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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Homogenisieren
von geschmolzenem Glas.
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Ein
entscheidender Faktor für
die Produktqualität
bei der Glasherstellung ist die Homogenität der geschmolzenen Glasmasse,
die einer entsprechenden Form zugeführt wird. Dies gilt insbesondere bei
der Herstellung von Flachglas für
Spezialanwendungen. Ein Beispiel für ein solches spezielles Flachglas
ist das Substratglas für
Flüssigkristall-
(LCD-) Anzeigen. Diese LCD-Substratgläser werden u.a. mit dem sogenannten
Micro-Float-Glas-Prozeß hergestellt,
so wie er aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 3 142 567 , bekannt ist.
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Eine
unzureichende Homogenisierung der Glasmasse vor dem Eintritt auf
das Metallschmelzbad führt
zu Schlierenbildung im fertigen Glas. Dabei versteht man unter Schlieren
meist fadenförmige oder
strähnige
Bereiche im Glas, die man infolge ihrer vom Grundglas unterschiedlichen
Brechzahl optisch wahrnehmen kann. Häufig entstammen die Schlieren
dem feuerfesten Material, z.B. Tonerde oder Zirkon, des Schmelzofens.
Dabei gehen die Schlieren zumeist von einer punktförmigen Verunreinigung,
einem sogenannten Knoten aus. Der Knoten löst sich durch Diffusion auf
und er zieht im Glas schwimmend Fäden hinter sich her, die später als Schlieren
in Erscheinung treten. Wegen der geringen Diffusionsgeschwindigkeit
im zähflüssigen Glas
haben die Schlieren eine sehr lange Lebensdauer.
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Treten
die Schlieren als sehr feine Schleier auf, so werden sie als Winden
bezeichnet. Glas, welches Winden zeigt, wird auch windiges Glas
genannt. Solches windiges Glas entsteht, wenn innerhalb der Glasmasse
Temperaturgradienten, insbesondere zwischen einer kälteren Oberflächenschicht
und dem wärmeren
Inneren der Glasmasse auftritt. Entlang der Temperaturgradienten
diffundieren Ionen und reichern sich in den kälteren Bereichen des Glases
an. Auf diese Weise wird die Glasmasse ebenfalls inhomogen, so daß es zur
Ausbildung unterschiedlicher optischer Dichten kommt.
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Zur
Veranschaulichung ist in 1a eine optische
Fotografie einer Glasoberfläche
mit Schlieren und in 1b eine Glasoberfläche ohne
Schlieren gezeigt.
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Aus
dem Stand der Technik sind Glasrühranlagen
zur Homogenisierung von geschmolzenem Glas vor dem Einbringen in
eine Form oder einen Flachglastrog bekannt.
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In
der
DE 10 69 345 wird
ein Glasrührer
offenbart, der aus einem Rotationskörper mit vollständig geschlossener
Oberfläche
besteht, wobei mit Hilfe dieses Rührkörpers die Bildung von Turbulenzen in
der Glasschmelze vermieden werden soll.
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Die
DE 14 96 443 zeigt eine
Rührzelle
für Glas,
wobei die Mischflügel
des Rührwerks
in Richtung des Glasstroms in ihrer Länge abnehmen.
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Die
DE 199 35 686 A1 zeigt
eine Rührzelle mit
einem Rührwerk,
wobei sich der von der Glasschmelze durchströmte Ringraumquerschnitt der Rührzelle
in Strömungsrichtung
verjüngt.
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Als
nachteilig erweist sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten
Rührzellen,
daß die Rührzellen
und damit die Rührwerke
immer größere Radien
bzw. Ringraumquerschnitte aufweisen müssen, wenn die Glasdurchlaufmenge
erhöht
werden soll. Die Erhöhung
der Glasdurchlaufmenge durch Vergrößerung des Radius der Rührzellen
stößt sehr schnell
an ihre Grenzen, da selbst bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit
des Rührwerks
die Geschwindigkeit der Rührflügel mit
zunehmendem Abstand von der Drehachse zunimmt. Ab einem gewissen
Radius der Rührzelle
erreichen die Mischflügel
in ihrem von der Drehachse des Rührwerks
entfernten Bereichen solch hohe Geschwindigkeiten gegenüber der
trägen
Glasmasse, daß es
zu einem sogenannten mechanischen "Reboil" kommt. Dabei tritt eine Sekundärblasenbildung
in dem geschmolzenen Glas auf. Diese Blasen werden bei einer Übersättigung
an gelösten
Gasen in der Glasschmelze gebildet, wobei das Gas, das bei der betreffenden
Temperatur in der Rührzelle
den höchsten
Partialdruck besitzt, in Form von Blasen ausgeschieden wird. Die
Mischflügel
des Rührwerks
mit ihren hohen Geschwindigkeiten wirken dabei gewissermaßen als
Ausscheidungskeime. Die Blasen wiederum bilden selbst Inhomogenitäten in der
Glasschmelze und mindern die Qualität des fertigen Glases. Würde man
die Winkelgeschwindigkeit des Rührwerks
reduzieren, um das "Reboil" zu vermeiden, so
käme es
wieder zu einer erhöhten Schlierenbildung,
da nun die Geschwindigkeiten nahe der Drehachse des Rührwerks
nicht mehr ausreichen, um die Glasschmelze in diesen Bereichen ausreichend
zu homogenisieren.
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Der
gestiegene Bedarf an Substratgläsern für Flüssigkristallanzeigen
und -displays macht es jedoch erforderlich, immer größere Mengen
an Glas mit hoher Qualität
und Güte
zu fertigen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Homogenisieren von geschmolzenem Glas zur Verfügung zu stellen,
die es erlaubt, große
Mengen von Flachglas, insbesondere für Flüssigkristalldisplays, mit hoher Qualität herzustellen,
wobei sowohl ein "Reboil" als auch eine Schlieren-
und Windenbildung verhindert wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß eine
Vorrichtung zum Homogenisieren von geschmolzenem Glas bereitgestellt
wird, bei welcher zwei Mischzellen im Glasstrom hintereinander angeordnet
sind.
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Der
Ausdruck "im Glasstrom
hintereinander" wird
dahingehend verstanden, daß die
Mischzellen von dem geschmolzenen Glas seriell, d.h. nacheinander,
durchströmt
werden.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung mindestens
zweier Mischzellen im Glasstrom hintereinander muß der durchflossene
Ringraumquerschnitt der Mischzellen nicht vergrößert werden, so daß bei gleicher
Winkelgeschwindigkeit eines Rührwerks
in einer oder beiden Mischzellen kein "Reboil" an den radial außen stehenden Abschnitten der Mischflügel des
Rührwerks
auftritt. Durch die Hintereinander-Anordnung zweier Mischzellen
wird die Verweildauer der Glasmasse im Mischbereich der Anlage erhöht, während gleichzeitig
die Durchströmgeschwindigkeit überraschenderweise überproportional
erhöht
werden kann.
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Auf
diese Weise läßt sich
eine homogene Durchmischung des geschmolzenen Glases auch bei höheren Glasdurchlaufmengen
von bis zu 200 Tonnen pro Tag erreichen. Demgegenüber lassen
sich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen lediglich
Glasmengen von bis zu 30 Tonnen pro Tag herstellen.
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Mit "Mischzellen" werden im folgenden
alle Einrichtungen bzw. Anlagenabschnitte bezeichnet, die einer
Durchmischung und daher Homogenisierung des geschmolzenen Glases
dienen. Solche Mischzellen können
sowohl Rührzellen
mit einem Rührwerk
als auch statische Mischzellen, welche keine sich aktiv drehenden
oder sich bewegenden Elemente aufweisen, sein.
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Ist
eine der Mischzellen eine Rührzelle,
so ist es vorteilhaft, wenn das Rührwerk Mischflügel aufweist,
welche die durchströmende
Glasmasse vermengen.
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Vorzugsweise
ist dabei die Drehachse des Rührwerks
vertikal angeordnet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist eine der Mischzellen eine statische Mischzelle
ohne dreh- oder bewegbare Elemente, wie z.B. einem Rührwerk.
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Dabei
ist es zweckmäßig, wenn
das Rührwerk
für geringe
Winkelgeschwindigkeiten vorgesehen ist. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß dies
auch für
Ausführungsformen
ohne zusätzliche
statische Mischbleche gilt.
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Bevorzugt
ist eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine der Mischzellen mindestens eine statische
Einrichtung zum Einführen
einer Änderung
der Flußrichtung
des Glasstroms aufweist. Dabei wird unter einer statischen Einrichtung
eine solche Einrichtung verstanden, die keine dreh- oder sonstwie
bewegbaren Elemente aufweist, die von der Glasschmelze umströmt werden
und aufgrund ihrer geometrischen Form, Orientierung und Anordnung eine
bessere Durchmischung der Glasschmelze bewirken. Solche Einrichtungen
sind vorteilhaft, da bei der Richtungsänderung hohe Geschwindigkeitsgradienten
im Glasstrom auftreten und Scherkräfte auf die Glasmasse übertragen
werden. Auf diese Weise werden die Schlieren auseinandergerissen,
und das geschmolzene Glas wird homogenisiert.
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Insbesondere
ist es zweckmäßig, solche
statischen Einrichtungen zum Einführen mindestens einer Änderung
der Flußrichtung
des Glasstroms in einer statischen Mischzelle vorzusehen. Jedoch
können
diese Einrichtungen auch vorteilhaft in einer Rührzelle angeordnet sein.
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Es
ist zweckmäßig, wenn
die statische Einrichtung zum Einführen einer Änderung der Flußrichtung
ein Mischblech ist. Solche Mischbleche können horizontal oder vertikal
in der Mischzelle angeordnet sein. Auch sind gewölbte Einrichtungen bzw. Mischbleche
vorteilhaft.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die statische Einrichtung zum Einführen einer Änderung
der Flußrichtung
des Glasstroms im wesentlichen senkrecht zur Durchströmungsrichtung
der Mischzelle angeordnet. Dabei wird unter der Durchströmungsrichtung
eine Richtung im wesentlichen parallel zur Verbindungslinie zwischen
Einlaß und
Auslaß der
Mischzelle und/oder dem einlaßseitigen
und auslaßseitigen
Ende der Mischzelle verstanden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die statische Einrichtung mindestens eine Durchlaßöffnung auf.
Solche Durchlaßöffnungen
können
beispielsweise Bohrungen in einem ansonsten ringförmigen Blech
sein.
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Zweckmäßigerweise
sind die Einrichtungen zum Einführen
einer Änderung
der Flußrichtung
des Glasstroms mit den Wänden
oder einem feststehenden Kern der Mischzelle verbunden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weisen die Mischzellen einen kreis- oder ringförmigen Querschnitt auf. Dabei ist
insbesondere eine konzentrische Anordnung der Mischzellen vorteilhaft.
Bei derart angeordneten Mischzellen kann der Glasstrom zunächst durch
die innere oder äußere Zelle
fließen
und nachfolgend durch die jeweils andere Zelle. Diese Ausgestaltung erlaubt
insbesondere eine kompakte und temperaturstabile Bauform der Mischzellen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Einlauf der in Flußrichtung ersten Mischzelle
unterhalb des Auslaufs der ersten Mischzelle angeordnet, der Einlauf
der zweiten Mischzelle in Höhe
des Auslaufs der ersten Mischzelle und der Auslauf der zweiten Mischzelle
unterhalb des Einlaufs der zweiten Mischzelle. Auf diese Weise kann beispielsweise
bei konzentrischer Anordnung der Mischzellen eine kompakte Bauform
erreicht werden, bei der der Einlauf in die erste Mischzelle und
der Auslauf aus der zweiten Mischzelle in der gleichen vertikalen
Ebene angeordnet sind.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Vorrichtung eine statische Mischzelle sowie
eine Rührzelle
auf.
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Dabei
ist es zweckmäßig, wenn
die statische Mischzelle in Richtung des Glasstroms vor der Rührzelle
angeordnet ist und als Vormischkammer dient.
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Dabei
ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die statische Mischzelle in
einer konzentrischen Anordnung der Mischzellen radial außen angeordnet
ist.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der die Elemente der Mischzellen
aus Platinmetall bestehen. In einer alternativen Ausführungsform
bestehen die Elemente der Mischzellen aus einem hitzebeständigen Material,
vorzugsweise Molybdän,
und sind mit Platinblech beschichtet.
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Zweckmäßigerweise
ist das Material für
die Mischzellen bzw. Wandungen der Mischzellen Platin oder eine
Platinlegierung, z.B. eine Rhodium/Platin-Legierung mit typischerweise
20–30%
Rhodiumanteil und entsprechend 70–80% Platinanteil, wobei selbstverständlich auch
andere relative Anteile, insbesondere kleinere Rhodiumanteile, verwendet werden
können.
Platin und entsprechende Platinlegierungen weisen zum einen die
erforderliche Temperaturbeständigkeit
auf und zeigen auch keine oder zumindest keine nennenswerte chemische
Reaktion mit den üblicherweise
verwendeten Glasmaterialien, so daß weder das Glas durch das
Material der Mischzellen verunreinigt wird, noch chemisch Zellen
durch die Glasschmelze angegriffen werden.
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Grundsätzlich könnten jedoch
auch elektrisch leitfähige
Keramikmaterialien anstelle von Platin oder Platinlegierungen verwendet
werden.
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Dabei
werden unter den Elementen der Mischzelle all ihre mit der Schmelze
in Berührung kommenden
Bestandteile, beispielsweise die Wände, die Mischbleche, das Rührwerk mit
seinen Mischflügeln
und auch weitere Elemente verstanden.
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Die
Herstellung aus Platin bzw. die Beschichtung mit Platinblech ermöglicht es,
die Mischzellen direkt, d.h. durch einen Strom durch das Platinmetall des
jeweiligen Elements, elektrisch zu beheizen. In einer alternativen
Ausführungsform
sind die Mischzellen induktiv elektrisch beheizbar, wobei die elektrische
Leistung mit Hilfe von Induktionsspulen auf das Blech übertragen
wird. In beiden Fällen
handelt es sich um eine elektrische Widerstandsheizung.
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Die
direkte bzw. induktive Beheizbarkeit der Elemente der Mischzellen
ermöglicht
in vorteilhafter Weise die Hintereinander-Anordnung mehrerer Mischzellen,
da aufgrund dieser vorteilhaften Heizung die Temperatur der Glasmasse
auch über
längere
Flußstrecken
gehalten werden kann. Demgegenüber
führt bei
den aus dem Stand der Technik bekannten unbeheizten Mischzellen
die Hintereinander-Anordnung mehrerer Mischzellen zu einer Abkühlung des
Glasstroms, was sich wiederum nachteilig auf die Glasqualität auswirkt
oder eine solche Anordnung sogar unmöglich macht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die statische Mischzelle in Höhe des Glasniveaus
in der Mischzelle einen Ablauf zum Abziehen des Oberflächenglases
auf. Auf diese Weise können
Verunreinigungen, welche sich vor allem in Oberflächenglas,
d.h. aufschwimmendem Glas, absetzen, abgeschieden werden.
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Darüber hinaus
ist es zweckmäßig, wenn
die Rührzelle
an ihrem Boden einen Ablauf zum Abziehen von Testglas aufweist.
Das so gewonnene Testglas bietet einen Anhaltspunkt für die Homogenität der die
Mischzellen verlassenden Glasmasse.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der in einer radialen Anordnung von Mischzellen
die innere Mischzelle als leitfähiges
und doppelwandiges Rohr ausgebildet ist, d.h. als ein Rohr, bei
dem sowohl die Innenwand als auch die Außenwand elektrisch leitfähig sind,
wobei Innen- und Außenwand
an einem Ende der Mischkammer, vorzugsweise an dem stromaufwärtigen Ende
der Mischkammer, direkt miteinander verbunden sind, im übrigen jedoch
die beiden Rohrwände
voneinander getrennt und elektrisch gegeneinander isoliert sind, wobei
an dem anderen, vorzugsweise an dem stromaufwärtigen Ende des Auslaufrohrs
Innenrohr und Außenrohr
jeweils einen Stromanschluß aufweisen. Verbindet
man diese beiden Stromanschlüsse
mit einer Stromquelle, so sind Innenwand und Außenwand der Mischkammer elektrisch
in Reihe hintereinander geschaltet. Zwischen Innen- und Außenwand
kann entweder ein entsprechender Luftspalt bzw. Vakuum oder auch
ein Isoliermaterial, z.B. ein Keramikrohr, vorgesehen sein. Die
doppelwandige Mischkammer kann beispielsweise auch derart hergestellt
sein, daß ein
entsprechendes isolierendes Keramikrohr innen und außen mit
dem leitfähigen
Material beschichtet wird, wobei die Beschichtung auch über die
stromabwärtige
Stirnseite des Keramikrohrs hinweg verläuft, so daß die Innen- und Außenwand
des doppelwandigen Rohrs in diesem Bereich miteinander verbunden sind.
Am entgegengesetzten Ende müssen
dann noch Innen- und Außenwand
mit jeweils getrennten Stromanschlüssen versehen werden.
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Die
doppelwandige Ausführung
insbesondere einer radial innen liegenden Mischzelle hat den besonderen
Vorteil, daß eine
direkte Heizung der Wandung der Mischzelle über die gesamte Länge der Mischzelle
hinweg möglich
ist, ohne daß am
stromaufwärtigen
Ende der Zelle eine aufwendige Stromversorgung durch den Glasstrom
hinweg erforderlich ist.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden
anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie der zugehörigen Figuren
deutlich.
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1a zeigt eine Fotografie eines Glases mit
Schlieren.
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1b zeigt
eine Fotografie eines Glases ohne Schlieren.
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2 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung in einer seitlichen Schnittansicht.
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3 zeigt
eine seitliche Schnittansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform.
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4 zeigt
zwei horizontale Schnitte durch die Mischzellen aus 3.
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5a–c
zeigen Draufsichten auf drei verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mischbleche.
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6 zeigt
eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform
der Rührzelle
aus 2.
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In 2 ist
eine erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung in einer Querschnittsansicht dargestellt. Die einzelnen
Elemente der Anlage zur Herstellung von LCD-Substratglas werden
in der Reihenfolge des Herstellungsprozesses nachfolgend beschrieben.
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In
einem Schmelzaggregat 1 aus isostatisch gepreßten Zirkon-Glasbeckensteinen
werden die Glasrohstoffe geschmolzen und geläutert, so daß eine Glasschmelze 2 entsteht.
Dabei weist die Glasschmelze in dem Aggregat 1 einen Pegelstand
auf, welcher als Glasniveau 3 bezeichnet wird. Während des
Schmelzprozesses bei Temperaturen bis zu 1700°C korrodiert der Zirkonstein
des Aggregats 1 in Abhängigkeit
von der Zeit, wodurch die Glasschmelze 2 Verunreinigungen
durch das Zirkon aufweist, welche nachfolgend zur Bildung von Zirkonschlieren in
dem herzustellenden Substratglas führt. Um die Bildung dieser
Zirkonschlieren mit der daraus resultieren Inhomogenität des Substratglases
zu verhindern, wird die Glasschmelze über ein Verbindungsrohr 4 aus
Platin zwei hintereinander angeordneten Rührzellen 7, 7a zugeführt. Die
Rührzellen 7, 7a weisen
einen identischen Aufbau auf. Sie werden von der Glasschmelze 2 jeweils
in vertikaler Richtung von oben nach unten durchflossen, wobei die
Schmelze vom Auslaß 8 der
Rührzelle 7 über ein
Verbindungsrohr 9 zum Einlaß 10a der zweiten
Rührzelle 7a geleitet
wird. Jede der Rührzellen 7, 7a weist
ein Rührwerk 11, 11a auf,
dessen sich vertikal erstreckende Drehachse sich mit einer Winkelgeschwindigkeit ω dreht.
An jeder der Achsen sind Mischflügel 12, 12a vorgesehen,
die sich von den Achsen radial nach außen erstrecken. Die Mischflügel 12, 12a rühren die durch
die Rührzellen 7, 7a fließende Glasschmelze 2 durch
und zerreißen
die in der Glasschmelze vorhandenen Schlieren und Winden.
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Vom
Auslaß 8a der
zweiten Rührzelle 7a wird
die Glasschmelze über
eine Verbindungsleitung 13 zur Micro-Float-Anlage 15 geführt. Vor
dem Auslauf 17 der Micro-Float-Anlage 15 befindet
sich eine Dosiernadel 16 zum Dosieren der in die Micro-Float-Anlage
einströmenden
Glasmasse. Die Glasmasse 2 fließt durch den Auslauf 17 auf
das Zinnbad 18. In der dargestellten Ausführungsform sind
alle Elemente 4, 7, 9, 7a, 13, 17 aus
Platinblech gefertigt. Dies gilt auch für die Rührwerke 11, 11a bzw.
die Mischflügel 12, 12a.
Das Platinblech hat den Vorteil, daß es hitzebeständig ist
und mit der Glasschmelze nicht reagiert. Darüber hinaus sind die einzelnen
Elemente direkt elektrisch beheizbar, wodurch es möglich ist,
die Glasschmelze entlang des Weges von dem Aggregat 1 hin
zu der Micro-Float-Anlage 15 auf konstanter Temperatur
zu halten ohne zeitliche und räumliche
Temperaturgradienten zwischen den einzelnen Elementen der Anlage. Auf
diese Weise ist es möglich,
die Verweildauer der Glasschmelze in den Mischzellen zu verlängern, ohne
dadurch Nachteile aufgrund einer Abkühlung der Schmelze in Kauf
nehmen zu müssen.
Durch die Möglichkeit
zur Anordnung zweier Rührzellen 7, 7a hintereinander
ist es möglich,
den Durchsatz an Glasschmelze in der Anlage auf bis zu 30 Tonnen
pro Tag zu erhöhen.
Beispielhaft ist in 2 ein elektrischer Anschluß 19 zur
Beheizung der Platinelemente der Anlage eingezeichnet.
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In 3 ist
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung im seitlichen Querschnitt dargestellt. Elemente, welche
die gleiche Funktion wie die Elemente aus 2 erfüllen bzw.
mit diesen identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Dies betrifft insbesondere das Aggregat 1 zur Glasschmelze
sowie die Micro-Float-Anlage 15 zur Herstellung des Substrat-Flachglases.
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Von
dem Aggregat 1 wird die Glasschmelze über ein Verbindungsrohr 4 zum
Einlauf einer hohlzylinderförmigen
statischen Mischzelle 100 geführt. Diese statische Mischzelle 100 dient
als Vormischer für
die nachgeschaltete Rührzelle 103.
Die statische Mischzelle 100 weist keinerlei dreh- oder
bewegbare Elemente auf. Ihre Mischwirkung beruht darauf, daß die Zelle 100 Mischbleche 101, 107 aufweist,
die den Glasstrom lokal zur Änderung
seiner Flußrichtung zwingen.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform
mäandriert
die Glasschmelze in radialer Richtung auf dem Weg vom unteren Ende
der Zelle 100 zu ihrem oberen Ende. Aufgrund der Richtungsänderungen
weist die Glasschmelze große
Geschwindigkeitsgradienten auf, wobei Scherkräfte auf die Schmelze einwirken,
welche die Schlieren und Winden auseinanderreißen.
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Die
Mischbleche der Mischzelle 100 sind in vertikaler Richtung
abwechselnd fest mit der inneren und äußeren Seitenwand der hohlzylinderförmigen Zelle
verbunden.
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In
den 4a und 4b sind
zwei horizontale Schnitte durch die Mischzellen 100, 103 dargestellt. Dabei
liegen die Schnitte in unterschiedlichen vertikalen Ebenen, so daß in der
ersten Schnittansicht 4a ein ringförmiges, mit der Innenwand der
hohlzylinderförmigen
Zelle 100 verbundenes Mischblech 107 dargestellt
ist, während
in der 4b ein mit der Außenwand
verbundenes Mischblech 101 zu erkennen ist.
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Die
Mischbleche können
auch andere Formen und Ausgestaltungen aufweisen, so wie sie alternativ
in den 5a–c dargestellt sind. Die Bleche 201, 207 der
in 5a dargestellten Ausführungsform
sind im wesentlichen teilkreisförmig
und abwechselnd an der Außenwand
und an der Innenwand der Zelle 200 befestigt. Dabei können die
teilkreisförmigen
Bleche in der Höhe
gegeneinander versetzt sein, so wie dies bereits anhand von 3 dargestellt
wurde. In 5b ist ein ringförmiges Mischblech 307 dargestellt,
welches Durchströmöffnungen in
Form von kreisförmigen
Durchbohrungen 308 aufweist. Vertikal übereinander sind wieder, wie
in 3 gezeigt, mehrere dieser Mischbleche 307 angeordnet,
wobei die Mischbleche gegeneinander derart verdreht sind, so daß die Durchströmöffnungen 308 zweier übereinander
angeordneter Mischbleche niemals deckungsgleich übereinanderliegen. Auf diese Weise
ist die die Zelle 300 durchströmende Glasmasse zur Richtungsänderung
gezwungen, wodurch auch bei dieser Ausführungsform des Mischblechs 307 eine
Auflösung
der Schlieren erreicht wird. In 5c ist
eine alternative Ausführungsform
der Mischbleche dargestellt, wobei die Grundform der Mischbleche
der aus 5a entspricht. Dabei weisen
die Mischbleche 401, 407 Durchströmungsöffnungen 408 in
verschiedenen Formen, hier dargestellt als Dreiecke und Sechsecke,
auf.
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Aus
den 4a und 4b ist
deutlich die konzentrische Anordnung der Mischzellen 100, 103 zu erkennen.
Während
die radial innen liegende Rührzelle 103 einen
kreisförmigen
Querschnitt aufweist, ist der Querschnitt der radial außen liegenden
statischen Vormischzelle 100 ringförmig.
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In 3 ist
zu erkennen, daß die
Zuführung der
Glasmasse zu der statischen Mischkammer 100 über das
Verbindungsrohr 4 am unteren Ende der Zelle 100 erfolgt.
Von dort bewegt sich im Betrieb der Strom aus geschmolzenem Glas
abgesehen von der mäandrierenden
Bewegung in radialer Richtung vertikal nach oben, bis er durch die Öffnungen 104 in
der Innenwand der statischen Mischzelle 100 bzw. Außenwand
der Rührzelle 103 von
der statischen Mischzelle 100 in die Rührzelle 103 übertritt.
In der Rührzelle 103 bewegt
sich der Strom des geschmolzenen Glases im wesentlichen in vertikaler
Richtung von oben nach unten, d.h. von den Einlaßöffnungen 101 zum Boden
der Zelle 103. Am Boden der Zelle 103 befindet
sich ein Auslaß 109,
der mit dem Auslaufrohr 13 verbunden ist. Über die
Verbindungsleitung 13 gelangt die Glasmasse wie in der
in 2 dargestellten Ausführungsform in die Micro-Float-Anlage 15.
Am oberen Ende der statischen Mischzelle 100 ist ein Drain 110 mit
Auslaufrohr vorgesehen, mit Hilfe dessen das Oberflächenglas
abgezogen werden kann. Darüber
hinaus ist am Ende der Verbindungsleitung 13 ein Ablauf
zum Abziehen von Testglas vorgesehen.
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In
der Rührzelle 103 ist
ein Rührwerk 105 mit Mischflügeln 106 zum
Vermengen der Glasmasse angeordnet. Dabei erstreckt sich die Drehachse
des Rührwerks 105 parallel
zu den hohlzylinderförmigen Außenwänden der
Zelle 103, d.h. in vertikaler Richtung.
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In
den in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen
bestehen alle Elemente, welche mit dem geschmolzenen Glas in Kontakt
treten, abgesehen von dem Aggregat 1, aus Platinblech.
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Diese
Platinbleche sind direkt durch Anschluß an entsprechende Stromquellen
beheizbar, indem ein elektrischer Strom durch die Wände der einzelnen
Elemente, beispielsweise des Verbindungsrohrs 4 oder der
Außen-
bzw. Innenwände
der statischen Mischzelle 100, geleitet wird.
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In 6 ist
eine alternative Ausführungsform der
Rührzelle
aus 3 schematisch dargestellt. Gezeigt ist eine doppelwandige
Ausführungsform
der Außenwände der
Rührzelle.
Die zylinderförmige Wand
besteht aus einem U-förmigen
Grundkörper 510 aus
isolierendem und hitzebeständigem
Material. Dieser ist mit einem Platinblech 511 beschichtet, wobei
die äußere Seite
der Beschichtung 512 und die innenliegende Seite der Beschichtung 513 am
oberen Ende 514 der Zelle miteinander verbunden sind. Ebenso
ist der Boden der Zelle mit Hilfe des Platinblechs beschichtet.
Legt man nun eine Spannung zwischen dem unteren Ende der äußeren Platinbeschichtung 512 und
dem Boden 515 an das Platinmetall an, so fließt ein Strom,
welcher das Platinblech erhitzt und die Glasschmelze auf einer definierten
Temperatur hält.
Die dargestellte Ausführungsform
ermöglicht
eine direkte elektrische Beheizung der Rührzelle 500, obwohl
diese einen nach oben vollständig
offenen Tank bildet. Wird diese Rührzelle in einer konzentrischen
Anordnung, so wie sie in 3 dargestellt ist, verwendet,
so ist es der Glasmasse möglich,
am oberen Ende der Vormischkammer in die Rührzelle überzulaufen, ohne daß Öffnungen
in den Wänden
der Rührzelle
vorgesehen sein müssen. Auf
diese Weise läßt sich
die Durchflußmenge
weiter erhöhen.
Gleichzeitig ist eine Beheizbarkeit bis zum oberen Ende der Zelle 103 möglich.
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Durch
die Anordnung der Mischzelle 100 und der Rührzelle 103 ist
die Möglichkeit
gegeben den Durchsatz an Glasschmelze in der Anlage auf bis zu 200
Tonnen pro Tag zu erhöhen.
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Für Zwecke
der ursprünglichen
Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich
aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen
Fachmann erschließen,
auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren
Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen
Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder
Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen
wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder
sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher
denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und
der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
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- 1
- Schmelzaggregat
- 2
- Glasschmelze
- 3
- Glasniveau
- 4
- Verbindungsrohr
- 7,
7a
- Rührzellen
- 8,
8a
- Auslaß
- 9
- Verbindungsrohr
- 10,
10a
- Einlaß
- 11,
11a
- Rührwerke
- 12,
12a
- Mischflügel
- 13
- Verbindungsleitung
- 15
- Micro-Float-Anlage
- 16
- Dosiernadel
- 17
- Auslauf
- 18
- Zinnbad
- 19
- elektrische
Anschlüsse
- 100
- Mischzelle
- 101
- Mischblech
- 103
- Rührzelle
- 104
- Öffnungen
- 105
- Rührwerk
- 106
- Mischflügel
- 107
- Mischblech
- 109
- Auslaß
- 201
- Mischblech
- 207
- Mischblech
- 300
- Mischzelle
- 307
- Mischblech
- 308
- kreisförmige Durchbohrungen
- 401
- Mischblech
- 407
- Mischblech
- 500
- Rührzelle
- 510
- Grundkörper
- 511
- Platinblech
- 512
- Außenseite
der Beschichtung
- 513
- Innenseite
der Beschichtung
- 514
- oberes
Ende der Zelle
- 515
- Boden