegt.
Der zumindest einen Förder- oder Rühreinrichtung ist vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung zur bedarfsgerechten Steuerung ihrer Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl zugeordnet. Diese ist insbesondere so ausgelegt, dass auch mehrere Förder- oder Rühreinrichtungen unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der zumindest einen Förder- oder Rühreinrichtung noch eine geeignete Homogenisierungseinrichtung für die Schmelze nachgeschaltet, die als Hauptrührwerkzeug für die eigentliche Durchmischung oder Homogenisierung der Schmelze zuständig ist. Diese Homogenisierungseinrichtung kann beispielsweise ein oder mehrere herkömmliche Flügelrührer oder auch einen sonstigen zur guten Durchmischung oder Homogenisierung der Schmelze geeigneten Rührer umfassen.
Eine Anwendungs- oder Nutzungsmöglichkeit für das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren und für das vorliegende Förder- und/oder Homogenisierungssystem zur Durchführung dieses Verfahrens bieten beispielsweise Produktionsprozesse mit diskontinuierlicher Fahrweise, wie beispielsweise Fernsehrinnen vor dem Speiserkopf. Bei einer solchen Konfiguration sind nicht nur die beschriebenen Vorteile der Wandbelagsreduzierung und der Glashomogenisierung von besonderer praktischer Bedeutung, sondern insbesondere auch die Reduzierung des Glasstandsabfalls bei periodischer Steuerung der Drehgeschwindigkeiten. Gerade der Glasstandsabfall im Speiser wird üblicherweise als Quelle unerwünschter Glasfehler angesehen. Die erfindungsgemäße Möglichkeit zur Richtungssteuerung der Glasströmung sind in diesem Fall nur von untergeordneter Bedeutung.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist beispielsweise vor einem herkömmlichen Doppelrührsystem gegeben. Hier sind eher der beschriebene Effekt der Wandbelagsreduzierung und der Wandreinigung sowie die Möglichkeit zur Richtungssteuerung der Glasströmung relevant. Positioniert man die Flügel des sich unmittelbar hinter einem erfindungsgemäßen Tonnenrührsytem befindenden Doppelrührsystems im Bereich der auftreffenden Kern-Glasströmung, so erhöht man die Misch- oder Homogenisierungswirkung des Doppelrührsystems deutlich.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich nicht nur aus den zugehörigen Ansprüchen – für sich und/oder in Kombination – sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen in schematischer Darstellung:
1 eine Draufsicht auf ein erstes erfindungsgemäßes Förder- und Homogenisierungs-system mit zwei senkrecht angeordneten Rührern in einer glasführenden Förderrinne;
2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 1;
3 die Abhängigkeit des Druckabfalls von der Drehzahl der beiden Rührer;
4 die Abhängigkeit des Druckabfalls von der Schaftdicke der beiden Rührer;
5 die Abhängigkeit des Druckabfalls vom Abstand der beiden Rührer;
6a–6c den zeitlichen Verlauf der Glasströmung ohne die beiden Rührer;
7a–7c den zeitlichen Verlauf der Glasströmung bei nicht aktivierten Rührern;
8a–8d den zeitlichen Verlauf der Glasströmung bei gleicher Drehzahl der beiden Rührer;
9a–9c den zeitlichen Verlauf der Glasströmung bei einem sich schneller drehenden unteren (in Strömungsrichtung gesehen linken) Rührer;
10a–10c den zeitlichen Verlauf der Glasströmung bei einem sich schneller drehenden oberen (in Strömungsrichtung gesehen rechten) Rührer;
11 ein Längendehnungsdiagramm mit einem Vergleich der Glasströmungen bei den einzelnen Verfahrensvarianten gemäß den 6, 7, 9 und 10;
12 eine Draufsicht auf ein zweites erfindungsgemäßes Förder- und Homogenisierungs-system mit einer Anordnung aus zwölf Rührern in einer Förderrinne;
13 eine Draufsicht auf ein drittes erfindungsgemäßes Förder- und Homogenisierungs-system mit zwei Rührern in einer Rinnenbiegung zur Umlenkung einer Glasströmung;
14 ein viertes erfindungsgemäßes Förder- und Homogenisierungssystem mit einem benachbart zu dem Boden einer Förderrinne angeordneten waagrechten Rührer; und
15 ein fünftes erfindungsgemäßes Förder- und Homogenisierungssystem mit einer symmetrischen Anordnung aus vier Rührern in einem durchströmten Rohr.
1 zeigt eine Rinne 10 mit zwei Seitenwänden 10a und einem Rinnenboden 10b, in der eine durch einen Pfeil 12 symbolisierte Glasschmelze in Pfeilrichtung (in der Darstellung von unten nach oben) strömt. Die Rinne 10 besitzt gemäß 2 einen sich nach unten verjüngenden trapezförmigen Querschnitt mit einem relativ kleinen Bodenbereich 10b und einem relativ großen Wandbereich 10a. Diese spezielle Gestaltung der Rinne 10 ermöglicht ein nahezu vollständiges Ablösen des die Seitenwände 10a benetzenden unerwünschten Glases mittels der nachstehend noch ausführlich beschriebenen erfindungsgemäßen Rühreinrichtung 14 und dessen Rückführung in die Haupt-Glasströmung 12 zum Weitertransport.
Benachbart zu den beiden Seitenwänden 10a ist jeweils eine flügellose rotationssymmetrische Rühreinrichtung oder ein Rührwerkzeug 14 angeordnet, das nachstehend kurz als Walzen- oder Tonnenrührer bezeichnet wird. Die beiden Tonnenrührer 14 sind kegelstumpfförmig ausgebildet. Sie verjüngen sich konisch nach unten, wobei die Kegelstumpf-Mantelfläche den gleichen Winkel α bezüglich der Horizontalen einschließt wie die Seitenwände 10a der Rinne 10. Die beiden Tonnenrührer 14 sind somit so an die Kontur der Seitenwände 10a angepaßt, dass zwischen ihnen und der jeweils zugeordneten Seitenwand 10a jeweils ein schmaler Parallelspalt 16 gebildet wird. Die beiden Tonnenrührer 14 sind in Querrichtung der Rinne 10, d.h. senkrecht bezüglich der Strömungsrichtung 12, verstellbar. so dass die Breite der beiden seitlichen Parallelspalte 16 und die Größe des zwischen den beiden Tonnenrührern 14 noch für die Haupt-Glasströmung 12 verbleibenden freien Rinnen- oder Strömungsquerschnitts in Abhängigkeit von dem gewünschten bzw. zulässigen Druckverlust bedarfgerecht einstellbar ist.
Die beiden Tonnenrührer 14 drehen sich gegenläufig, wobei der rechte Tonnenrührer 14a im Uhrzeigersinn und der linke Tonnenrührer 14b entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, so wie dies durch die beiden Pfeile 18 bzw. 20 symbolisiert ist. Die sich zwischen den beiden Tonnenrührern 14 befindende Glasschmelze 12 wird durch die sich gegenläufig drehenden Tonnenrührer 14 fast wie in einer Düse in Strömungsrichtung 12 beschleunigt, während das in die beiden Parallelspalte 16 zwischen den Tonnenrührern 14 und der jeweils benachbarten Seitenwand 10a einströmende Glas entgegen der Strömungsrichtung (in der Darstellung nach unten) in die Haupt-Glasströmung zurückgedrückt und mit dieser abtransportiert oder weitertransportiert wird. Durch diesen Wandeffekt wird die unerwünschte Bildung schlecht homogenisierten Wandglases – wie nachstehend, insbesondere anhand der 8a–8d, noch ausführlich dargelegt wird – im Wirkungsbereich der beiden Tonnenrührer 14a unterdrückt oder zumindest stark verringert und die Homogenität der Glasschmelze entsprechend verbessert.
Die Drehgeschwindigkeiten der beiden Tonnenrührer 14 sind mittels einer (nicht dargestellten) zugeordneten Steuerungseinrichtung unabhängig voneinander bedarfgerecht einstellbar. Durch geeignete Wahl der beiden Drehgeschwindigkeiten oder Drehzahlen kann die Haupt-Glasströmung 12 – gemäß den folgenden Ausführungen – gezielt in eine gewünschte Richtung (nach rechts oder nach links) gelenkt werden. Zudem lässt sich der Druckabfall der Glasströmung 12 im Vergleich zu einer herkömmlichen unbeeinflussten Glasströmung 12 in einer Rinne 10 ohne erfindungsgemäße Förder- oder Rühreinrichtung 14 merklich verringern, so dass die als Folge von Druckverlusten auftretenden Glasstandsabfälle, die bei fast allen herkömmlichen Produkionsprozessen von Glas ein großes Problem darstellen, minimiert werden.
Diese Abhängigkeit des Druckabfalls der Glasströmung 12 in der Rinne 10 von der Drehzahl der beiden Tonnenrührer 14 ist in 3 beispielhaft für einen Schaftdurchmesser der beiden Tonnenrührer 14 von jeweils 0,09 m dargestellt. Der Abstand der beiden Tonnenrührer 14 von der Mitte der Rinne 10 beträgt jeweils 0,15 m. Sie drehen sich mit gleicher Drehgeschwindigkeit gegenläufig in den oben angegebenen Drehrichtungen 18 bzw. 20. Die beispielhaft dargestellten Ergebnisse betreffen den Spezialfall einer rechteckförmigen Rinne 10 (d.h. α = 90°) mit zwei zylinderförmigen Tonnenrührern 14. Entsprechendes gilt auch für die in den 4 und 5 dargestellten Ergebnisse.
Die Abhängigkeit des Druckabfalls von der Drehzahl der beiden Tonnenrührer 14 ist in der Kurve 22 dargestellt. Die parallel zur Abszisse verlaufende konstante Vergleichskurve 24 entspricht dem Druckabfall in der Rinne 10, der sich bei einer herkömmlichen Glasströmung 12 ohne die beiden erfindungsgemäßen Tonnenrührer 14 einstellen würde. Die angegebenen Werte entsprechen der Druckdifferenz zwischen dem Eintritt der Glasströmung 12 in das beschriebene erfindungsgemäße Rührsystem mit den beiden Tonnenrührern 14 und dem Austritt bei konstantem Glas-Durchsatz.
Bei nicht aktivierten stehenden Tonnenrührern 14, d.h. bei der Drehzahl Null, setzen die beiden Tonnenrührer 14 der Glasströmung 12 naturgemäß einen bestimmten Strömungswiderstand entgegen. Zudem ist ihr Einbau mit einer entsprechenden Verkleinerung des für die Glasströmung 12 zur Verfügung stehenden freien Rinnen- oder Strömungsquerschnitts verbunden, so dass der Druckabfall zunächst wesentlich höher ist als bei der herkömmlichen Vergleichsströmung ohne Rührerpaar 14 gemäß Kurve 24. Dieser Einfluß der beiden Tonnenrührer 14 auf die Glasströmung 12 macht sich – wie nachstehend noch ausführlich eräutert wird – gemäß den 6 und 7 auch in einer entsprechenden Veränderung des zeitlichen Strömungsverlaufs der Glasschmelze bemerkbar.
Läßt man die beiden Tonnenrührer 14 nun gegenläufig rotieren und erhöht allmählich ihre Drehzahl, so wird die Glasstömung 12 zwischen Ihnen zunehmend stärker in Strömungsrichtung beschleunigt, was mit einer entsprechenden Verringerung des Druckabfalls verbunden ist. Dieser nimmt mit steigender Drehzahl linear ab und erreicht bei etwa 25 Umdrehungen pro Minute den Vergleichswert einer herkömmlichen Glasströmung ohne Rührerpaar 14 gemäß Kurve 24. Bei dieser Drehzahl wird somit der durch den Einbau der beiden Tonnenrührer 14 entstehende zusätzliche Druckverlust durch den Einfluß ihrer Rotation auf die Glasströmung 12 gerade kompensiert.
Mit zunehmender Erhöhung der Drehzahl verringert sich der Druckabfall weiter. Bei 50 Umdrehungen pro Minute erreicht er schließlich einen Wert, der nur noch etwa einem Sechstel des stationären Ausgangswertes entspricht. Der Druckabfall beträgt dann nur noch etwas weniger als ein Drittel des Vergleichswertes einer herkömmlichen Glasströmung ohne Rührerpaar 14 gemäß Kurve 24, was im Vergleich zu herkömmlichen Produkionsprozessen von Glas mit einer entsprechenden deutlichen Verringerung der als Folge von Druckverlusten auftretenden unerwünschten Glasstandsabfälle verbunden ist.
Durch eine geeignete Steuerung der Drehgeschwindigkeit der beiden Tonnenrührer 14 kann der Druckabfall somit in weiten Bereichen variiert und in Abhängigkeit von den übrigen Einflußgrößen minimiert werden. Die Steuerung der Drehgeschwindigkeit kann jedoch auch dazu genutzt werden, die – z.B. bei einem Fernsehspeiser – durch eine diskontinuierliche Fahrweise hinter dem Rührerpaar 14 entstehenden Glasstandsschwankungen zu reduzieren (d.h. die Glasschmelze besser auf die Rinne zu verteilen).
Der Druckabfall in der Rinne 10 wird jedoch nicht nur durch die Drehgeschwindigkeiten der beiden Tonnenrührer 14 bestimmt, sondern auch noch durch deren Dimensionierung, Gestaltung und Positionierung beeinflusst. Die Kurve 26 in 4 zeigt die Abhängigkeit des Druckabfalls von der Schaftdicke der beiden Tonnenrührer 14 bei einer beispielhaften Drehgeschwindigkeit von jeweils 30 Umdrehungen pro Minute (gegenläufig). Der Abstand der beiden Tonnenrührer 14 von der Mitte der Rinne 10 beträgt wiederum jeweils 0,15 m. Die parallel zur Abszisse verlaufende konstante Kurve 24 entspricht wieder dem Druckabfall in der Rinne 10, der sich bei einer herkömmlichen Glasströmung ohne die beiden erfindungsgemäßen Tonnenrührer 14 einstellen würde.
Bei einem kleinen Schaftdurchmesser von 0,05 m ergibt sich zunächst ein um etwa 50% höherer Druckabfall als bei der herkömmlichen Glasströmung gemäß Kurve 24. Mit zunehmendem Schaftdurchmesser nimmt das Druckgefälle in der Rinne 10 jedoch ab und erreicht etwa bei einem Schaftdurchmesser von 0,09 m den herkömmlichen Vergleichswert ohne die beiden erfindungsgemäßen Tonnenrührer 14. Bei einer weiteren Erhöhung des Schaftdurchmessers verringert sich das Druckgefälle in etwa quadratisch weiter bis zu dem Wert Null, der etwa bei einem Schaftdurchmesser von 0,13 m erreicht wird. Durch geeignete Dimensionierung der beiden Tonnenrührer 14 kann somit – bei entsprechender Anordnung, Gestaltung und Aktivierung der Tonnenrührer 14 – der gesamte Druckabfall in der Rinne 10 kompensiert werden. Eine weitere Erhöhung des Schaftdurchmessers führt schließlich sogar zu einem negativen Druckabfall, d.h. eine Druckerhöhung, zwischen dem Eintritt und dem Austritt der Glasschmelze in das erfindungsgemäße Rührersystem 14.
Wie oben bereits erwähnt wurde, wird der Druckabfall in der Rinne 10 auch durch die Anordnung der beiden Tonnenrührer 14 in der Rinne 10 bestimmt. Die 5 zeigt bei sonst konstanten Umgebungsbedingungen die Abhängigkeit des Druckabfalls vom Abstand der Tonnenrührer 14 bezüglich der Rinnenmitte bei einer beispielhaften Drehgeschwindigkeit von jeweils 30 Umdrehungen pro Minute und einem beispielhaften Schaftdurchmesser von 0,09 m. Gemäß Kurve 28 ergibt sich in nahezu dem angegebenen Abstandsbereich eine im wesentlichen lineare Verringerung des Druckabfalls mit zunehmendem Rührerabstand. Bei Abständen von mehr als 0,17 m ist eine leichte Abflachung der Kurve zu beobachten. Die parallel zur Abszisse verlaufende konstante Kurve 24 entspricht wiederum dem Druckabfall in der Rinne 10, der sich bei einer herkömmlichen Glasströmung 12 ohne die beiden erfindungsgemäßen Tonnenrührer 14 einstellen würde.
Die 6 bis 10 veranschaulichen den zeitlichen Verlauf der Glasströmung 12 in der Rinne 10 für den beispielhaften Spezialfall einer rechteckförmigen Rinne 10 (d.h. α = 90°) mit zwei zylinderförmigen Tonnenrührern 14. Dem beschriebenen erfindungsgemäßen Rührsystem mit den beiden Tonnenrührern 14 gemäß den 1 und 2 ist hierbei in einer Wanne oder einem Rührbehälter 30 noch ein weiterer Rührer 32 nachgeschaltet, der als als eigentliches Rührwerkzeug oder Hauptrührer für eine gründliche Durchmischung der Glasschmelze 12 sorgt. Der Hauptrührer 32 dient somit zur eigentlichen Homogenisieung der Glasschmelze 12, während die beiden vorgeschalteten erfindungsgemäßen Tonnenrührer 14, gemäß den obigen Ausführungen, zwar auch zur Homogenisierung der Glasschmelze 12 beitragen, im wesentlichen jedoch als Förder- oder Zuführungssystem für die bedarfsgerechte Zuführung der Glasschmelze 12 zu dem Hauptrührer 32 dienen.
Der Hauptrührer 32 dreht sich im vorliegenden Fall entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 34. Er ist der Einfachheit halber ebenfalls als Tonnenrührer ausgebildet. Als Hauptrührer 32 kann jedoch selbstverständlich auch jede andere zur gründlichen Durchmischung der Glasschmelze 12 geeignete herkömmliche Rühreinrichtung, wie insbesondere z.B. ein oder mehrere Flügelrührer, verwendet werden.
Die oberen Teilbilder in den 6 bis 10 zeigen jeweils eine Draufsicht auf die Wanne 30 mit der Zuführungsrinne 10 und den jeweiligen Rühreinrichtungen 14 bzw. 32, während die unteren Teilbilder zur besseren Veranschaulichung die gleiche Situation jeweils noch einmal schräg von der Seite zeigen. Die Glasströmung 12 oder der Glasfluß ist hierbei jeweils durch Kügelchen und Linien dargestellt.
Die 6a–6c veranschaulichen zunächst zu drei verschiedenen Zeitpunkten eine herkömmliche Glasströmung 12 ohne die beiden Tonnenrührer 14. Zum Zeitpunkt 1 befindet sich die Glasströmung 12 noch außerhalb des Einfluß- oder Wirkungsbereiches des rotierenden Hauptrührers 32. Sie wird durch diesen somit noch nicht merklich beeinflusst, so dass sich die Glasströmung 12 gemäß 6a noch wie eine unbeeinflusste reine Rinnenströmung verhält. Ab dem Zeitpunkt 2 kommt die Glasströmung 12 in der oberen (der in Strömungsrichtung gesehen rechten) Hälfte der Rinne 10, gezogen durch den entgegen dem Uhrzeigersinn rotierenden Hauptrührer 32, etwas schneller voran als in der unteren (der in Strömungsrichtung gesehen linken) Rinnenhälfte. Das Glas 12 strömt relativ nahe an den Hauptrührer 32 in der Wanne oder im Austrittsaggregat 30 heran, wo es gemäß 6c zum Zeitpunkt 3 entsprechend dessen Drehrichtung nach oben (rechts) umgelenkt wird.
In den 7a–7c sind die beiden erfindungsgemäßen Tonnenrührer 14 zwar bereits eingebaut, sie sind jedch noch nicht aktiviert. Die zum Zeitpunkt 1 gemäß 7a noch gleichmäßig in den verengten Rinnenbereich zwischen den beiden Tonnenrührern 14 einstömende Glasschmelze 12 gelangt allmählich in den Einfluß- oder Wirkungsbereich des Hauptrührers 32. Zum Zeitpunkt 2 kommt sie gemäß 7b, gezogen durch den entgegen dem Uhrzeigersinn rotierenden Hauptrührer 32, in der oberen (rechten) Hälfte der Rinne 10 etwas schneller voran als in der unteren (linken) Hälfte. Sie wird schließlich gemäß 7c zum Zeitpunkt 3 durch den Hauptrührer 32 – entsprechend seiner Drehrichtung – nach oben (rechts) umgelenkt und in der Wanne 30 gerührt. Das Glas umströmt zu den beiden Zeitpunkten 2 und 3 die beiden Tonnenrührer 14 und gelangt dadurch auch in die beiden Randspalte 16 zwischen den Tonnenrührern 14 und der jeweilgen Seitenwand 10a. Es verbleibt in Wandnähe, so dass – ebenso wie bei dem herkömmlichen vorigen Ausführungsbeispiel ohne die beiden Tonnenrührer 14 – eine relativ inhomogene Glasschmelze 12 mit dem unerwünschten Wandglas in den Austrittsbereich der beiden Tonnenrührer 14 und in die Wanne 30 gelangt.
In den 8a–8d drehen sich die beiden Tonnenrührer 14 entsprechend den obigen Ausführungen gegenläufig, wobei der obere (rechte) Tonnenrührer 14a im Uhrzeigersinn und der untere (linke) Tonnenrührer 14b entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, so wie dies durch die beiden Pfeile 18 bzw. 20 symbolisiert ist. Die gemäß 8a zum Zeitpunkt 1 noch gleichmäßig anströmende Glasschmelze 12 gelangt gemäß 8b zum Zeitpunkt 2 in den Einfluß- oder Wirkungsbereich der beiden sich gegenläufig drehenden erfindungsgemäßen Tonnenrührer 14. Die Glasströmung 12 wird in dem verengten Rinnenbereich zwischen den beiden Tonnenrührern 14 durch deren Rotation fast wie in einer Düse in Strömungsrichtung 12 stark beschleunigt, während das sich in den beiden Pararallelspalten 16 zwischen den Tonnenrührern 14 und der jeweils benachbarten Seitenwand 10a befindende Glas entgegen der Strömungsrichtung nach hinten zurückgedrückt und zum Weitertransport in die schnell strömende Haupt-Glasströmung transportiert wird. Durch diese Wandströmung wird – im Gegensatz zu den beiden Beispielen in den 6 und 7 – die unerwünschte Bildung schlecht homogenisierten Wandglases im Wirkungsbereich der beiden Tonnenrührer 14 wirkungsvoll unterdrückt oder zumindest stark verringert und die Homogenität der Glasschmelze entsprechend verbessert. Die schnell strömende Glasschmelze 12 passiert gemäß 8c zum Zeitpunkt 3 den Zwischenraum zwischen den beiden erfindungsgemäßen Tonnenrührern 14 und dem nachgeschalteten Hauptrührer 32. Sie wird schließlich gemäß 8d zum Zeitpunkt 4 von diesem erfasst und entsprechend dessen Drehrichtung nach oben (rechts) abgelenkt und in der Wanne 30 gerührt.
In den 9a–9c dreht sich der untere (linke) Tonnenrührer 14b schneller als der obere (rechte) Tonnenrührer 14a. Die zunächst noch gleichmäßig anströmende Glasströmung 12 wird durch den schnelleren Tonnenrührer 14b gemäß 9a zum Zeitpunkt 1 größenteils nach unten (links) abgelenkt, so daß der Einfluß des sich gleichsinnig zu dem Tonnenrührer 14b drehenden und eine Ablenkung nach oben (rechts) bewirkenden Hauptrührers 32 zunächst im wesentlichen kompensiert wird. Gemäß 9b erreicht dadurch zum Zeitpunkt 2 eine gleichmäßig anströmende Glasströmung 12 den Hauptrührer 32, mit einer im wesentlichen senkrecht zur Hauprstömungsrichtung 12 verlaufenden Strömungsfront. Der Hauptrührer 32 lenkt gemäß 9c zum Zeitpunkt 3 die Glaschmelze 12 dann entsprechend seiner Drehrichtung wiederum nach oben (rechts) ab. Die Glasschmelze 12 kann – entsprechend dem vorigen Ausführungsbeispiel mit zwei sich einheitlich drehenden Tonnenrührern 14 – ebenfalls nicht mehr unmittelbar an der Rinnenwand 10a entlang strömen, so dass auch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit unterschiedlichen Drehgechwindigkeiten der beiden Tonnenrührer 14 die unerwünschte Wandglasbildung zuverlässig unterbunden wird. Die Glasströmung 12 reagiert erst relativ spät auf den Hauptrührer 32.
In den 10a–10c hingegen dreht sich der obere (rechte) Tonnenrührer 14a schneller als der untere (linke) Tonnenrührer 14b. Die zunächst noch gleichmäßig anströmende Glasströmung 12 wird durch den schnelleren Tonnenrührer 14a gemäß 10a zum Zeitpunkt 1 größenteils nach oben (rechts) abgelenkt, so dass der Einfluss des sich gegensinnig zu dem Tonnenrührer 14a drehenden und daher gleichfalls eine Ablenkung nach oben (rechts) bewirkenden Hauptrührers 32 noch verstärkt wird. Die Glasschmelze 12 wird daher bereits im Bereich der beiden Tonnenrührer 14 in die obere (rechte) Rinnenhälfte gezogen, was gemäß den 10b und 10c zu den Zeitpunkten 2 bzw. 3 zu einer merklichen Verstärkung des Hauptrührereffektes führt. Die beiden Tonnenrührer 14 verstärken somit zwar die Wirkung des Hauptrührers 32, sie drehen sich jedoch im Sinne einer Strömungsvergleichmäßigung entsprechend dem vorigen Ausführungsbeispiel „falsch„. Die Glasschmelze 12 kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel nicht mehr unmittelbar an der Rinnenwand 10a entlang fließen, so dass die unerwünschte Wandglasbildung ebenfalls zuverlässig unterbunden wird.
Die Homogenisierungswirkung der oben beschriebenen Rührerkonfigurationen oder Rührsysteme bei den einzelnen Verfahrensvarianten lässt sich mittels eines sogenannten Längendehnungsdiagamms rechnerisch erfassen, qualitativ bewerten und mit der Homogenisierungswirkung anderer Rührsysteme vergleichen. Mittels eines mathematischen Modells werden hierbei die Pfade einer Schar von gleichmäßig über einen Eintrittsquerschnitt verteilten Partikel berechnet. Dabei werden die längs der Partikelpfade auftretenden Dehnungseffekte aufsummiert. Vergleicht man dies mit einem in ein Rührsystem eintretendes normiertes Gummiband, so würde dieses um einen bestimmten Faktor gedehnt am Ausgang des Rührsystems wieder austreten.
Bei dem mathematischen Modell werden die am Ausgang eintreffenden Partikel zusammen den jeweils zugehörenden Dehnungswerten erfasst und anhand eines geeigneten Diskretisierungsschemas mit bestimmten Diskretisierungswerten nach ihren jeweiligen Längendehnungswerten sortiert. Die unterhalb der einzelnen Diskretisierungswerte oder Dehnungsvorgaben liegenden Partikel werden jeweils alle aufsummiert. Diese Summen werden zur Bestimmung der prozentualen oder relativen kummulativen Häufigkeit auf die Gesamtanzahl der gestarteten Partikel bezogen, so dass die erhaltenen Werte zwischen 0 und 1 liegen, entsprechend einem prozentualen Anteil an der Gesamtanzahl von 0 bzw. 100 Mit steigenden Dehnungsvorgaben wachsen sie, ausgehend von dem Minimalwert 0, allmählich bis zum Maximalwert 1 an, welcher der Gesamtanzahl an Partikeln entspricht.
Die so erhaltenen relativen kummulativen Häufigkeiten oder Anteilswerte werden zur Gewinnung der jeweils entsprechenden kummulativen Häufigkeits- oder Summenkurven in Abhängigkeit von den zugehörigen Diskretisierungswerten oder Dehnungsvorgaben in ein Längendehnungsdiagramm eingetragen, wobei der Ordinatenwert der relativen kummulativen Häufigkeit und der Abszissenwert der Dehnungsvorgabe entspricht. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Ordinate oder y-Achse umgekehrt skaliert ist. Sie erstreckt sich somit nicht – wie ansonsten bei kummulativen Häufigkeits- oder Summenkurven üblich – vom Minimalwert 0 bis zum Maximalwert 1, sondern beginnt stattdessen gemäß 11 mit der maximalen Häufigkeit 1 (entsprechend einem Wert von 100%) und endet mit der minimalen Häufigkeit 0 (entsprechend einem Wert von 0%). Bei dieser Art der Auftragung entspricht die oberste Häufigkeitskurve einer Kurvenschar in einem Längendehnungsdiagramm dem wirkungsvollsten Rührsystem mit der besten Homogenisierungswirkung. Ein tieferer Kurvenverlauf repräsentiert hingegen ein schlechteres Rührsystem mit einer entsprechend geringeren Homogenisierungswirkung. Die unterste Kurve der Kurvenschar entspricht demgemäß dem unwirksamsten Rührsystem mit der vergleichsweise schlechtesten Homogenisierungswirkung. Die Abszisse oder x-Achse ist zudem logarithmisch unterteilt.
Die 11 zeigt anhand eines entsprechenden Längendehnungsdiagramms einen Vergleich der oben beschriebenen, unterschiedlichen Rührerkonfigurationen oder Rührsysteme bei den einzelnen erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten gemäß den 6, 7, 9 und 10.
Die unterste Kurve 36 entspricht der Rührerkonfiguration gemäß den 10a–10c mit dem sich schneller drehenden oberen (in Strömungsrichtung gesehen rechten) Rührer 14a. Die beiden rotierenden Tonnenrührer 14 verhindern – gemäß den obigen Ausführungen – zwar in ihrem Einfluß- oder Wirkungsbereich zuverlässig die unerwünschte Wandglasbildung und verstärken die Wirkung des nachgeschalteten Hauptrührers 32 durch eine entsprechende Ablenkung oder Konzentration der Glasströmung 12 in dessen Drehrichtung, d.h. nach rechts bzw. oben. Sie drehen sich jedoch im Sinne der gewünschten Strömungsvergleichmäßigung „falsch„, so dass diese Rührerkonfiguration die vergleichsweise schlechteste Homogenisierungswirkung für die Glasschmelze 12 besitzt.
Die zweitunterste Kurve 38 entspricht der herkömmlichen Verfahrensvariante nach dem Stand der Technik ohne die beiden erfindungsgemäßen Rührer 14 gemäß den 6a–6c. Trotz der unerwünschten Wandglasbildung ergibt sich eine besser homogenisierte Glasschmelze als bei den „falsch„ drehenden erfindungsgemäßen Rührern 14 entsprechend der Häufigkeitskurve 36.
Die zweitoberste Kurve 40 entspricht der Rührerkonfiguration gemäß den 7a–7c mit zwar bereits installierten, jedoch noch nicht aktivierten Rührern 14, die durch entsprechende Verengung des freien Strömungsquerschnittes in der Rinne 10 zu einer Konzentration der Glasströmung 12 im Mittenbereich und zu einer damit verbundenen höheren Strömungsgeschwindigkeit führen. Trotz der auch bei dieser Rührerkonfiguration unvermeidlichen Wandglasbildung ergibt sich jedoch eine besser homogenisierte Glasschmelze als bei den „falsch„ drehenden erfindungsgemäßen Rührern 14 entsprechend der Häufigkeitskurve 36 oder bei Weglassung der beiden Rührer 14 entsprechend der Häufigkeitskurve 38.
Die oberste Kurve 42 entspricht der Rührerkonfiguration gemäß den Fig. 9a–9c mit dem sich schneller drehenden unteren (in Strömungsrichtung gesehen linken) Rührer 14b. Durch diesen Tonnenrührer 14b wird der Einfluß des sich gleichsinnig zu dem Tonnenrührer 14b drehenden und eine Ablenkung nach oben (rechts) bewirkenden Hauptrührers 32 gemäß den obigen Ausführungen im wesentlichen kompensiert, so dass sich eine gleichmäßig anströmende Glasströmung 12 mit einer im wesentlichen senkrecht zur Hauprstömungsrichtung 12 verlaufenden Strömungsfront ergibt. Zusätzlich hierzu wird durch die rotierenden Rührer 14 auch die unerwünschte Wandglasbildung vermieden, so dass diese Rührerkonfiguration die vergleichsweise beste Homogenisierungswirkung für die Glasschmelze 12 besitzt. Sie bewirkt insbesondere eine deutlich bessere Homogenisierung der Glasschmelze 12 als das durch die Kurve 36 repräsentierte herkömmliche System nach dem Stand der Technik ohne erfindungsgemäßes Rührsystem 14.
Durch eine geeignete Betriebsweise der erfindungsgemäßen Tonnenrühr 14 läßt sich die Glasströmung 12 demgemäß so beeinflussen, dass unerwünschten Konzentrationseffekten der Strömung 12 auf einen bestimmten Bereich gezielt entgegenwirkt wird und sich eine merklich effizientere Arbeitsweise eines nachgeschalteten Rührwerkzeugs 32 ergibt. Sie sind daher insbesondere für den Einsatz bei Glasproduktionsprozessen geeignet, da eine der wichtigsten Aufgaben von glasführenden Systemen in der Bereitstellung von möglichst hoch homogenem (d.h. schlieren- und blasenfreiem) Glas für die Formgebung besteht.
Die 12 veranschaulicht in einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Förderung einer (durch einen Pfeil 12 symbolisierten) Glaschmelze durch einer lange schmale Rinne 10 gemäß 2. In der Rinne 10 sind sechs, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete und angeordnete Rührerpaare 14a und 14b hintereinander angeordnet. Die Drehgeschwindigkeiten dieser zwölf Tonnenrührer 14 sind mittels einer (nicht dargestellten) zugeordneten Steuerungseinrichtung unabhängig voneinander bedarfsgerecht einstellbar.
Die beiden Tonnenrührer 14a und 14b der einzelnen Rührerpaare drehen sich jeweils wieder gegenläufig, wobei die (in Strömungsrichtung gesehen) rechten Tonnenrührer 14a im Uhrzeigersinn und die (in Strömungsrichtung gesehen) linken Tonnenrührer 14b entgegen dem Uhrzeigersinn rotieren, so wie dies durch die Pfeile 18 bzw. 20 symbolisiert ist. Die Tonnenrührer 14a und 14b auf der rechten bzw. linken Seite der Rinne 10 drehen sich somit jeweils alle einheitlich in einer Richtung 18 bzw. 20. Die sich zwischen den Tonnenrührern 14 befindende Glasschmelze 12 wird durch die sich gegenläufig drehenden Tonnenrührer 14 fast wie in einer Düse von rechts nach links in Strömungsrichtung 12 beschleunigt. Das sich in den Randspalten 16 zwischen den Tonnenrührern 14 und der jeweils benachbarten Seitenwand 10a befindende Glas wird hingegen jeweils entgegen der Hauptströmungsrichtung 12 nach rechts in die schnell strömende Haupt-Glasströmung zurückgedrückt und mit dieser gemeinsam weitertransportiert.
Die 13 veranschaulicht in einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel noch die Umlenkung einer Glasströmung 12 um eine Biegung oder Kurve 10c einer Knick-Rinne 10. In der Biegung 10c sind wieder – entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel – symmetrisch bezüglich der Rinnenmitte und benachbart zu den Seitenwänden 10a der Rinne 10 zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Tonnenrührer 14 angeordnet. Die beiden Tonnenrührer 14 drehen sich gegenläufig, wobei der (in Strömungsrichtung gesehen) rechte Tonnenrührer 14a im Uhrzeigersinn und der (in Strömungsrichtung gesehen) linke Tonnenrührer 14b entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, so wie dies durch die beiden Pfeile 18 bzw. 20 symbolisiert ist. Der linke Tonnenrührer 14b dreht sich jedoch schneller als der rechte Tonnenrührer 14a.
Die von unten anströmende Glasschmelze 12 wird von den beiden sich gegenläufig drehenden Tonnenrührern 14 erfasst und in dem zwischen Ihnen verbleibenden freien Rinnen- oder Strömungsquerschnitt stark beschleunigt, wobei sie durch den sich schneller drehenden linken Tonnenrührer 14b gleichzeitig entsprechend dem neuen Rinnenverlauf nach links abgelenkt wird. Gleichzeitig wird das sich in den beiden Randspalten 16 zwischen den Tonnenrührern 14 und der jeweils benachbarten Seitenwand 10a einströmende Glas entgegen der Hauptströmungsrichtung in die schnell strömende Haupt-Glasströmung zurückgedrückt und mit dieser gemeinsam weitertransportiert, so dass das Auftreten von Totzonen in der Biegung 10c und die unerwünschte Bildung von Wandglas zuverlässig verhindert wird.
Die 14 veranschaulicht in einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel die Verwendung eines benachbart zu dem Boden 10b einer glasführenden Rinne 10 eingebauten erfindungsgemäßen Tonnenrührers 14 zur besseren Homogenisierung einer Glasschmelze. Der sich senkrecht zur Strömungsrichtung 12 der Glasschmelze durch die Rinne 10 erstreckende Tonnenrührer 14 dreht sich entsprechend dem Pfeil 18 im Uhrzeigersinn, so dass Bodenglas aus dem zwischen dem Tonnenrührer 14 und dem Rinnenboden 10b gebildeten engen Spalt entgegen der Haupt-Strömungsrichtung 12 zurückgedrängt und zum Weitertransport in die schnell strömende Haupt-Glasströmung transportiert wird. Der bodennahe Tonnenrührer 14 verhindert durch seine Rotation jedoch nicht nur zuverlässig eine unerwünschte Bodenglasbildung, sondern führt auch – entsprechend den obigen Ausführungsbeispielen mit senkrechten Tonnenrührern 14 – zu einer positiven Beeinflussung des unerwünschten Druckgradienten zwischen dem Ein- und Austritt der Glasschmelze in dem betreffenden Rinnenbereich.
Der benachbart zu dem Rinnenboden 10b angeordnete waagrechte Tonnenrührer 14 kann gegebenenfalls auch mit ein oder mehreren senkrecht eingebauten Tonnenrührern 14 entsprechend den obigen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Insbesondere kann auch wiederum ein herkömmliches Rührwerkzeug nachgeschaltet werden, um dessen Rührwirkung gezielt zu verbessern und eine optimale Homogenisierung für die Glasschmelze zu erreichen.
Die 15 veranschaulicht schließlich in einem letzten erfindungsgemäßen Ausführungs-beispiel noch die Förderung einer (wieder durch einen Pfeil 12 symbolisierten) Glaschmelze durch ein senkrechtes Rohr 44. In dem Rohr 44 sind benachbart zu der Rohrwand 44a vier gleichmäßig zueinander beabstandete senkrechte Tonnenrührer 14 angeordnet, die sich entsprechend der Pfeilrichtung 18 im Uhrzeigersinn drehen und die Glasschmelze 12 aus dem zwischen ihnen und der Rohrwand 44a jeweils gebildeten engen Spalt zum Weitertransport zurück in die Haupt-Glasströmung 12 im Mittenbereich des Rohres 42 drängen, was mit einer entsprechend besseren Homogenisierung der Glasschmelze 12 verbunden ist.
Ein entsprechender Effekt würde sich im vorliegenden Fall auch bei sich entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn drehenden Tonnenrührern 14 ergeben.
Zur besseren Homogenisierung der Glasschmelze 12 kann In der Mitte des Rohres 44 auch noch ein (nicht dargestellter) zusätzlicher konventioneller Rührer angeordnet sein, dessen Wirkungsgrad sich durch den beschriebenen Transport der Glasschmelze 12 aus dem Wandbereich des Rohres 44 in den Mittenbereich deutlich verbessern lässt. Dies gilt insbesondere bei einem von der Zylindergeometrie abweichenden Rohr 44, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem ein auf herkömmliche Art und Weise mittig positionieter Rührer nicht alle Stellen an der Wand gleichmäßig erreichen kann, so dass es nicht nur zur unerwünschten Bildung von Wandglas sondern auch zum Auftreten von Totzonen kommen kann. Durch die beschriebene erfindungsgemäße Verwendung von wandnah angeordneten Tonnenrührern 14 lässt sich dies zuverlässig verhindern und eine merkliche Verbesserung des Homogenisierungsgrades erreichen.
Eine entsprechende Wirkung lässt sich auch durch eine geeignete erfindungsgemäße Anordnung von Tonnenrührern in einem Rührgefäß oder Tiegel erreichen. Die optimale Anzahl der jeweils erforderlichen Rührer kann hierbei je nach Anwendungszweck geeignet gewählt werden.
Der Vollständigkeit sei noch darauf hingewiesen, dass auch andere Rührerzahlen und Rührerkonfigurationen, wie beispielsweise gegebenenfalls auch eine unsymmetrische Rühreranordnung, verwendbar sind.

Claims

Verfahren zur Förderung und/oder Homogenisierung einer anorganischen Schmelze (12), insbesondere einer Glasschmelze, in einer entsprechenden Aufnahmeeinrichtung (10) durch Zuführung mechanischer Energie mittels zumindest zweier sich drehender, rotationssymmetrischer flügelloser Förder- oder Rühreinrichtungen (14), die benachbart zu einer Seitenwand (10a) oder einem Boden (10b) der Aufnahmeeinrichtung (10) und symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse der Aufnahmeeinrichtung (10) oder der Förderrichtung für die Schmelze (12) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine an die Kontur der Aufnahmeeinrichtung (10) angepasste Fördereinrichtung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine kegelstumpf- oder zylinderförmige Fördereinrichtung- verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Fördereinrichtung- eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung in einer Biegung oder einer Ecke der Aufnahmeeinrichtung (10) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere symmetrisch angeordnete Förder- oder Rühreinrichtungspaare (14) hintereinander angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit der zumindest einen Förder- oder Rühreinrichtung (14) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall über die Drehgeschwindigkeit, Dimensionierung, Gestaltung und/oder Positionierung der Fördereinrichtung gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Förder- oder Rühreinrichtungen (14) separat angesteuert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, dass die Schmelze (12) durch die Fördereinrichtung einer Homogenisierungseinrichtung (16) zugeführt wird.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem für eine anorganische Schmelze (12), insbesondere eine Glasschmelze, mit: – einer Aufnahmeeinrichtung (10) für die Schmelze; und – zumindest zweier sich im Betrieb drehender rotationssymmetrischer flügelloser Förder- oder Rühreinrichtungen (14), die benachbart zu einer Seitenwand (10a) oder einem Boden (10b) der Aufnahmeeinrichtung (10) und symmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse der Aufnahmeeinrichtung (10) oder der Förderrichtung für die Schmelze (12) angeordnet sind.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung an die Kontur der Seitenwand (10a) oder des Bodens (10b) angepasst ist.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung kegelstumpf- oder zylinderförmig ausgebildet ist.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung verstellbar angeordnet ist.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung in einer Biegung oder einer Ecke der Aufnahmeeinrichtung (10) angeordnet ist.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach einem der Ansprüche 11–15, dadurch gekennzeichnet, dass mehre symmetrisch angeordnete Förder- oder Rühreinrichtungspaare (14) hintereinander angeordnet sind.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach einem der Ansprüche 11–16 gekennzeichnet durch, eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Fördereinrichtung.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Förder- oder Rühreinrichtungen (14) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Förder- und/oder Homogenisierungssystem nach einem der Ansprüche 11–18, gekennzeichnet durch, eine der Fördereinrichtung nachgeschaltete Homogenisierungseinrichtung (16).