專利名稱：通過攪拌使玻璃熔體均化的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃熔體的均化，具體地說，涉及用來生產(chǎn)具有低缺陷水平的高質(zhì)量最終產(chǎn)品的玻璃熔體的均化。本發(fā)明的一個特別重要的應(yīng)用是生產(chǎn)液晶顯示器所用玻璃基片，如用于制造AMLCD的基片。
背景技術(shù)：
玻璃中的化學均勻性和熱均勻性是良好的成形操作的關(guān)鍵部分。玻璃熔爐的作用一般是生產(chǎn)具有可接受的氣體或固體夾雜物含量的玻璃，但是這種玻璃通常具有不同化學相的條痕(或者稱為條紋、鉸眼)。母體玻璃的這些非均勻組分是由熔融過程中各種普遍發(fā)生的事件(包括耐火材料溶解、熔體分層、玻璃表面揮發(fā)和溫差)造成的。所產(chǎn)生的條痕在母體玻璃中是可見的，因為顏色和/或折射指數(shù)有差異。
改善玻璃的均勻性的方法之一是使玻璃熔體通過位于熔爐后面的垂直取向的攪拌室。該攪拌室配備了具有一個中軸的攪拌器，所述中軸由適合的馬達推動旋轉(zhuǎn)。玻璃熔體在從攪拌室的頂部通向底部時，許多從中軸伸出的葉片就起混合玻璃熔體的作用。本發(fā)明涉及這種攪拌室的操作，具體地說，在該攪拌室中要達到高的通過量和混合效率，而不將缺陷(特別是在混合過程中攪拌室壁和/或攪拌器表面的腐蝕引起的缺陷)引入所得的玻璃。
描繪在層流條件下攪拌器行為的一種簡單的方法，是考慮被具有所需的或母體組成的玻璃包圍的偏離組成玻璃塊發(fā)展為條痕的情況。各根條痕可以被認為在其與母體玻璃之間具有界面。玻璃總體不均勻性的一個衡量是所有條痕的總界面面積。當所有條痕呈一個球塊形式時，界面面積最小。隨著球塊破碎為許多更小的部分并且展開為平板形時，雖然條痕的總體積保持不變，但是界面面積增加。攪拌效率的一種衡量是攪拌后與攪拌前的界面面積的比例。
為了有效地增加均勻性，攪拌系統(tǒng)應(yīng)當具有以下三種功能
(1)它應(yīng)當將玻璃熔體中一個個的非均勻部分拉伸為薄的條紋。該功能需要向玻璃熔體施加剪切應(yīng)力。
(2)它應(yīng)當將條紋切割為多個短的片段。該功能可以通過玻璃熔體的流動方向垂直于攪拌器葉片的平面來達到。
(3)它應(yīng)當使上述短的條紋片段分散，使得不會產(chǎn)生可辨認的圖案。該功能可通過選用能垂直于總體流動方向推動玻璃熔體的葉片形狀，即能產(chǎn)生玻璃熔體的至少某種程度上徑向流動的葉片形狀來達到。
使條紋變薄并將其切割成段，就能使這些條紋難以一片片地在微觀上看到。將它們進一步分散則消除了可視圖案會在宏觀上被觀察到的可能。
在玻璃的流動是連續(xù)的過程中，這三種功能必然是在由攪拌室中玻璃熔體的停留時間所決定的一段時間間隔中進行的。隨著玻璃的流量增大，玻璃停留在攪拌室中進行這三種功能的時間將減少。通常，對所需流動的增加的工藝響應(yīng)是攪拌器速度的增加。這樣就增大了對玻璃流體的剪切應(yīng)力，切割頻率，以及可能還增大分散速率。
傳統(tǒng)上，玻璃熔體攪拌系統(tǒng)設(shè)計成具有可維持合理的攪拌器壽命的最高剪切應(yīng)力。實際上，這些系統(tǒng)一般設(shè)計用來產(chǎn)生高剪切應(yīng)力，即使它們在低速下操作。目的是由最小的攪拌系統(tǒng)得到最大程度的攪拌，因為制造攪拌系統(tǒng)的貴金屬(例如，鉑合金)的成本較高。在一般的情況下，剪切應(yīng)力可通過增加葉片速度和/或減少攪拌器葉片與攪拌室壁之間的間隙來增大。
對許多玻璃產(chǎn)品(例如建筑玻璃)而言，只要求中等程度的均勻性。但是，其它玻璃產(chǎn)品必須滿足嚴格的均勻性要求和其它質(zhì)量標準。LCD玻璃屬于后一種情況。就這種玻璃而言，需要將條痕和夾雜物減至最少和/或消除。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在制造LCD玻璃的過程中，在LCD玻璃中引入了尺寸小于50微米的貴金屬夾雜物(例如，鉑合金夾雜物)。這些夾雜物起源于攪拌室，具體地說，起源于由于粘性玻璃熔體中攪拌器運動所產(chǎn)生的粘性剪切應(yīng)力造成的攪拌器和攪拌室壁的腐蝕。
因此，本發(fā)明的目的之一是將玻璃熔體攪拌過程中產(chǎn)生的貴金屬夾雜物減至最少。但是，除此主要目的外還要達到其它目的(1)保持高的玻璃熔體通過量，(2)保持高的攪拌效率(例如，低的條痕量)。這些其它目的和主要目的背道而馳，即，可以通過降低攪拌器的速度來減小剪切應(yīng)力和腐蝕，但是降低攪拌器的速度意味著攪拌效率和/或通過量的降低。
如下文中將討論的，本發(fā)明能夠通過安排攪拌器速度、攪拌器/攪拌室形狀、以及玻璃粘度之間的關(guān)系，使剪切應(yīng)力減小到低于形成不可接受含量夾雜物的水平(即，使作用于攪拌器和攪拌室壁的剪切應(yīng)力小于3.5×10-3N/m2)，而同時將攪拌效率和通過量保持在只有原先在高剪切攪拌才能達到的水平，從而達到這些看上去矛盾的目的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種均化玻璃熔體的方法，它包括(a)提供一個圓柱形的、基本上垂直取向的攪拌室，所述攪拌室具有內(nèi)徑為D壁的壁；(b)在攪拌室內(nèi)部提供一個攪拌器，所述攪拌器具有基本上垂直取向的軸和許多從軸向外伸出朝向攪拌室壁的葉片，所述這些葉片的最大直徑為D葉片；(c)使玻璃熔體流過攪拌室(例如，以至少0.05kg/秒的速率)，所述玻璃熔體的粘度為μ；(d)向攪拌器的軸施加扭矩T，使攪拌室內(nèi)的攪拌器隨著玻璃熔體流經(jīng)攪拌室以速度N旋轉(zhuǎn)，所述攪拌室內(nèi)的攪拌器的旋轉(zhuǎn)形成了一個攪拌掃過容積V；其中，對N、T、V、D壁、D葉片和μ進行選擇以滿足以下關(guān)系(NTV/μ)0.5≥5.0kg/秒，(2πμND葉片)/(D壁-D葉片)≤3.5×10-3牛頓/m2，式中，N以弧度/秒表示，T以牛頓-米表示，V以立方米表示，D壁以米表示，D葉片以米表示，μ以kg/米-秒表示。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了用于實施上述方法的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了用來均化玻璃熔體的設(shè)備，它包括(a)一個圓柱形的、基本上垂直取向的攪拌室，所述攪拌室有個壁，(b)在攪拌室內(nèi)的攪拌器，所述攪拌器包括基本上垂直取向的軸和許多從軸向外伸出朝向攪拌室壁的葉片，
所述攪拌室有一個側(cè)面出口，使得離開攪拌室的玻璃熔體在流動方向上發(fā)生改變，所述攪拌器包括至少一個用來攪拌在流動方向改變區(qū)域中的玻璃熔體的部件，所述至少一個部件具有與攪拌器的軸基本平行，但是不共線的縱軸。
較佳地，本發(fā)明的第三方面與本發(fā)明的第一和/或第二方面一同使用。
本發(fā)明的上述三個方面中每一方面的較佳用途是生產(chǎn)液晶顯示器玻璃。當用于該用途時，每千克最終產(chǎn)品中尺寸大于10微米的貴金屬夾雜物的數(shù)目小于20個。


圖1是本文中討論的各種攪拌器/攪拌室尺寸的示意圖。
圖2是本發(fā)明使用的一個攪拌器的透視圖。
圖3是安裝在本發(fā)明使用的攪拌室中的圖2所示攪拌器的側(cè)視圖，其部分為剖面。
圖4是圖3所示攪拌器/攪拌室組合的正視圖，其部分為剖面。
圖5是玻璃熔體流過圖3-4所示攪拌室的程序的示意圖。
圖6是剪切應(yīng)力對玻璃熔體流量與攪拌效率乘積的關(guān)系圖。
圖7是最終玻璃中每千克夾雜物對攪拌器和攪拌室壁上計算得到的剪切應(yīng)力的關(guān)系圖。
在圖6和7中，菱形數(shù)據(jù)點代表以前的玻璃攪拌系統(tǒng)，正方形數(shù)據(jù)點表示采用本發(fā)明的系統(tǒng)。
前述附圖(包括在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分)示出了本發(fā)明的各種實施方式，它們與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。當然，應(yīng)該明白，附圖和說明書僅僅是解釋性的，不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
附圖中使用的數(shù)字表示如下11攪拌室13攪拌器15攪拌器葉片17攪拌器軸19攪拌器壁
21進口23出口25攪拌部件(指狀部件)27可用的槽子29馬達31排出管33流動方向指示器，包括流向箭頭，流量等高線和流管具體實施方式
如上文中所述，在本發(fā)明之前，攪拌器/攪拌室設(shè)計的基本原理是要產(chǎn)生高的剪切應(yīng)力用以達到高的攪拌效率。剪切應(yīng)力通過攪拌器葉片15與壁19之間的很小間隙以及葉片速度，在接近攪拌室11的壁19的位置產(chǎn)生。通常，作用于攪拌器表面和攪拌室壁內(nèi)表面上的剪切應(yīng)力τ可以表示為|τ|＝μdv/dx(1)式中，μ是玻璃熔體的粘度，v是流速，x是朝著垂直于經(jīng)受剪切應(yīng)力的表面的方向。
對具有一個或多個具有共同直徑D葉片的葉片的圓柱形攪拌室和圓對稱攪拌器，應(yīng)用方程式(1)，得到|τ|＝μπND葉片/C(2)式中，N是以弧度/秒表示的攪拌器速度，C是葉片尖端與攪拌室壁之間的距離(即，在圖1中，C＝(D壁-D葉片)/2)。μ以kg/米-秒表示、N以弧度/秒表示、D葉片和C以米表示，τ以牛頓/平方米(N/m2)表示。
如上文中所討論并將通過下文中的實施例更充分說明的，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)需要將|τ|保持在3.5×10-3N/m2以下，更好是1.5×10-3N/m2以下，以避免攪拌器和攪拌器壁的腐蝕產(chǎn)生不可接受的高含量(例如，每千克最終玻璃中夾雜物的含量大于20個)的夾雜物(例如夾雜物的尺寸大于10微米)。
由方程式(2)可以看到，剪切應(yīng)力可以通過減小N和/或減小D葉片和/或增加C來減小。但是，單純減小剪切應(yīng)力在商業(yè)上是不可接受的，因為最終，攪拌必須能以實用的流量產(chǎn)生適度均化的玻璃熔體。因此，對于實用系統(tǒng)而言，剪切應(yīng)力的減小不應(yīng)以攪拌效率或流量作為代價。
使用各種攪拌系統(tǒng)的物理模型，特別是油模型，研究出以下方程式計算攪拌效率E(無因次量)E≈(kBD葉片2NV|τ|/Q2μ)0.5(3)式中，k是常數(shù)，根據(jù)攪拌器/攪拌室的形狀來確定，Q是流量，B是葉片尖端的數(shù)目，V是攪拌器的攪拌掃過容積。具體地說，使用各種裝有非流動性粘性油(選擇其粘度，與要研究其攪拌行為的玻璃熔體的粘度相同)的全尺寸攪拌系統(tǒng)進行了實驗室實驗。使用各種具有不同粘度的粘性油表示不同的玻璃熔體或在不同溫度下攪拌的相同的玻璃熔體。這樣得到的量E可被認為是進入攪拌過程的條痕含量與退出該過程的條痕含量的比例，即E的值越高，表明在攪拌過程結(jié)束后的條痕越少。
如圖1中所示，方程式(3)中的V可用V＝π(D葉片/2)2L來計算，式中L是從攪拌器的最上端葉片的頂部到最下端葉片的底部的總長度。如圖1中所示，L不包括任何部件25的長度，這些部件可以延伸至最下端的葉片下面，用來減少由出口23(見下文)的區(qū)域中玻璃熔體方向的改變而造成的最終玻璃中的條痕。攪拌掃過容積V一般小于圖1中所示的從進口21延伸至出口23的攪拌室的總體積。還如該圖中所示，攪拌掃過容積可以與出口的一部分重疊。類似地，雖然圖1中未示出，但是攪拌掃過容積也可以與進口的一部分重疊。當產(chǎn)生這些重疊時，攪拌器的葉片將通過在重疊區(qū)域中的僅有的各次旋轉(zhuǎn)與攪拌室偶連。
由方程式(3)可以看到，為了減小|τ|，同時保持E基本相同(或者增加)，可以(1)減小粘度，(2)增大攪拌掃過容積，和/或(3)使用更大的攪拌器。在該方程式中，可以增加V和D來補償N和|τ|的減小。當粘度和速度減小時，|τ|減小。當直徑增大時，V也增加，所以增大攪拌器直徑的最大好處是補償了剪切應(yīng)力的減小。
以另一種方式看，對于一給定的流量(Q)，保持攪拌效率不變和減小剪切應(yīng)力通常將需要攪拌器直徑(D)和攪拌體積(V)的增大。這兩個變量是相關(guān)的，因為L是常數(shù)時，D的增大導(dǎo)致V的增大。因此，根據(jù)本發(fā)明，就可將使用高剪切應(yīng)力的小的攪拌系統(tǒng)的原理轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂媚鼙３謹嚢栊实妮^大的系統(tǒng)而剪切應(yīng)力減小的原理。實際上，這意味著增加停留時間，從而有時間對玻璃熔體去做能產(chǎn)生良好均勻性所需的工作，即使攪拌器轉(zhuǎn)動地較慢。要在較小的系統(tǒng)中使剪切應(yīng)力減小是無法實現(xiàn)的，因為當N減小時E也減小。
在表征商用玻璃熔體攪拌系統(tǒng)的特征時，比E更有用的是流量與攪拌效率的乘積(Q·E)，由方程式(3)可得其表達式如下Q·E≈(kBD葉片2NV|τ|/μ)0.5(4)除了上述攪拌效率的表達式外，物理模型(油模型)也揭示了在攪拌過程中需要施加在攪拌器軸上使其以速度N旋轉(zhuǎn)的扭矩T的表達式T＝P/N≈πμkNBD葉片3/C (5)式中，P是施加在攪拌器上的動力。
該方程式允許常數(shù)k(依賴于攪拌器/攪拌室的形狀)從方程式(3)和(4)中除去E≈(CTV|τ|/(πQ2μ2D葉片))0.5(6)Q·E≈(CTV|τ|/(πμ2D葉片))0.5(7)代入方程式(1)進一步可將這些方程式簡化為E≈(NTV/Q2μ)0.5(8)Q·E≈(NTV/μ)0.5(9)這些方程式具有的優(yōu)點是E和Q·E僅僅是扭矩、系統(tǒng)尺寸、攪拌器速度、流量和粘度的函數(shù)，所有這些參數(shù)易于使用常規(guī)技術(shù)來測定。具體地說，扭矩可以使用具有嵌入式扭矩測量系統(tǒng)的標準化直接驅(qū)動電動馬達，或者連接在例如攪拌器軸17與攪拌系統(tǒng)驅(qū)動馬達29之間的耦合器上的扭矩轉(zhuǎn)換器(例如應(yīng)變計)來測定。該扭矩測定可以在實際的玻璃制造過程中或者該過程的物理模型(例如油模型)中進行。更重要的是，方程式(8)和(9)不依賴于使用的攪拌器的具體形狀，因此這兩個方程式通常適用于具有各種形狀的攪拌器系統(tǒng)中。
在實踐中，E較好是大于80，更好是大于100，最好是大于120，而Q·E乘積較好是大于5.0kg/秒，更好是大于7.5kg/秒，最好是大于10.0kg/秒。要達到上述這些值，T需要保持足夠低，以免由于在使用的操作溫度(例如約為1350-1500℃)下的扭應(yīng)力，攪拌器的軸產(chǎn)生顯著的蠕變。對于直徑為D軸的實心軸，扭應(yīng)力σ由以下方程式給出σ＝16T/πD軸3(10)而對于內(nèi)徑為Di、外徑為Do的空心軸，則由以下方程式給出
σ＝16TDo/(π(Do4-Di4)) (11)在這兩種情況下，σ以帕斯卡表示，T以牛頓-米表示，D軸、Do和Di各自以米表示。對由鉑或鉑合金制得的攪拌器，T較好是小于75牛頓-米。
上述表示|τ|、E、Q·E和T的方程式都假定攪拌是在層流條件下進行。當混合雷諾數(shù)(ReN)小于10時，這樣的層流條件就存在，ReN由以下方程式給出ReN＝D葉片2Nρ/μ (12)P是玻璃熔體的密度(kg/m3)。根據(jù)粗略的估算，當玻璃熔體粘度大于500泊時可假定為層流。
圖2-5示出了本發(fā)明使用的攪拌器系統(tǒng)的一個例子。如圖2中所示，攪拌器可以是公開在共同轉(zhuǎn)讓給C.F.De Voe的美國專利2,569,459中的普通類型的攪拌器，該專利的內(nèi)容在本文中引用作為參考。當然，其它結(jié)構(gòu)的攪拌器也可以用在本發(fā)明中。較佳地，攪拌器顯著產(chǎn)生在攪拌室泵送玻璃熔體的作用，因為要產(chǎn)生這種泵送效果通常需要太高的剪切應(yīng)力。較佳地，攪拌器和攪拌室壁由鉑、鉑合金、或者彌散增強的鉑或鉑合金(例如氧化鋯增強的鉑合金)組成。
如這些圖中所示，較佳地，攪拌器13配備有具有與攪拌器的軸17基本平行，但是不共線的縱軸(長尺寸)的部件(指狀部件)25。使用的指狀部件25的數(shù)目可以在例如1-7之間變化，根據(jù)具體的系統(tǒng)而定，它們的長度可以是例如1-4英寸。在實踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在6英寸出口的情況下，各自具有約2.2英寸工作長度的三個指狀部件使用效果很好。作為比較，攪拌葉片15的高度可以是2.5英寸。
較佳地，這些部件延伸至軸17的底部以下，并且由與攪拌器的葉片和軸所用的材料相同的材料組成。較佳地，所有的部件具有相同的高度，但是如果需要，具有不同高度的部件也是可以使用的。部件的周寬可以根據(jù)其相對于攪拌器軸17的位置來改變，例如對于圖2所示的攪拌器，最接近軸的部件的寬度可以是2.0英寸，而在攪拌器外周的部件的寬度為1.5英寸。
部件25的作用是盡量減小條痕含量的增加，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些條痕是由以下原因造成的(1)本發(fā)明的攪拌系統(tǒng)中使用的旋轉(zhuǎn)速度較慢(即，旋轉(zhuǎn)速度為3-15rpm)，(2)隨著玻璃熔體從攪拌室主體進入出口23而產(chǎn)生的流動方向的改變(例如，方向改變90°)。部件25與攪拌器葉片15的區(qū)別在于，所述部件在玻璃熔體通過攪拌室時不會顯著產(chǎn)生徑向流動，而葉片則產(chǎn)生這樣的徑向流動。
如圖3-5中所示，攪拌室11可以有根排出管，用來在例如系統(tǒng)停止運行后從攪拌室中除去玻璃熔體。另外，攪拌室或可有個圖1中虛線所示的槽子。
在實踐中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較佳的是部件25應(yīng)該延伸至出口23頂部的下面，而不是一直伸到攪拌室的底部。具體地說，較佳的是，部件25的底端與攪拌室的底部(在使用槽子的情況下是槽子的頂部，即，攪拌室的底部與槽子的頂部功能相同)之間的距離d與h的關(guān)系為0.2h≤d≤0.7h(例如，d≈0.4h)(13)式中，h是出口的高度(見圖1)。當d在上述范圍內(nèi)時，部件25能有效地切斷攪拌室出口區(qū)域中玻璃熔體的流型(見圖3-4中的流量等高線)。通過該種切割作用，最終玻璃中的條痕含量下降，而不會增加玻璃中夾雜物的含量。
下面將通過一些實施例對本發(fā)明作更充分的描述，但是本發(fā)明不受其限制。
實施例1作為應(yīng)用上文中討論的原理的一個例子，表1中比較了兩種攪拌系統(tǒng)，第一種是早先使用的攪拌系統(tǒng)的代表，例如攪拌系統(tǒng)的葉片直徑為6英寸，玻璃熔體粘度為3000泊，攪拌器的旋轉(zhuǎn)速度為30rpm，第二種是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的攪拌系統(tǒng)的代表，例如攪拌系統(tǒng)的直徑為10英寸，玻璃熔體粘度為1000泊(通過將玻璃熔體的溫度增加至例如約80℃來達到)，攪拌器的旋轉(zhuǎn)速度為6.3rpm。
從該表中可以看出，通過將攪拌器的直徑從6″增加至10″，并且將攪拌的玻璃熔體粘度從3000泊減小至1000泊，可以將攪拌器上的剪切應(yīng)力減小幾乎一個數(shù)量級。這些改變得以使攪拌器的速度減小四分之一。一個有用的效果是軸上的扭應(yīng)力也減小了大約25％，有助于延長攪拌器的壽命。
實施例2圖6-7示出了先前技術(shù)的攪拌(菱形數(shù)據(jù)點)與本發(fā)明進行的攪拌(正方形數(shù)據(jù)點)之間的比較。這些數(shù)據(jù)是使用實際生產(chǎn)設(shè)備得到的。在這兩種情況下，都使用基本上垂直取向的攪拌室和具有基本上垂直取向的軸的非泵送作用的攪拌器來進行攪拌。
圖6中由先前技術(shù)數(shù)據(jù)擬合的直線表明，在本發(fā)明之前，高Q·E效果只能通過使用高的剪切應(yīng)力來得到。相反地，使用低的剪切應(yīng)力只能得到低Q·E的效果。相比之下，根據(jù)本發(fā)明原理進行的攪拌能同時得到低剪切應(yīng)力和高Q·E的效果。
圖7示出了低剪切應(yīng)力在LCD玻璃的制造過程中的重要性。如本文中所述，根據(jù)本發(fā)明，夾雜物(具體而言，尺寸大于10微米的貴金屬夾雜物)的含量是剪切應(yīng)力的線性函數(shù)，其中剪切應(yīng)力由方程式(2)計算得到。如圖7中的擬合直線所示，當剪切應(yīng)力小于1.1×10-3N/m2時，夾雜物數(shù)/kg的值為0。圖7中的數(shù)據(jù)是通過使用其分辨率被限制到尺寸大于10微米的夾雜物的設(shè)備得到的。相信本發(fā)明也減小了尺寸小于10微米的夾雜物的含量。
雖然對本發(fā)明的一些具體實施方式
進行了描述和說明，但是應(yīng)該明白，在不偏離本發(fā)明的精神以及以下權(quán)利要求書中限定的范圍的前提下，可以對本發(fā)明進行修改。
表1

權(quán)利要求
1.一種均化玻璃熔體的方法，它包括(a)提供一個圓柱形的、基本上垂直取向的攪拌室，所述攪拌室包含內(nèi)徑為D壁的壁；(b)在攪拌室中提供攪拌器，所述攪拌器包含基本上垂直取向的軸和許多從軸向外伸出朝向攪拌室壁的葉片，所述葉片的最大直徑為D葉片；(c)使玻璃熔體流過攪拌室，所述玻璃熔體的粘度為μ；(d)向攪拌器的軸施加扭矩T，使攪拌室中的攪拌器隨著玻璃熔體流經(jīng)攪拌室以速度N旋轉(zhuǎn)，所述攪拌室中攪拌器的旋轉(zhuǎn)形成了一個攪拌掃過容積V；其中，對N、T、V、D壁、D葉片和μ進行選擇用以滿足以下關(guān)系(NTV/μ)0.5≥5.0kg/秒，(2πμND葉片)/(D壁-D葉片)≤3.5×10-3牛頓/m2，式中，N以弧度/秒表示，T以牛頓-米表示，V以立方米表示，D壁以米表示，D葉片以米表示，μ以kg/米-秒表示。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，(NTV/μ)0.5≥10.0kg/秒。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，(2πμND葉片)/(D壁-D葉片)≤1.5×10-3牛頓/m2。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，T小于或等于75牛頓-米。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，玻璃熔體流經(jīng)攪拌室的速率至少為0.05kg/秒。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，攪拌器和攪拌室壁都用鉑或鉑合金制成。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述玻璃是液晶顯示器玻璃，每千克最終玻璃中尺寸大于10微米的含鉑夾雜物的數(shù)目小于20個。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，離開攪拌室的玻璃在流動方向上發(fā)生改變，所述攪拌器包括至少一個用來攪拌在流動方向改變區(qū)域中的玻璃熔體的部件，所述至少一個部件具有與攪拌器的軸基本平行，但是不共線的縱軸。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一個部件延伸至攪拌器軸的底部以下。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，(i)所述攪拌室具有一個底部和在底部區(qū)域中的側(cè)面出口，所述出口的垂直高度為h，(ii)所述至少一個部件具有一個底端，該底端與攪拌室的底部的距離d滿足以下關(guān)系0.2≤d≤0.7h。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，d≈0.4h。
12.一種用來均化玻璃熔體的設(shè)備，它包括(a)一個圓柱形的、基本上垂直取向的攪拌室，所述攪拌室包含內(nèi)徑為D壁的壁；(b)在攪拌室中的攪拌器，所述攪拌器包含基本上垂直取向的軸和許多從軸向外伸出朝向攪拌室壁的葉片，所述葉片的最大直徑為D葉片；(c)一個馬達，它向攪拌器的軸施加扭矩T，使攪拌室中的攪拌器隨著玻璃熔體流經(jīng)攪拌室以速度N旋轉(zhuǎn)，所述攪拌室中攪拌器的旋轉(zhuǎn)形成了一個攪拌掃過容積V，所述玻璃熔體的粘度為μ；其中，對N、T、V、D壁、D葉片和μ進行選擇用以滿足以下關(guān)系(NTV/μ)0.5≥5.0kg/秒，(2πμND葉片)/(D壁-D葉片)≤3.5×10-3牛頓/m2，式中，N以弧度/秒表示，T以牛頓-米表示，V以立方米表示，D壁以米表示，D葉片以米表示，μ以kg/米-秒表示。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，(NTV/μ)0.5≥10.0kg/秒。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，(2πμND葉片)/(D壁-D葉片)≤1.5×10-3牛頓/m2。
15.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述馬達向軸施加的扭矩小于或等于75牛頓-米。
16.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，攪拌器和攪拌室壁都用鉑或鉑合金制成。
17.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述攪拌室包含一個側(cè)面出口，使得離開攪拌室的玻璃在流動方向上發(fā)生改變，所述攪拌器包括至少一個用來攪拌在流動方向改變區(qū)域中的玻璃熔體的部件，所述至少一個部件具有與攪拌器的軸基本平行，但是不共線的縱軸。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個部件延伸至攪拌器軸的底部以下。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，(i)所述攪拌室具有一個底部，(ii)所述側(cè)面出口位于底部區(qū)域中，其垂直高度為h，(iii)所述至少一個部件具有一個底端，該底端與攪拌室的底部的距離d滿足以下關(guān)系0.2≤d≤0.7h。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，d≈0.4h。
21.一種用來均化玻璃熔體的設(shè)備，它包括(a)一個圓柱形的、基本上垂直取向的攪拌室，所述攪拌室包含壁，(b)在攪拌室中的攪拌器，所述攪拌器包含基本上垂直取向的軸和許多從軸向外伸出朝向攪拌室壁的葉片，其特征在于，所述攪拌室包含一個側(cè)面出口，使得離開攪拌室的玻璃在流動方向上發(fā)生改變，所述攪拌器包括至少一個用來攪拌在流動方向改變區(qū)域中的玻璃熔體的部件，所述至少一個部件具有與攪拌器的軸基本平行，但是不共線的縱軸。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個部件延伸至攪拌器軸的底部以下。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，(i)所述攪拌室具有一個底部，(ii)所述側(cè)面出口位于底部區(qū)域中，其垂直高度為h，(iii)所述至少一個部件具有一個底端，該底端與攪拌室的底部的距離d滿足以下關(guān)系0.2≤d≤0.7h。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，d≈0.4h。
全文摘要
通過在使爐壁(19)和攪拌器(13)表面上的剪切應(yīng)力τ減小，同時保持較高的系統(tǒng)的Q.E乘積的條件下，在攪拌室(11)中攪拌玻璃熔體，來減少玻璃產(chǎn)品(如液晶顯示器用的玻璃基片)中包含的貴金屬夾雜物的含量，其中，Q是流經(jīng)攪拌系統(tǒng)的玻璃熔體的流量，E是系統(tǒng)的攪拌效率。
文檔編號C03B5/187GK1596225SQ02823863
公開日2005年3月16日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者M·H·戈勒爾, J·P·墨菲, D·A·諾勒, R·R·托馬斯 申請人:康寧股份有限公司