阅读说明：本技术 熔融材料搅拌系统和搅拌所述材料的方法 (Molten material stirring system and method for stirring said material ) 是由 安章宪 郑泰宇 金振洙 李浩淳 李泰贤 林雪莲 于 2018-11-30 设计创作，主要内容包括：提供了一种用于搅拌诸如玻璃的熔融材料的系统和方法。为了防止搅拌系统的盖下垂,可以通过悬架系统悬挂可能发生变形或下垂的部分,从而抑制盖的局部下垂和变形。结果,抑制了可能在盖中发生的裂缝,因此同样抑制了熔融材料的污染。(A system and method for stirring a molten material, such as glass, is provided. In order to prevent the cover of the stirring system from sagging, a portion that may be deformed or sagged may be hung by the suspension system, thereby suppressing local sagging and deformation of the cover. As a result, cracks that may occur in the lid are suppressed, and thus contamination of the molten material is also suppressed.)

熔融材料搅拌系统和搅拌所述材料的方法

技术领域

本申请要求基于35U.S.C§119而在2017年11月20日提交的韩国专利申请序号：10-2017-0155185的优先权，本案依赖于此专利申请的内容并且此专利申请的内容通过引用整体并入本文。

一或更多个实施方式涉及熔融材料搅拌系统和方法，更特别地，涉及熔融材料搅拌系统和方法，用于有效地抑制容纳熔融材料的搅拌容器的盖的变形和损坏。

背景技术

使用熔融材料(例如熔融玻璃)制造平板玻璃的设备包括搅拌熔融玻璃的搅拌系统。

搅拌系统包括容纳熔融玻璃的搅拌容器、搅拌容器的盖和位于搅拌容器内的搅拌叶片。随着时间的推移，盖可能在高温生产环境中经历变形和损坏。

发明内容

一或更多个实施方式包括熔融材料搅拌系统和方法，用于有效地抑制熔化室的搅拌容器的盖的下垂或变形。

一或更多个实施方式包括熔融材料搅拌系统和方法，其用于防止由于盖和穿过盖的旋转杆之间的摩擦而产生颗粒，并且通过抑制盖的变形来防止熔融材料被颗粒污染。

一或更多个实施方式包括熔融材料搅拌系统和方法，其用于通过抑制盖的变形而显著降低因需更换盖而产生的成本。

另外的方面将部分地在下文的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践所呈现的实施方式来学习。

根据一或更多个实施方式，熔融材料搅拌系统包括配置成容纳熔融材料的搅拌容器；搅拌叶片，其位于搅拌容器内；旋转杆，搅拌叶片固定在旋转杆上；盖，其设置在搅拌容器上方，盖包括中心孔，所述中心孔构造成允许旋转杆延伸穿过其中；多个悬挂柱，其位于盖的外边缘和中心孔之间的预定距离处；悬架系统，其构造成通过所述多个悬挂柱在所述盖上施加提升力。

盖可包括第一盖构件和第二盖构件，第一盖构件和第二盖构件被延伸穿过中心孔的至少一个边界区域加以分开。每个悬挂柱可包括第一柱构件和第二柱构件，第一柱构件和第二柱构件分别定位在第一盖构件和第二盖构件上而靠近边界区域并且构造成彼此面对并且彼此组合或分离。悬架系统可包括将第一柱构件和第二柱构件保持在一起的保持器。

悬挂柱可以沿着至少一个边界区域而相对于孔对称地设置。

可以在第一柱构件和第二柱构件的每一个的表面上形成一结合防止涂层。结合防止涂层可包括氧化锆、二氧化硅和氧化铝中的至少一种。

每个悬挂柱可以定位成更靠近孔的边缘而不是盖的外边缘。

悬架系统还可包括：轨道型固定框架，其位于搅拌容器的上部；第一移动框架，其相对于固定框架构造成可在第一方向上来回移动；第二移动框架，其被配置为可以在不同于第一方向的第二方向上前后移动一预定距离，和连杆构件，其长度是可调节的并且其将保持器悬挂在第二移动框架上。

悬架系统还可包括在第一移动框架上的锁定装置，其用以机械地相对于固定框架固定一位置。在一些实施方式中，悬架系统还可包括在第二移动框架上的锁定装置，其用以相对于第一移动框架机械地固定一位置。

锁定装置可以实施为肘节夹具，其包括旋转杆和由旋转杆驱动的心轴。

根据一或更多个实施方式，熔融材料搅拌方法包括将待搅拌的熔融材料容纳在覆盖有包括中心孔的盖的搅拌容器中；使用固定在穿过中心孔的杆上的搅拌叶片搅拌搅拌容器中的熔融材料；并且，通过多个悬挂柱从悬架系统向盖上施加提升力，多个悬挂柱在盖的外边缘和中心孔之间定位一预定距离。

悬挂柱对称地设置在中心孔的两侧。

盖可以通过延伸穿过中心孔的至少一个边界区域被分成第一盖构件和第二盖构件。每个悬挂柱可以分成第一柱构件和第二柱构件，第一柱构件和第二柱构件分别位于第一盖构件和第二盖构件上而靠近边界区域以彼此面对并且彼此组合或彼此分离。第一柱构件和第二柱构件可以通过悬架系统的一个保持件而被保持在一起。

熔融材料搅拌方法还可包括在第一柱构件和第二柱构件中的每一个上形成一结合防止涂层。

附图说明

从以下结合附图对实施方式的描述中，所述和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解，其中：

图1示出应用根据一或更多个实施方式的搅拌系统和方法的玻璃产品制造系统的整体结构；

图2是根据一或更多个实施方式的搅拌系统的上部的示意性概念图；

图3示出传统搅拌系统的实例；

图4示出根据一或更多个实施方式的取决于盖在搅拌系统中的悬挂的动态变化；

图5是根据一或更多个实施方式的用于搅拌系统的盖的示意性透视图；

图6是根据一或更多个实施方式的搅拌系统中使用的盖的示意性前视图；

图7A示出根据一或更多个实施方式的组合在搅拌系统中使用的盖的两个盖构件和由保持器保持的悬挂柱的状态；

图7B示出图7A中所示的部分“A”的横截面视图。

图8A和8B是根据一或更多个实施方式的搅拌系统中使用的保持器的透视图和前视图；

图9是示意性地示出根据一或更多个实施方式的搅拌系统的整体结构的选定的透视图；

图10是根据一或更多个实施方式的搅拌系统中的第一移动框架的选定的透视图；

图11示出根据一或更多个实施方式的安装在第一移动框架处的滑动件与第一移动框架之间的连接关系，滑动件与所述第一移动框架结合在搅拌系统中；

图12是根据一或更多个实施方式的安装在搅拌系统中的第一移动框架处的第二移动框架的选定的图；

图13示出根据一或更多个实施方式的作为搅拌系统的第一移动结构的改进结构；

图14示出根据一或更多个实施方式的用于在搅拌系统中移动保持器的位置的构造；

图15显示测量下垂程度历经约两个月的结果；和

图16显示了根据一或更多个实施方式在应用搅拌系统之前和之后针铂含量的变化。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。只要有可能，在整个附图中使用相同的元件符号表示相同或相似的部分。

应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是所述元件不应受所述术语的限制。所述术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，第一元素可以被称为第二元素，并且类似地，第二元素可以被称为第一元素而不脱离本案的教导。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”阐明所述特征、数字、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但不排除一或更多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域和/或本申请的上下文中的含义一致的含义，并且除非在此明确定义，否则不会以过于正式的意义解释。

当一些实施方式可以不同地实现时，可以改变特定的处理顺序。例如，可以同时或以相反的顺序执行两个顺序过程。

在附图中，可以根据例如制造技术和/或公差来预期形状的变化。因此，实施方式不应被解释为限于附图中的特定形状，并且应所述包括在例如制造过程中发生的形状的变化。如本文所使用的，术语“和/或”包括一或更多个相关所列项目的任何和所有组合。诸如“至少一个”之类的表达式在元素列表之前时，修改整个元素列表而不修改列表的各个元素。术语“基板”可以指基板本身或包括基板和在基板表面上形成的层或膜的堆迭结构。术语“基板表面”可以指基板本身的暴露表面或形成在基板上的层或膜的外表面。

下文描述的实施方式涉及玻璃产品，因此，待搅拌的物体是熔融玻璃。然而，在其他实施方式中，可以选择除玻璃之外的其他材料作为待搅拌的对象。因此，实施方式不应被解释为受到待搅拌的特定材料的限制。

图1是玻璃产品制造系统101的概念图，根据一或更多个实施方式的搅拌系统和方法应用于所述玻璃产品制造系统101。

如图1所示，玻璃产品制造系统101可包括熔化容器105，其被形成以容纳来自储存井109的批料107。批料107可以通过从电动机113接收动力的批量输送器111而被注入熔化容器105中。选择控制器115可以控制电动机113，使得预定量的批料107可以注入熔化容器105中，如箭头117所示。玻璃金属探针119可用于测量立管123中的熔融玻璃121的水平，并通过通信线125将测量信息发送到控制器115。

玻璃产品制造系统101还可包括精炼容器127，例如精炼管，其位于熔化容器105的下游并经由第一连接管129连接到熔化容器105。搅拌系统200的搅拌容器201可位于精炼容器127的下游。一种输送机容器133(例如，碗)可以定位在搅拌容器201的下游。

根据一或更多个实施方式，搅拌系统200包括在精炼容器127和输送机容器133之间的搅拌容器201、搅拌容器201内的搅拌叶片202、旋转搅拌叶片202的旋转杆205，和盖203，其关闭或覆盖搅拌容器201。

同时，第二连接管135可以将精炼容器127连接到搅拌容器201，并且第三连接管137可以将搅拌容器201连接到输送机容器133。出口导管139可以定位成将熔融玻璃121从输送机容器133引导到熔融拉丝机(FDM)143的入口141。熔融容器105、精炼容器127、搅拌容器201、输送机容器133和FDM143是在玻璃制品制造系统101串联布置的熔融玻璃台的实例。

熔化容器105通常由耐火材料形成，例如耐火(例如陶瓷)砖。玻璃制品制造系统101还可以包括部件，所述部件由以下材料形成：含铂金属(例如铂、铂-铑、铂铱或其组合)、或者可以包括耐火金属(例如钼、钯、铼、钽、钛、钨、钌、锇、锆和其合金和/或二氧化锆)。含铂部件可包括在第一连接管129、精炼容器(例如，精炼管)127中的至少一个、第二连接管135、所述立管123、搅拌容器(例如，搅拌室)201、第三连接管137、输送机容器(例如，碗状物)133、出口导管139和入口141。FDM143由耐火材料形成，并设计成形成玻璃带103。

图2示出根据一或更多个实施方式的搅拌系统200的上部的示意性结构。

如图2所示，盖203设置在搅拌容器201的开口部分上方。盖203包括中心孔204，旋转杆205穿过所述中心孔204。热源可以嵌入盖203中，并且覆盖盖203的绝热构件206可以设置在盖203上。可以在盖203的顶表面上在以中心孔204为中心的两侧中的每一侧处设置悬挂柱207。悬架系统通过悬挂柱207在盖203上施加提升力，这将在下文描述。同时，盖203的外边缘部分的底表面保持与搅拌容器201的上边缘接触。换句话说，调节施加到悬挂柱207的提升力，以防止盖203的局部下垂。当悬挂柱207定位成更靠近中心孔204的边缘而不是盖203的外边缘时，更有效地抑制了下垂。

同时，在传统搅拌系统中的盖的结构中，在其中心具有孔4的盖3简单地放置在搅拌容器1的开口部分周围的上边缘表面上，如图3所示。在此结构中，由于高温和静载，盖3的局部下垂明显地发生在孔4周围。在盖3的横截面的机械结构中，每个横截面具有悬臂结构，其中一端固定而另一端形成自由端。这种下垂现象可能导致盖3和旋转杆5之间的接触，从而产生颗粒。然而，当使用在图2中概念性地示出的局部悬挂结构时，显著地抑制了下垂现象，因此，可以对盖的下垂和由下垂引起的一般问题进行大的改进。

根据一或更多个实施方式，盖的悬挂结构大致可以被分析如来自盖的横截面结构的图4中所示的机械结构，其中简单支撑的梁结构I与悬臂结构II结合。换句话说，当对盖203的横截面结构进行区分和机械分析时，简单支撑梁结构I在搅拌容器201的边缘与悬挂柱207之间的区域中实施，且悬臂结构II在悬挂柱207和面向中心孔204的自由端Ef之间的区域中实施。

简单支撑梁结构I和悬臂结构II的组合极大地减少了盖203的整体下垂。当悬挂柱207设置在适当的位置并且适当调节的提升力F施加到悬挂柱207时，盖203的下垂可以大大减小，因此，可以显著减少裂缝的发生。提升力F可以等于拉力，所述拉力赋予通常与重力赋予的力矢量相反的力矢量。

当盖显著下垂时，如上所述，在孔周围的盖的边缘和旋转杆的侧面之间可能发生磨蚀接触。在这种情况下，旋转杆的侧面可能磨损，导致旋转杆损坏，或者可能从旋转杆和盖产生颗粒并且在搅拌容器中被引入熔融玻璃中。所述颗粒可以通过围绕孔的盖的边缘和旋转杆之间的摩擦产生，并且还可以由盖的下垂引起的裂缝产生。通常，用于搅拌熔融玻璃的搅拌容器可主要由铂形成，并且盖的外侧可主要由铂形成。分析针铂(Pt)的量，其通常在铂颗粒被引入搅拌的液体玻璃中时由于覆盖物的下垂和由常规结构中的下垂引起的裂缝和摩擦而形成，且确认了针Pt的量显著减少。

传统上，已经尝试了在不使用上述悬挂结构的情况下通过改变盖的材料来抑制下垂的方法，但是仅略微减少了下垂并且基本上没有解决问题。

盖是消耗品并且需要周期性地或非周期性地更换，主要是因嵌入盖中的热线的断开和因盖的下垂引起的盖与旋转杆之间的干涉所致。

图5示出根据一或更多个实施方式的包括两个盖构件203a和203b的盖203。图6是盖构件的前视图。如图5和6所示，盖203通过延伸穿过中心孔204的边界区域(由箭头III-III'横穿)对称地被分成两个盖构件，即第一盖构件203a和第二盖构件203b。悬挂柱207对称地设置在孔204的靠近边界区域的两侧。每个悬挂柱207包括位于第一盖构件203a处的第一柱构件207a和位于第二盖构件203b处的第二柱构件207b。第一和第二柱构件207a和207b组合成一个悬挂柱207。沿相反方向滚动成圆柱形的边缘形突起207a'和207b'分别形成在相应的第一和第二柱构件207a和207b的顶端。

图7A示出当第一和第二盖构件203a和203b组合时悬挂柱207由保持器208保持的状态。图7B示出图7A中所示的部分“A”的横截面视图。图8A和8B是保持器208的选定的视图。

如图7A和7B所示，悬挂柱207的突起207a'和207b'彼此紧密接触并插入在保持器208两侧的止动件208c和208d之间的狭缝208b中。调节狭缝208b的宽度以仅允许第一和第二柱构件207a和207b穿过，使得突起207a'和207b'可靠地被止动件208c和208d卡住。

在一些实施方式中，可以在第一和第二柱构件207a和207b的表面上形成结合防止层，以例如防止它们之间的热扩散结合。如图7B所示，结合防止层207a"和207b"可以设置在第一和第二柱构件207a和207b的表面上，以例如防止它们之间的热扩散结合。

结合防止层207a"和207b"可以形成在第一和第二柱构件207a和207b的整个表面上。或者，结合防止层207a"和207b"可以形成在第一和第二柱构件207a和207b的一部分表面上，例如，形成在第一和第二柱构件207a和207b的内表面上。

结合防止层207a"和207b"可以由诸如氧化锆(ZrO₂)、氧化铝(Al₂O₃)或二氧化硅(SiO₂)的陶瓷材料形成，但不限于此。在一些实施方式中，结合防止层207a"和207b"可以通过喷涂浆料形成，其中陶瓷材料的粉末分散在第一和第二柱构件207a和207b的表面上并对浆料进行热处理。

如图8A和8B所示，L形止动件208c和镜像L形止动件208d分别形成在保持器208的两侧的底部，并且悬挂柱207插入其中的狭缝208是形成在止动件208c和208d之间。

连接到悬架系统的上部结构的连杆构件209设置在保持器208的顶部。连杆构件209在其下部具有螺纹部分，并因此通过诸如螺母211的紧固部件与保持器208联接。用于将连杆构件209与保持器208联接的结构可包括套管型电绝缘部件210，其具有防止从保持器208到连杆构件209的潜在电传导的间隔功能。安全销219可以安装在螺母211处，以防止螺母211松动。安全销219穿过螺母211和与螺母211接合的连杆构件209。

在下文中，将详细描述由上述悬挂结构悬挂的盖的应用。

图9选择性地示出使用根据一或更多个实施方式的盖的上述悬挂结构的搅拌系统。

在图9所示的搅拌系统的下部，旋转杆205位于搅拌容器201内，盖203位于搅拌容器201上方。盖203的外边缘放置在搅拌容器201的上边缘表面上。位于盖203上的两个悬挂柱207中的每一个插入与连杆构件209的下部连接的保持器208并由保持器208所保持。隔热构件206被安装在盖203中的多个层，以防止热损失。

螺丝扣结构可以应用于在底部与保持器208连接的连杆构件209。同时，保持器208可以通过连杆构件209连接到能够调节XY平面上的位置的位置控制器。

位置控制器包括安装在上部或天花板平台上的两个轨道型固定框架215，现有的旋转杆驱动系统安装在所述平台上，以平行于第一方向而延伸；两个第一移动框架213平行安装在轨道型固定框架215上，可沿第一方向移动；第二移动框架212分别安装在第一移动框架213上，以在不同于第一方向的第二方向上来回移动。根据相应的第一移动框架213相对于固定框架215的位置确定每个第二移动框架212在第一方向上的位置，并且根据第二移动框架212相对于第一移动框架213的位置确定第二移动框架212在第二方向上的位置。因此，可以在第一和第二方向上调节从第二移动框架212悬挂的保持器208的位置。

如图10和11所示，第一移动框架213包括水平轨道213a和位于水平轨道213a两侧的垂直支撑213b。滑动件214分别设置在垂直支撑件213b的顶部，以沿着平行安装的固定框架215滑动。一对第一移动框架213设置为分别对应于设置在盖203上的两个悬挂柱207。

在第一移动框架213的水平轨道213a中移动的第二移动框架212具有围绕水平轨道213a的盒形结构。锁定装置214a设置在第一移动框架213处，以固定第一移动框架213相对于固定框架215的位置。通常的一触式锁定装置可以使用杠杆的作用以将两件物品保持在一起而作为锁定装置214a。类似的锁定装置也可以设置在第二移动框架212处。如图12所示，肘节夹具212a可用于固定第二移动框架212相对于水平轨道213a的位置。

再次参考图9，旋转杆205可以通过联接器216连接到驱动轴217，驱动轴217连接到设置在天花板平台上的搅拌器电动机。耦合器216应具有绝热性能。

参考图13，与第二移动框架212结合的水平轨道213a可以形成为可移动的，即可以通过滑动而从第一移动框架213的垂直支撑213b移动。换句话说，在每个垂直支撑件213b的底部设置有水平导轨213a穿过其滑动的管型连接器213b'，并且在管型连接器213b'处设置有锁定装置212b以固定水平导轨213a。所述结构便于在维护期间位置调节、去除和安装水平轨道213a。

图14是支撑悬挂柱207的整个悬架结构的前视图，以便保持器208的位置可以移动和调节。

如图14所示，两个固定框架215平行地设置在整个悬架结构的顶部，以被分开一预定距离。第一移动框架213两侧的滑动件214分别与固定框架215组合以可移动。锁定装置214a被安装在每个滑动件214以将滑动件214固定到相应的固定框架215。

水平轨道213a可移动地与第一移动框架213的垂直支撑213b的底部连接。锁定装置212b设置在每个垂直支撑件213b的底部，以将水平轨道213a固定到垂直支撑件213b的底部。

同时，第二移动框架212安装在水平导轨213a上，以沿水平导轨213a前后移动预定距离。锁定装置212a(即肘节夹具)设置在第二移动框架212处，以将第二移动框架212固定到水平轨道213a。

连杆构件209的顶部(例如螺丝扣)连接到第二移动框架212。在盖203处保持悬挂柱207的保持器208设置在连杆构件209的底部。

当上述覆盖悬挂结构用于玻璃搅拌系统时，进行了显著的改进。

图15示出根据实施方式的在应用盖悬挂结构之前和之后测量下垂程度的结果。通过测量中心孔边缘从其原始高度的垂直位移来测量下垂量。

参考图15，第一次至第六次测量显示下垂严重到必须在不到60天内更换盖。从第一到第五的测量，Crystallite Backer用于所述盖材料，且AN485用于第六测量。无论材料如何，在不到60天的时间内，下垂发展到约20mm至30mm。

在根据图12的盖悬挂结构安装之后进行第七次测量。第七次的测量结果显示下垂几乎没有变化。直到安装后的第19天才有下垂。由于在第19天发生了1.5mm(大约1/16英寸)的下垂，因此通过调节螺丝扣(即连杆构件)将下垂设定为0。调整后没有出现有问题的下垂。

同时，当在盖上安装悬挂柱时，由于来自悬挂柱的热量的传导和辐射，可能发生局部热损失。为了减轻热量损失，安装悬挂柱的部分补充有隔热材料，因此减少了局部热损失或局部冷却。

在应用根据一或更多个实施方式的搅拌系统之前和之后，使用视觉和图像处理系统分析玻璃产品中针铂污染物(在本文中称为“针Pt”)的存在。图16示出在安装根据图12的盖悬挂结构之前和之后由于针Pt引起的缺陷玻璃产品的比例。如图16所示，确认安装后缺陷玻璃产品的比例大大降低。

如上所述，使用根据一或更多个实施方式的悬架结构抑制了导致搅拌玻璃污染、杆损坏等的盖的下垂，其表示对盖更大的变形或下垂的情况进行改进。

根据一或更多个实施方式，可以抑制封闭搅拌容器顶部的盖的变形或下垂。当减轻盖的变形或下垂时，抑制了盖中出现裂缝和从裂缝产生颗粒。通过抑制颗粒的产生，同样抑制了由所述颗粒污染熔融材料，例如熔融玻璃。结果，可以提高生产率并且可以降低盖的维护成本。

应该理解的是，本文描述的实施方式应该仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。通常应当认为每个实施方式中的特征或方面的描述可用于其他实施方式中的其他类似特征或方面。

虽然已经参考附图描述了一或更多个实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由以下定义的本案的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。