专利名称：玻璃工业中的设备和用于处理熔融玻璃的方法
技术领域：
本发明涉及一种适于被熔融玻璃围绕的设备并且其可以被设计
成，例如搅拌器、针、柱塞或旋转柱塞、Velio (维罗)针或下拉针形 式，以便被用在玻璃工业中，例如用于使熔融玻璃匀质化。本发明还 涉及一种用于处理熔融玻璃的方法，上述设备在该方法中使用。
背景技术：
由高级金属或高级金属合金(优选地诸如PGM材料)构成的结 构件被用在玻璃工业中，尤其是在熔化和热成型特种玻璃的工厂中。 这些用于熔化工艺中的配件(也被称为PGM (铂族金属)产品)用于 熔化、精炼、输送、匀质化和分配液体玻璃。
实质上，这种结构件是由固态PGM材料构成的构件或由耐高温 材料(诸如陶瓷耐热材料或金属特殊材料)构成的构件，所述耐高温 材料具有例如薄层金属形式或PGM表面涂层形式的薄壁PGM覆层， 所述PGM表面涂层例如是通过等离子喷涂或火焰喷涂施加的。
承载熔化玻璃的配件通常是贵金属片结构，其被设计成薄壁管系 统。熔融玻璃在1000度到1700度之间的温度流过这些系统。管系统 通常在外部被绝缘和(如果适当)支撑陶瓷围绕，其常常又由支撑金 属结构(像例如，多个金属盒体)保持。
由固态PGM材料构成的结构件使熔融玻璃在它们之上或在它们 周围流过并且部分地在玻璃溶液中移动。
由于PGM (铂族金属)材料的熔点高，它们的特征在于耐高温， 以及高机械强度和耐磨，并且因此特别适于在工厂中生产与熔融玻璃 接触的结构件或配件。适当的材料是铂和铂的合金和/或其他PGM金 属的合金。如DE4326143A1所述的现有技术公开了包含芯的柱塞，所述芯 由钼、鴒或这些金属的合金构成。另外，柱塞具有陶瓷本体，所述陶 瓷本体设有由铂或富铂合金构成的包覆层。陶瓷本体用于防止金属间 (特别是在金属芯和铂包覆层之间)的扩散。
但是柱塞具有缺点，由钼或钨芯累积的层相对复杂。另一个缺点 是，如果包覆层被破坏，钼或钨芯会发生氧化，结果柱塞开始失效。
而且，由US-A3332766可知一种柱塞针，这种柱塞针在这样的情 况下由带有半球形帽的外部圆柱体构成。另外，加强肋设置在圆柱体 内部。圆柱体和半球形帽以及还有加强肋在这样的情况下由柏或柏合 金构成。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的设备，其适于被熔融的玻璃围绕， 以便被用在玻璃工业中。本发明的另一个目的是提供一种改进的用于 处理熔融玻璃的方法。
这些目的借助于根据本发明的权利要求1、 2、 3和41的设备和方 法来实现。
本发明的一个特别优选的优点是设备的可预期的长服务寿命和其 相对低的生产成本。
在这种情况下，在一个实施例中，设备具有杆，其由至少一个至 少部分地(优选全部地)无缝的管构成，所述无缝管由氧化物弥散强 化PGM材料构成，所述杆具有至少一个增厚部分，其上借助例如焊 接紧固有致动装置。增厚部分在这种情况下可以如此设计使得杆具有 更大的直径和/或更大的壁厚。在此种情况下，杆可以取决于所需的使 用或负载例如向下呈阶梯状和/或具有平滑过渡。呈阶梯状或平滑过渡 可以从较大壁厚进入较小的壁厚和/或从较大的直径进入较小的直径， 反之亦然。还要在此后参照图12a说明的是，在此种情况下，可以额 外地将一个或多个管同轴地引入杆中。管在这种情况下可以具有连续 的直径和连续的壁厚或者也被设计成呈阶梯状或具有平滑过渡。另外，
8杆的一个或多个部分可以取决于所需的用途被额外地加强或可选地由 至少一个套筒从外部加强，所述套筒被推上或收缩到杆的一个或多个 部分上。
设置由氧化物弥散强化PGM材料制成的至少部分无缝的杆具有 以下优点，该ODS材料大大增加了耐高温或杆在高温下的长时间耐断 裂强度。这是借助于精细分布在PGM材料中的硬质非金属小颗粒和 非常高的混合密度的组合来实现的。
另一个优点是杆仅表现出低蠕变性能。塑性变形的倾向(也就是 说，低蠕变性能)在这种情况下受精细分布的弥散体的混合物的正面 影响。由于这个原因，这种氧化物弥散强化材料(简称为ODS材料) 特别适于自支撑固态(solid) PGM结构件。
另一个优点是杆的增厚部分能够更有效地吸收经由致动装置作用 在杆上的力或机械负载(例如张紧力、压力、弯曲和/或剪切)，致 动装置被紧固到所述杆的增厚部分。另外，可以实现更长的服务寿命， 并且因而可以实现更高的设备效率。
在本发明的另 一个实施例中，设备具有由至少 一个至少部分地(优 选全部地)无缝的管构成的杆，致动装置布置在杆上，并且杆和致动 装置由氧化物弥散强化PGM材料构成。
设置由氧化物弥散PGM材料构成的杆和致动装置具有下述优点， 优选地，服务寿命可以进一步延长，因为致动装置由于采用ODS材料 也具有在高温下的更高的长时间耐断裂强度，并且由于材质结构和更 低的蠕变倾向，致动装置也具有改进的抗腐蚀能力。
在本发明的另一个实施例中，杆额外地具有套筒，所述套筒至少 在操作中承载杆发生蒸发或升华的区域中布置在杆上。套筒可以在这 种情况下由例如PGM材料构成。
发明者发现承载杆在操作中的蒸发可以通过设置这种套筒而大大 减少。结果，可以减少杆上的材料损失，而且可以实现更长的服务寿 命。由于使用采用氧化物弥散强化PGM材料制造的套筒，与PGM铸 造合金相比，可以减少套筒的PGM材料损失。
9上述氧化物弥散强化PGM材料可以被用在将在后面更详细地描述的实施例和示例性实施例中，(如果恰当)该PGM材料可以具有较少量的基金属作为进一步的合金成份或氧化物添加剂。典型的材料是纯铂、铂/铑合金和铂/铱合金。为了增加强度和抗高温蠕变，可以采用氧化物弥散强化PGM材料，在此种情况下例如精细分布的少量耐热金属氧化物(例如，氧化锆或氧化钇)被添加到PGM材料中。
优选借助弥散强化对铂材料进行强化。精细分布在PGM材料中的硬质、非金属小颗粒和超高混合密度的组合允许耐高温强度的大幅度增加。塑性变形的倾向(也就是说，低蠕变性能)也受精细分布的弥散物的混合物的正面影响。由于这个原因，这种氧化物弥散强化材料(简称为ODS材料)特别适于自支撑固态PGM结构件。这些氧化物弥散强化材料同样用在下述的实施例和示例性实施例中。
前述的PGM结构件又可以利用单独的部件(例如，带、金属片、杯状物和型面)构建为焊接结构。在这种情况下，适当的成型和连接技术很重要。任何焊接缝都会导致基础材料由于材质结构的改变而使其机械强度减弱。精确地，当涉及ODS材料时必须记住，在熔融状态下，弥散体凝结并且被部分地沖出，因此反向地影响结构件的寿命。避免焊缝(也就是说，使用至少部分或全部无缝的单个部件，例如在这种情况下，使用本发明所要求保护的杆)是有效实施自支撑固态PGM结构件的基础。
而后这些无缝单个部件还必须被连接在一起(例如焊接在一起)以成为一个功能性结构件。在这儿将焊缝尽可能设在低应力区或无应力区是恰当的。为了补偿由于焊缝造成的弱化，也可能进一步根据要求在成型技术的限度内使无缝单个部件适应于它们的几何形状，其取决于机械负载(张紧力、压力、弯曲和/或剪切等)的类型和大小。也就是说，使用阶梯状直径和壁厚的型面或带有平滑过渡和无缝旋转件的型面。
除其他因素外，作用在PGM结构件上的外力由PGM结构件在液态玻璃中的以下几种不同的主要类型的运动产生搅拌器执行旋转运动。
针执行提升运动，并且有时同时执行旋转运动。柱塞或旋转柱塞执行旋转运动，同时带有重叠的提升运动。
Velio和下拉针(用在玻璃管的生产中)在操作状态下不执行任何运动。这些结构件只在某些时间间隔绕它们的纵向轴线旋转到新的位置，以便避免PGM结构件的永久变形。外力主要由从水平向侧面或竖直向下拉出的粘性玻璃产生。
通过设置根据权利要求1、2和3的带有杆和致动装置以及带有套筒的设备，作用在设备上的外力和机械负载(诸如永久负载)可以被更有效地吸收，从而可以获得更高的服务寿命。
本发明的一些优选实施例和示例性实施例将在下面参照以下附图更详细地解释
图la示出了通过根据本发明的设备的第一实施例的纵向截面，
图lb示出了根据图la的设备的视图A的细节，
图2a示出了根据图la的设备的管状装置的从下面看的细节透视
图，其中盘形元件和板状元件借助于焊接被紧固到管状装置，并且管
状装置在这种情况下位于保持器上，但是这些不属于本发明的部分，图2b示出了根据图2a的管状装置的从上面看的细节透视图，其
中示出的是焊接前的管状装置，
图3a-f示出了根据第一实施例的致动装置的侧视图，其中所述致
动装置在每种情况下都由不同的致动元件构成，
图4示出了根据本发明的设备的第二实施例的透视图，
图5a示出了根据本发明的设备的第三实施例的透视图，其中中空
型面被用作桨叶元件，
图5b示出了本发明的第三实施例的透视图，其中片状元件(倾斜
设置的板)被用作桨叶元件，
图6a示出了根据本发明的第一实施例的搅拌器形式的设备，图6b示出了根据本发明的第一实施例的针形形式的设备，图6c示出了根据本发明的第二实施例的柱塞或旋转柱塞形式的设备，
图6d示出了根据本发明的Vello或下拉针形式的设备的另 一 个实施例，
图7a示出了根据本发明的柱塞或旋转柱塞形式的设备的另一个实施例的透-见图，
图7b示出了根据图7a的设备的侧视图，
图7c示出了根据图7a的设备的沿箭头A的方向的顶视图，
图8a示出了根据本发明的第二实施例的搅拌器形式的设备的透视图，
图8b示出了根据图8a的设备的侧视图，其中带有放大细节Z,图8c示出了根据图8a的设备的沿箭头A的方向的顶视图，图9a示出了根据本发明的第一实施例的搅拌器形式的设备的侧视图，
图9b示出了根据图9a的设备的透视图，
图9c示出了通过根据图9a的设备的纵向截面，其中带有剖视图B-B和C-C，以及带有放大细节Z，
图10a示出了根据本发明的Vello或下拉针形式的设备的另一个实施例的透视图，
图10b示出了通过根据图10a的设备的纵向截面，其中带有放大细节C，
图10c示出了通过根据图10a的设备的纵向截面，其中所述纵向
截面绕纵向轴线相对于图10b旋转了 90度，
图lla示出了根据本发明的螺旋形柱塞形式的设备的另一个实施
例的侧视图，并且还附有剖视图C-D，
图llb示出了通过根据图lla的设备的纵向截面A-B，
图llc示出了根据图10b的设备的沿箭头X的方向的顶视图，
图12a示出了桨叶元件的不同实施例的横截面图，其中所述桨叶元件为片状元件，
图12b示出了桨叶元件的另一个实施例的横截面图，其中所述桨叶元件具有封闭型面或中空型面，
图13a-f示出了根据本发明的设备的杆的不同实施例，其中所述杆以纵向截面示出，
图14示出了杆的不同实施例，其中所述杆以横截面示出。
具体实施例方式
图la示出了通过根据本发明的设备2的第一实施例的纵向截面。设备2在这种情况下设计为例如搅拌器和具有杆20和致动装置4，所述杆和致动装置经由驱动器(未示出)移动。为了这个目标，驱动器或保持凸缘5设在杆20上。该驱动器或保持凸缘5在这种情况下被接纳在杆20中并且设有优选由PGM材料构成的保护帽7，所述PGM材料包括例如氧化物弥散强化PGM材料。
根据本发明的设备2的杆20具有至少一个至少部分地或全部地无缝的管，所述无缝管优选由氧化物弥散强化PGM材料构成或至少包括这种材料。杆20具有第一增厚部分9，其上优选借助焊接固定有致动装置4。焊接在这种情况下能够形成稳定的并对玻璃密封的紧固。
如图la所示，第一增厚部分9可以在这种情况下例如优选借助于设置套筒28而形成。套筒28优选由PGM材料构成，更优选地由氧化物弥散强化PGM材料或其它适合的材料构成。该套筒28被(至少对玻璃密封地)紧固到杆20，并且可以例如被推压到杆20上或收缩到杆20上。除了套筒28之外或替代套筒28,杆20优选可以具有更大的直径和/或更大的壁厚。在此种情况下，杆可以设计成在外部和/或内部带有平滑过渡和/或设计成使得其直径和/或壁厚呈阶梯状。
如图la所示，致动装置4通过连续焊缝25被紧固到套筒28，套筒28形成杆20的第一增厚部分9。但是可选择地，第一增厚部分9也可以例如通过杆20的更大壁厚而形成。在这个实例中，致动装置4直接焊接到杆的第一增厚部分9的区域中。
13增厚部分9在这种情况下具有如下优点，它能够补偿由焊缝25 引起的弱化并且同时能够吸收作用在与致动装置4的连接处上的力， 例如张紧力、压缩力、剪切力和/或弯曲力等。因此可以获得更长的服 务寿命，借助于此，设备2的有效率可以大大地提高。这还可以特别 应用于第二增厚部分15，致动装置可以同样地被紧固到第二增厚部 分，如图la所示，结果第二增厚部分15必须吸收比第一增厚部分9 更高的负栽。将在下面更详细地叙述第二增厚部分15。
此外，在杆20的一端，管状装置8的设置在这里(在第一实施例 中)对应于杆20的延长部分。该管状装置8被推入致动装置4。如在 图la、 lb和3a-3f中可以得到的，致动装置4由一个、两个或更多致 动元件16构成，所述致动元件优选是无缝旋转件。
致动装置4在这种情况下例如以圆柱体、圆锥体、截头锥体和/ 或球形片段(上述举例并非包括全部可能)的形式由致动元件16构成。 为了致动元件16的径向支撑和/或紧固，至少一个盘形元件12设在管 状装置8上或杆20的伸展部分上。盘形元件12在这种情况下优选由 PGM材料构成，特别优选地是由氧化物弥散强化PGM材料构成，或 可选择地由其它适合的材料构成。为了减轻重量，盘形元件12可以具 有孔或洞11。致动元件16和盘形元件12在这种情况下可以彼此焊接 以便形成致动装置4。
如图2a和2b所示，盘形元件12可以选择性地在其外周边上具有 凸起13，所述凸起13至少部分或全部地位于周缘。致动元件16在这 种情况下被推压到盘形元件12上并且同时抵着凸起13支承。两个致 动元件16和盘形元件12因而可以相对于彼此定位并且随后彼此焊接。 凸起13在这种情况下可以略微突出超出位于外侧上的致动元件16并 且被用来形成焊缝。
此外，至少一个用于吸收轴向力的板状元件24可以选择性地设在 盘形元件12的一边或两边上。如在图lb中视图A的细节中所示，各 致动元件16具有间隙或狭槽30，对应的板状元件24的上端27被接 纳在间隙或狭槽30中。致动元件16、布置在致动元件之间的盘形元件12和两个板状元件24可以在后面的阶段彼此焊接。
基本上，两个致动元件16也可以直接彼此焊接，在此种情况下没 有盘形元件12布置在它们之间和/或没有板状元件24被接纳在相应的 致动元件16的狭槽30中。取而代之，盘形元件12可以抵着致动元件 16中的至少一个的内部周边支承，并且选择性地从内部焊接到其上。 这也可以应用到板状元件24。板状元件也同样地可以4氐着致动元件16 的内部周边支承，并且选择性地从内部焊接到致动元件16。致动元件 16相应地在这种情况下不具有狭槽30。
优选地，在管状装置8或延长杆20上，可以设有第二增厚部分 15，盘形元件12和板状元件24布置在第二增厚部分上。如图la所示， 第二增厚部分15在这种情况下可以借助于设置套筒28形成在管状装 置8上。套筒28在这种情况下同样优选地由PGM材料构成，特别优 选地由氧化物弥散强化PGM材料或由其它适合的材料构成。套筒28 可以例如被推动到或收缩到管状装置8上。在这种情况下，被用在第 一增厚部分9和第二增厚部分15上的两个套筒28也可以设计为连续 套筒(未示出)。除套筒28以外或替代套筒28，管状装置8自身可以 具有增厚设计。如这种情况下的第一增厚部分9，管状装置8在这种 情况下可以具有更大的直径和/或更大的壁厚。为了这个目标，管状装
阶梯状:。、' ， - -、''、'/'-' ,
此外，管状装置8和套筒28在每种情况下均可以设有相应的断口 26 (break-out),各板状元件24通过其被推动，如图2a和2b所示。 在图2a中(其中从下面示出了管状装置8)，板状元件24连续焊接至 盘形元件12和套筒28。盘形元件12在这种情况下被同样焊接到套筒 28周围。图2b(其中从上面示出管状装置8)进而示出了盘形元件12 的侧面以及焊接前相应的板状元件24的侧面。
理论上，焊缝25的数量和位置也可以有不同设置,只要能够保证 足够牢固地紧固盘形元件12、板状元件24和套筒28就可以。如在图 la中由虛线所示和在图2a中所示，套筒28可以延长至管状装置8的端部并且可选地焊接至管状装置8的下端。但是，如图la和2b所示， 套筒28优选不在其上端焊接到管状装置8，因为在此处例如致动装置 4施加的力和焊缝将导致弱化。
为了致动装置4的内周边的额外支撑或其致动元件16的额外支撑 或为了提高这些部件的尺寸刚性，可以设置至少一个支撑环32，其抵 着相应致动元件16的内周边支承并且其选择性地焊接到致动元件上。
此外，桨叶元件18可以优选借助于焊接被紧固到致动装置4。这 些桨叶元件18可以在这种情况下由实心件或中空件形成，如在图12a 和12b中示例性地示出。桨叶元件18在这种情况下优选由PGM材料 制成，特别优选由氧化物弥散强化PGM材料或由其它合适的材料制 成。桨叶元件18在这种情况下还可以具有诸如下面将参考根据本发明 的设备的第二和第三实施例描述的那样的结构。
总体来说，杆20和至少部分致动装置4 (也就是说，优选地，致 动装置4与玻璃相接触的部分)由PGM材料构成，优选由氧化物弥 散强化PGM材料构成或其他适合的材料构成。但是另外可选地，致 动装置4的所有部分(包括盘形元件12、板状元件24、套筒28、支 撑环32和桨叶元件18)也都可以由PGM材料构成，优选由氧化物弥 散强化PGM材料构成或其他适合的材料构成。相反，驱动器或保持 凸缘5可以由例如耐热钢制成，因为熔融玻璃之外的温度相对较低。 致动装置4和杆20或管状装置8优选向设备2内部通气(未示出)。
致动装置4的构造的一些实例在下面参照图3a-3f更详细地进行 解释。在图3a中，致动装置4由两个圆柱形致动元件16构成。另外， 图3b中的致动装置4由部分圆锥形的致动元件16和在各种情况下为 圆柱形和半球形的致动元件16构成。在图3c和3e中，致动装置4在 每种情况下由两个圆锥形致动元件16构成。此外，在图3d中，致动 装置4由圆锥形和半球形致动元件16构成。在图3f中，致动装置4 由具有圆柱形部分的圆锥形致动元件16形成。
根据本发明的设备2的第二实施例将在下面根据图4更详细地解释。设备2在这种情况下设计为例如具有杆20的搅拌器和通过驱动器 (未示出)被移动的致动装置6。为了这个目标，如第一实施例的图la 所示，驱动器或保持凸缘可以设在杆20上。该驱动器或保持凸缘(未 示出)在这种情况下被接纳在例如杆20中并且设有保护帽。
图4示出了根据本发明的设备的杆20的细节，其设有具有两个桨 叶元件18的致动装置6。正如已经在上面参考第一实施例详细描述的 那样，杆20在这种情况下具有至少一个至少部分地或全部无缝的管， 所述无缝管优选由氧化物弥散强化PGM材料构成或至少包括这种材 料。杆20在这种情况下具有致动装置6紧固到其上的部分19。
部分19在这种情况下可以选择性地设计为增厚部分(未示出)， 致动装置6或它的桨叶元件18紧固到所述增厚部分。增厚部分用于补 偿由于桨叶元件18的焊接而导致的杆20的弱化。在这种情况下，相 对于第一实施例，增厚部分可以由被推压到杆20上或收缩到杆20上 的套筒来实现。套筒在这种情况下优选可以由PGM材料制成，尤其 优选由氧化物弥散强化PGM材料制成或其他适合的材料制成。除了 套筒之外或替代套筒，杆20可以具有更大的直径和/或更大的壁厚。
过渡。 ；P 、 。5'。 '', 、、'
致动装置6设在杆20上，致动装置6 (如图4所示)具有例如两 个或更多桨叶元件18。更小直径的管或管状装置10通过杆20或套筒 中的孔22至少部分地引入到桨叶元件18中。
与第一实施例相比，管状装置IO设计为分立部件，并且例如不焊 接到杆20，以便避免额外的杆的弱化(ODS材料的材质结构的转变)。 管状装置IO可以设计其尺寸，特别是其长度，使得桨叶元件18必须 在操作过程中吸收尽可能低的倾复力矩(tilting moment )。倾复力矩 导致必须由桨叶元件18和杆20之间的防泄漏焊缝吸收的弯曲应力。 可以依靠设置管状装置10来减少或基本避免倾复力矩的产生。
此外，在管状装置10上，设有至少一个盘形元件14,盘形元件 充当桨叶元件18的径向支撑并且利用其外周边(优选连续地或至少部分连续地)抵着桨叶元件18的内周边支承。盘形元件14可以借助于 焊接连接至管状装置10。盘形元件14的数量和尺寸(尤其是宽度) 可以根据桨叶元件18的长度和桨叶元件18的那些将被额外径向地支 撑的部分来选择。同样的设置相应地应用到第一实施例的盘形元件 12,并且应用到下面将更加详细地描述的盘形元件36.
桨叶元件18 (如图4所示)位于杆20的部分19上。在这种情况 下，图4中只示出两个桨叶元件18。但是，可以只设有一个桨叶元件 18或多于两个桨叶元件18，例如在下图6c中示出的那样。另外，至 少一个支撑环(未示出)(相应于第一实施例的支撑环32)也可以设 在桨叶元件18中。
如图4和细节A所示，管状装置10具有至少一个孔23用于通气。 管状装置10 (在图4中部分示出为截面)在这种情况下经由杆20通 过孔23向内通气。
总体来说，杆20和至少部分致动装置6 (也就是说，优选为致动 装置6与玻璃相接触的部分)由PGM材料构成，优选由氧化物弥散 强化PGM材料构成。但是另外可选地，致动装置4的所有部分(包 括桨叶元件18、盘形元件12、板状元件24、套筒和支撑环)也都可 以由PGM材料构成，优选由氧化物弥散强化PGM材料构成或其他 适合的材料构成。相反，驱动器或保持凸缘不必由PGM材料制成， 因为熔融玻璃之外的温度相对较低。其例如可以由"基，，材料(例如， 耐热钢)制造。
图5a和5b示出了根据本发明的设备2的第三实施例。在这种情 况下，设备2的杆20同样优选地具有增厚部分21，该增厚部分可以 与如上所述的增厚杆9、 15以同样的方式设计，也就是说带有更大的 直径和/或更大的壁厚和/或套筒。在图5a的图示中，套筒28被焊接 到杆20以便形成增厚部分21。但是另外可选地，套筒28也可以被推 压到杆20上或收缩到杆20上。在这种情况下，杆20和套筒28具有 相应的孔22,封闭管形式的桨叶元件18被引导通过该孔22。桨叶元 件18在这种情况下连续焊接到增厚部分21。增厚部分21在这种情况下补偿由于焊缝25造成的弱化。为了通气，桨叶元件18可以具有至 少一个孔23，如图5a和细节A所示。桨叶元件18在这种情况下向内 通气，并且空气经由玻璃液面以上的杆20中的另一个孔随后向外排 出。该原理可以应用到所有实施例。
另外可选地或另外地，替代图5a中的带有中空型面的桨叶元件 18，带有片状型面的至少一个桨叶元件18也可以优选地借助于连续焊 缝25焊接到增厚部分21。如上面已经描述过的，增厚部分21在这种 情况下由套筒28形成，所述套筒28在各种情况下优选借助于连续焊 缝焊接到杆20。在图5b中，例如两个片状元件形式的浆叶元件18被 焊接上。基本上，这两个桨叶元件18也可以设计为一个连续的桨叶元 件18 (未示出)，其被引导通过增厚部分21中的相应孔并且借助于焊 接紧固到增厚部分21。
桨叶元件18的焊缝25的通气在图5b以及细节A中示出。通气 用于将在焊接过程中在焊缝25之间形成的空气向内排入杆20内，在 杆20内其随后经由杆20在玻璃液面以上的孔向外排出。杆20在这种 情况下具有至少一个用于通气的孔29，其与桨叶元件18及其焊缝25 相对布置。套筒28在这种情况下优选具有间隙31，所述间隙与孔29 一起与桨叶元件18和它的焊缝25相对。如图5b所示，间隙31在这 种情况下可以设计为例如连续的凹坑，因为这在制造方面容易实现。
图6a-6d中示出了根据本发明的设备2的各种实施例。
图6a示出了根据本发明的设备2为搅拌器。搅拌器在操作状态下 执行例如旋转运动。此外，如图6a所示，搅拌器具有基本上呈圆柱形 的基体作为致动装置4，不同的桨叶元件18被布置在该基体上。但是， 搅拌器基本上可以采取任何其它形状，例如如图3a-3f和图6b-6d所 示的形状以及它们的组合。其也可以相应地应用到将在下面图6b和 6d中描述的针上，以及应用到图6c中的柱塞上。
在图6b中，根据本发明的设备2设计为针。在操作状态中，针执 行例如提升运动和/或(至少间歇地)旋转运动。针此外还具有致动装 置4，其由圆锥形、圆柱形和半球形的致动元件16构成。而且，在图6c中，根据本发明的设备2设计为柱塞或旋转柱塞。 在这种情况下，操作状态中柱塞执行旋转运动和/或提升运动。柱塞在 这种情况下由球形和圆锥形致动元件16构成，桨叶元件18作为另外 的致动元件被额外地紧固到杆20。
进一步，在图6d中，根据本发明的设备2设计为Vello或下拉针。 针在这种情况下可以绕其轴线以预定时间间隔旋转，同时它基本上不 另外执行任何运动。针在这种情况下具有带圆柱形部分的圆锥形致动 装置4。
在图7a-7c中，本发明的第三实施例的示例性实施例示出在这种 情况下设备被设计为柱塞。柱塞具有无缝杆20，在其上端设有驱动器 或保持凸缘5，所述驱动器或保持凸缘5具有保护帽7。杆20在其下 端具有增厚或钟形式的致动装置4。致动装置4在这种情况下可以由 例如三个致动元件16 (—个圆锥形、 一个圆柱形和一个半球形致动元 件16)构成。致动装置4可以额外地由至少一个支撑环32进一步从 内部增强，在此种情况下支撑环32可以选择性地在内部被焊接到致动 装置4。
此外，杆20具有连续的套筒28，三个封闭的管状桨叶元件18例 如借助于焊接被紧固到连续套筒28作为另外的致动装置。三个管状桨 叶元件18在这种情况下被引导通过杆20中和套筒28中的相应的孔。 如图7a所示，桨叶元件18的布置可以形成例如螺旋形类型。
设备能够经由杆20上端在玻璃液面以上的至少一个孔33向外通 气。桨叶元件18自身可以被通气，例如根据图5a、 5b中所示的那样。 该原则可以被应用到所有的实施例。
而且，本发明的第二实施例的示例性实施例在图8a-8c中示出。 设备2在这种情况下设计为例如搅拌器并且具有多个桨叶元件18，桨 叶元件18在各种情况下都经由管状装置IO和相应的盘形元件14来加 强。桨叶元件18在这种情况下优选借助于焊接被紧固到杆20的部分 19。如已经参照图4详细描述过的那样，部分19在这种情况下可以设 计为增厚部分(未示出)。管状装置10通过穿过杆20的相应的孔22被引入桨叶元件18内，管状装置10优选不焊接到杆20。盘形元件14 在两端的每一端都被紧固到管状装置10，以便额外地径向支撑桨叶元 件18。为了通气，孔23设在管状装置10中，以便为管状装置IO和 桨叶元件18通气。
桨叶元件18例如螺旋形地布置在设备2的杆20上。杆20的上端 处，设有驱动器或保持销5，驱动器或保持销5在其下端具有保护帽7。
在该示例性实施例中，额外的套筒37布置在杆20上，例如在玻 璃液面的区域。套筒37在这种情况下突出到玻璃液面以上预定长度 Ll，例如10mm-100mm或优选地80-100mm,和/或延伸预定长度L2， 例如玻璃液面以下10-20mm。理论上，长度Ll甚至可以显著地大于 100mm。长度Ll应该选择使得套筒37覆盖发生蒸发的杆20的整个 区域或一部分杆20。这相应地可以应用于长度L2。所选的长度L2同 样可以大于20mm或小于10mm，以4吏得能够适当地减少或防止杆20 的蒸发。
发明者发现例如在熔融玻璃的搅拌期间发生的杆20的蒸发能够 依靠设置上述套筒37来防止。迄今为止，在蒸发过程当中，可感知部 分的杆被蒸发掉，并且因此杆或搅拌器随着持续地使用而损失重量， 结果搅拌器的服务寿命降低。根据本发明该现象通过套筒37被阻止。 套筒37在这种情况下可以由类似于保护帽7的合金制造，例如由PGM 材料或另外合适的材料制造。基本上，还可以釆用氧化物弥散强化 PGM材料。
套筒37可以通过推压或收缩被紧固到杆20上。但是基本上，它 还可以借助于焊接被紧固到杆20，只要其不具有承载功能就行，如在 图8b中所示的情况。
另外可选地，套筒37还可以布置在距玻璃液面一定距离处(未示 出)，选择该距离使得能够适当地阻止或减少杆20的蒸发。
套筒37可以用在所述的所有实施例和示例性实施例中。还能够想 到的是，在这种情况下两个套筒28、37可以被组合成一个连续的套筒， 而不是设计成每个套筒28和37是单独的部件(如上所述)。
21图9a-9c示出了根据本发明的笫一实施例中的设备2的又一个示 例性实施例。在此种情况下，搅拌器首先具有杆20，在其上端设有驱 动器或保持凸缘5，所述驱动器或保持凸缘5具有保护帽7。此外，杆 20在其下端具有管状装置8 (杆20的延长部分)，其被引入致动装置 4。致动装置4由例如三个致动元件16构成。而且，套筒28设在管状 装置8上，以便形成增厚部分，致动元件16借助于焊接被紧固到增厚 部分。多个板状元件24穿过套筒28和管状装置8插入。另外，还可 以设置至少一个支撑环32，以便增加致动装置4的尺寸刚性。此外， 设置盘形元件36用于定心管状装置8。盘形元件36在这种情况下具 有孔，管状装置8被引导通过该孔。盘形元件36在这种情况下可以在 内部例如借助于焊接被紧固到致动元件16。进一步，设置盘形元件12， 其可以具有例如放大细节Z中所示的凸起13。两个致动元件16在这 种情况下被推压到盘形元件12并且抵着凸起13支承。致动元件16 和盘形元件12在这种情况下借助于焊接连接。另外可选地，两个致动 元件16还可以彼此直接焊接，并且盘形元件12可以从内部焊接到致 动元件16，正如已经参照图l、 2a和2b在说明书中详细陈述的那样。
片状元件形式的桨叶元件18例如借助于焊接被紧固到致动装置4 的外部。另外，或可选地，桨叶元件18还可以具有封闭型面，例如如 图lib所示。
图10a-10c示出了根据本发明的第四实施例，其与第一实施例相 似。在这种情况下，设备设计为例如Vello针或下拉针并且具有钟形 致动装置。杆20在这种情况下设在带有驱动器或保持凸缘5的一端， 这个细节在图10a-10c中示出。驱动器或保持凸缘5在其下端具有保 护帽7。杆20设在其带有增厚部分的另一端。增厚部分在这种情况下 可以由更大的直径和/或更大的壁厚和/或套筒28形成(与增厚部分9、 15和21相比)。在图10a-10c中的图示中，杆20向外设置，例如带有 阶梯状壁厚。杆20在这种情况下变得向下较薄，因为横向力和弯曲力 矩型面向上增加，并且杆20因此必须在顶部具有较厚的设计，而在底 部具有较薄的设计。但是，这只是负载情况的一个例子。在相反的负载条件下，杆20所选的壁厚应该例如具有向下较厚的型面。为了使焊 缝不造成杆20的弱化，设置形成增厚部分的套筒28。在这种情况下， 致动元件16借助于焊接被紧固到套筒28，如在图10b的细节C中示 出的。为了吸收轴向力，可以额外设置板状元件24，其通过杆20插 入并且从内部被焊接到致动元件16。致动元件16在下端借助于盖34 封闭，所述盖34具有孔35。设备2的通气未在图10a-10c中示出。
此外，根据本发明的设备2的第五实施例在图lla-llc中示出。 设备2在这种情况下设计为例如柱塞。杆20在这种情况下设在带有驱 动器或保持凸缘5的一端，所述驱动器或保持凸缘5在其下端具有保 护帽7。杆20在其另一端的直径加宽以便形成致动装置。杆20在这 种情况下借助于半球形致动元件16在其端部封闭。螺旋形桨叶元件 18被优选借助于焊接紧固到加宽部分的外部。为了通气，杆20具有 玻璃液面(未示出)以上的孔33以便向外排出杆20内部的空气。
桨叶元件18的各种变化(诸如在上述实施例和示例性实施例中的 变化)在图12a和12b中示出。图12a示出了以横截面表示的不同形 状的桨叶元件18。桨叶元件18在这种情况下设计为片状元件形式。 图12b另外示出了横截面为封闭型面或中空型面形式的桨叶元件18。 图12a中的片状元件和图12b中的中空型面可以布置为例如单螺旋或 多螺旋。但是，对本领域技术人员来说，很明显片状元件或中空型面 可以布置在杆20上或致动装置上，并且可以以任何希望的方式彼此组 合，这取决于它们的功能。
图13a-13f和图14示出了用于杆20的不同形状，诸如被用在上 述实施例和示例性实施例中的形状，杆20优选具有无缝或至少部分的 无缝设计。杆20在这种情况下可以具有连续的壁厚(图13a)或阶梯 状壁厚(图13b)。此外，杆20还可以具有阶梯状直径但却具有连续 相等的壁厚(图13c)。而且，杆20还可以具有阶梯状壁厚和阶梯状 直径(图13d)。此外，根据图13e和图13f，杆20还可以具有多个彼 此同轴嵌套的杆20，在此种情况下，这些杆20可以是根据图13a、 13b、 13c和/或图13d的杆。作为阶梯状的替代，还可以形成平滑过渡。图14显示了适合用于本发明的杆的可能的径向横截面。除其它因素以外，包括杆20、管状装置8， 10、带有致动元件16 的致动装置4， 6、盘形元件12， 14, 36、支撑环32、套筒28， 37、 板状元件24、保护帽7和桨叶元件18的根据本发明的设备的不同实 施例的(如上参照附图描述的)元件优选全部或至少部分地由PGM 材料制成，优选由氧化物弥散强化PGM材料或另一种适合的ODS材 料制成。但是，驱动器或保持凸缘基本上不需要也必须由PGM材料 或氧化物弥散强化PGM材料制造。但是另外可选地，如上所述，它 还可以由"基"材料(例如，耐热钢)制造。杆20(如在上述实施例中 描述的)优选是无缝的，起码至少部分无缝。这在致动元件16上也同 样适用，即致动元件16也是无缝或至少部分无缝的。盘形元件、板状元件和/或支撑环可以设有用于减轻重量的孔11。 此外，不同实施例和示例性实施例(如上参照附图所描述的)可 以彼此组合，特别是它们的单个部件。具体来说，第一实施例中的致动装置的构造也可以与第二实施例 的加强桨叶元件组合。因此，设备可能具有根据第一实施例的致动装 置，并且另外具有至少一个根据第二实施例的桨叶元件。其可以同样 应用于附图中示出的其它实施例。而且，致动元件16、桨叶元件18和盘形元件12, 14, 36(如图 所示，例如在图4、 5a、 6c、 7a-7c、 8a-8c和9a-9c中)不需要必须具 有圆形横截面。桨叶元件18还可以具有如图12b所示的横截面。其也 可以相应地应用到致动元件16和盘形元件12， 14， 36(连接到它们)， 以及还有管状装置8， 10。如上所述的实施例被用在具有1000°C-1500。C平均操作温度的温 度范围。在这个温度范围内，可以获得例如高达100N.m的扭矩，或 例如在10N'm到30N'm或30N'm到80N'm或高达100N'm范围内的 扭矩，并且具有几年的服务寿命。此外，根据本发明的搅拌器或柱塞 等的长度可以处在例如lm和2.5m之间。桨叶元件可以具有直径高达 500mm的突出物。关于材料，数量高达例如50kg的PGM材料或氧24化物弥散强化PGM材料可以被处理。
附图标记2设备
4致动装置
5驱动器或保持凸缘
6致动装置
7保护帽
8管状装置
9第一增厚部分
10管状装置
11孔(盘形元件)
12盘形元件
13凸起
14盘形元件
15第二增厚部分
16致动元件
18桨叶/桨叶元件
19部分(杆上)
20杆
21增厚部分
22孔(杆)
23孔(通气)
24板状元件
25焊缝
26断口
27上端(板状元件的)
28套筒
29孔(杆)30 狭槽(在致动元件中用于接纳板状元件的上端)31 间隙(套筒)32 支撑环33 孔34 盖 35孑L36 盘形元件 37套筒
权利要求
1.适合于被熔融玻璃围绕的设备(2)，所述设备(2)具有杆(20)，所述杆(20)具有至少一个至少部分无缝的管，所述管由氧化物弥散强化PGM材料构成，所述杆(20)具有至少一个增厚部分(9，15；21)，在该增厚部分上布置有致动装置(4；6)。
2. 适合于被熔融玻璃围绕的设备(2 )，所述设备(2 )具有杆(20 )， 所述杆(20 )具有至少一个至少部分无缝的管，至少一个致动装置(4; 6)布置在所述杆(20)上，所述杆和所述致动装置(4; 6)具有氧化 物弥散强化PGM材料。
3. 适合于被熔融玻璃围绕的设备(2 )，所述设备(2 )具有杆(20 )， 所述杆(20 )具有至少一个至少部分无缝的管，至少一个致动装置(4; 6)布置在所述杆(20)上，并且所述杆(20)至少在操作过程中发生 所述杆(20)的蒸发的部分具有额外的套筒(37)。
4. 根据权利要求3所述的设备(2 ),其特征在于所述致动装置 (4; 6)和/或所述杆(20)具有PGM材料，优选地具有氧化物弥散 强化PGM材料。
5. 根据权利要求2、 3或4所述的设备(2 )，其特征在于所述杆 (20)具有其上布置有致动装置(4; 6)的至少一个部分(9， 15, 21)， 在此种情况下该部分能够被设计为增厚部分(9， 15)。
6. 根据权利要求1或5所述的设备(2 )，其特征在于所述增厚 部分(9， 15， 21)由所述杆(20)的增大直径和/或所述杆的增厚壁 和/或设置在所述杆(20)上的至少一个套筒(28)形成。
7. 根据权利要求6所述的设备(2 )，其特征在于所述套筒(28 ) 被推压到杆(20)上或收缩到杆(20)上，并且所述套筒(28)由PGM 材料构成，优选地由氧化物弥散强化PGM材料构成。
8. 根据权利要求l、 3、 4、 5、 6或7中任意一项所述的设备， 其特征在于所述致动装置(4; 6)至少部分或全部由PGM材料构成， 优选地由氧化物弥散强化PGM材料构成。
9. 根据权利要求1-8中任意一项所述的设备，其特征在于至少 一个桨叶元件(18)被紧固到所述致动装置(4; 6)和/或被紧固到所 述杆(20 )。
10. 根据权利要求1-9中任意一项所述的设备(2)，其特征在于 大体管状装置(8; 10)至少部分地被引入所述致动装置(4; 6),所 述大体管状装置(8; 10)具有至少一个盘形元件(12; 14)，以便加 强所述致动装置(4; 6)，所述管状装置(8; 10)和/或所述盘形元件 (12; 14)优选由PGM材料制造，特别优选由氧化物弥散强化PGM 材料制造(图1， 4， 5， 8, 9)。
11. 根据权利要求10所述的设备(2)，其特征在于至少一个另一 盘形元件(33)布置在所述管状装置(10)上，用于将所述管状装置 (10 )定心在所述致动装置中(图9 )。
12. 根据权利要求9、 10或11所述的设备，其特征在于所述致动 装置(6 )具有优选借助于焊接紧固到所述杆(20 )的一部分(19， 21) 的至少一个桨叶元件(18)(图4， 5， 8)。
13. 根据权利要求12所述的设备，其特征在于所述管状装置(10 ) 被设计为分立部件，其被引导通过所述杆(20)的所述部分(19)中 的至少一个孔(22)并且至少部分地被引入所述桨叶元件(18)的内 部(图4， 8)。
14. 根据权利要求10-13中任意一项所述的设备，其特征在于所 述盘形元件(14)被焊接到大体管状装置(10)，并且该大体管状装置 (10)的外侧优选被设计成使得其至少部分地与所述桨叶元件(18)的 内侧接触(图4， 8)。
15. 根据权利要求10-14中任意一项所述的设备，其特征在于所 述大体管状装置(10)在其尺寸上尤其是其长度上适于使作用在所述 桨叶元件(18)上的倾复力矩尽可能小(图4， 8)。
16. 根据权利要求9-15中任意一项所述的设备，其特征在于所 述桨叶元件(18)的至少一个部分的横截面是圆形、椭圆水滴形、三 角形或多边形或梯形，所述桨叶元件(18)能够具有多个部分，该多个部分能够具有不同的和/或相同的横截面形状(图12b )。
17. 根据权利要求16所述的设备，其特征在于所述桨叶元件(18 ) 的至少一个部分的横截面具有一致的壁厚或变化的壁厚。
18. 根据权利要求10-17中任意一项所述的设备，其特征在于所 述致动装置(4)由至少一个致动元件(16)构成，所述管状装置(8) 被设计为所述杆(20)的1一部分，所述管状装置(8)被至少部分地引 入所述致动装置(4)(图1， 9)。
19. 根据权利要求18所述的设备，其特征在于所述致动装置(4 ) 由至少两个、三个或更多致动元件(16)构成，所述致动元件(16) 由圆柱体和/或圆锥体和/或截头推体和/或球形片段构成(图1， 9)。
20. 根据权利要求18或19所述的设备，其特征在于设置至少一 个盘形元件(12)，用于所述致动装置(4)的径向支撑，在此种情况 下所述盘形元件(12)能够被布置在例如所述管状装置(8)上，或者 与所述管状装置(8)无关地布置在所述致动装置(4)中(图1， 9)。
21. 根据权利要求20所述的设备，其特征在于所述盘形元件(12 ) 在其外围侧上的至少部分外围具有凸起(13)，在各种情况下所述致动 装置(4)的致动元件(16)布置在所述凸起(13)的右边和左边并且 被焊接到所述凸起上。
22. 根据权利要求18 - 21中任意一项所述的设备，其特征在于至 少一个用于吸收轴向力的板状元件(24)被紧固到所述管状装置(8)， 在此种情况下所述板状元件(24)能够通过所述管状装置(8)中的断 口 (26)被推动。
23. 根据权利要求20 - 22中任意一项所述的设备，其特征在于所 述管状装置(8)在所述盘形元件(12)和/或所述板状元件(24)例 如借助于焊接被紧固到所述杆(20)的区域中具有增厚部分(15)，所 述增厚部分(15)由更大的直径和/或更大的壁厚和/或至少一个套筒 (28)形成。
24. 根据权利要求23所述的设备，其特征在于所述套筒(28 )被 推压到所述管状装置(8)和/或收缩到所述管状装置(8)上。
25. 根据权利要求22 - 24中任意一项所述的设备，其特征在于所 述板状元件(24)的上端被接纳到所述致动元件(16)的狭槽(30) 中并且被焊接到所述致动元件(16)(图1， 9)。
26. 根据权利要求1-25中任意一项所述的设备，其特征在于所 述盘形元件(12， 14， 36)具有用于减轻重量的间隙和/或孔。
27. 根据权利要求1-26中任意一项所述的设备，其特征在于所 述杆(20)和/或所述管状装置(8; 10)优选具有无缝管，所述无缝 管的直径和/或壁厚设计为变化的或阶梯状的或具有平滑过渡。
28. 根据权利要求1-27中任意一项所述的设备，其特征在于所 述杆(20)和/或所述管状装置(8; 10)由至少两个管构成，所述至 少两个管同轴地一个插入另一个中并且优选地基本上无缝，所述管在 各种情况下具有连续的直径和/或壁厚，或在各种情况下所述管的直径 和/或所述管的壁厚在变化或设计为形成阶梯状或具有平滑过渡。
29. 根据权利要求28所述的设备，其特征在于所述管状装置(8; 10)的所述管由氧化物弥散强化PGM材料构成。
30. 根据权利要求1-29中任意一项所述的设备，其特征在于所 述设备(2)具有在操作状态中优选执行旋转运动的搅拌器。
31. 根据权利要求1-30中任意一项所述的设备，其特征在于所 述设备(2)具有在操作状态中优选执行提升运动和/或至少间歇地执 行旋转运动的针。
32. 根据权利要求1-31中任意一项所述的设备，其特征在于所 述设备(2)具有在操作状态中优选执行旋转运动和/或提升运动的柱 塞。
33. 根据权利要求1-32中任意一项所述的设备，其特征在于所 述设备(2 )具有在操作状态中基本上不执行运动并且能够以预定时间 间隔绕其纵向轴线旋转的Vello或下拉针。
34. 根据权利要求1-33中任意一项所述的设备，其特征在于所 述杆(20)具有套筒(37)，所述套筒(37)布置在当所述杆与熔融玻 璃接触时所述杆发生蒸发的区域。
35. 根据权利要求34所述的设备，其特征在于所述套筒(37 )延 伸超过玻璃液面以上预定距离(Ll )和/或延伸超过所述玻璃液面以下 预定距离(L2)。
36. 根据权利要求35所述的设备，其特征在于所述套筒(37 )在 所述玻璃液面以上的长度(Ll)处在10mm - 100mm的范围内，优选 在50mm 一 100mm的范围内，特别优选在80mm — 100mm的范围内， 所述套筒(28)在所述玻璃液面以下的长度(L2)处在10mm-20mm的范围内。
37. 根据权利要求36所述的设备，其特征在于所述套筒(37 )布 置在所述杆(20)的发生所述杆(20)的蒸发的区域内、距离所述玻 璃液面一定距离处。
38. 根据权利要求34 - 37中任意一项所述的设备，其特征在于所 述套筒(37)由PGM材料构成。
39. 根据权利要求1-38中任意一项所述的设备，其特征在于所 述管状装置(10)或管状桨叶元件(18)在所述杆(20)内的一部分 中具有至少一个用于通气的孔(23)。
40. 根据权利要求1-39中任意一项所述的设备，其特征在于所 述杆(20 )具有间隙(31)并且所述套筒(28 )具有孔(29 )，该间隙 (31)和该孔(29)布置为与桨叶元件(18)及其焊缝(25)相对，以 便将包括在所迷焊缝(25)之间的空气排入所述杆(20)的内部中。
41. 一种用于处理熔融玻璃的方法，该方法借助于根据权利要求 1-40中任意一项的设备(2)来实现。
42. 根据权利要求41所述的方法，其特征在于所述设备(2)在 至少l年到5年范围内的服务寿命期间，能够被用在1000。C到1500'C 的操作温度，在此种情况下，能够借助于所述设备(2)获得10N.m 到lOON.m范围内的扭矩。
43. 根据权利要求41或42所述的方法，其特征在于借助于所述 设备(2)在1400。C到1500。C之间的操作温度上能够获得高达50N.m 的扭矩。
全文摘要
适合于被熔融玻璃围绕的设备，该设备具有杆，所述杆具有至少一个至少部分无缝的管，所述管由氧化物弥散强化PGM材料构成，所述杆具有至少一个其上布置有致动装置的增厚部分。
文档编号C03B5/167GK101657387SQ200880012035
公开日2010年2月24日 申请日期2008年2月18日 优先权日2007年2月19日
发明者R·辛格 申请人:尤米科尔股份公司及两合公司