KR900006108B1 - 유리질 물질의 용융 및 정련 방법과 그 정련 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리질 물질의 용융 및 정련 방법과 그 정련 장치

제1도는 본 발명에 따른 진공 정련 용기를 포함하여 유리의 용융 및 정련 시스템의 수직 단면도.

제2도는 진공 정련실로 용융 유리를 운반하고, 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯형 오리피스들이 마련되어 있는 관의 확대 단면도.

제3도는 유동로에 그물이 있는 다른 유입관 실시예의 횡단면도.

제4도는 유동로에 유공성 용기가 있는 또다른 유입관 실시예의 측면도.

제5도는 출구 밑으로 새장형 구조물이 끼워진 유입관의 측면도.

제6도는 진공 정련실을 들어가는 용융 유리의 흐름과 맞닿기에 적합한 다공성 컵의 일부 파단 평면도.

제7도는 제6도의 측단면도.

제8도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 유입관에 부착된 2단 거품 증진 장치의 횡단면도.

제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 유입관에 연결된 쟁반형 거품 증진 장치의 측면도.

제10도는 제9도와 유사한 원추형 장치의 측면도.

제11도는 본 발명의 일실시예에 따른 홈통형 거품 증진 장치의 측면도.

제12도는 제11도의 12-12선 횡단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 액화 스테이지 11 : 용해 스테이지

12 : 진공정련 스테이지 15 : 드럼

16 : 지지링 17 : 지지륜

18 : 조심(調心)륜 20 : 뚜껑

22,53 : 버너 23 : 배출구

24 : 슈우트 27 : 세라믹 내화 부싱

32 : 전극 36 : 배출관

40 : 내화 라이닝 42,43 : 냉각기

63 : 오리피스 75 : 컵

91,92 : 보올(bowl) 100 : 쟁반

110 : 홈통

이 발명은 유리재등을 용융 및 정련하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 진공상태에서 용융 유리를 정련하는 작업에서 거품 발생을 향상시키는 것에 관한 것이다. 진공실의 윗쪽 공간안으로 용융유리를 유입시킴으로써 진공 정련기 내의 거품 생성이 촉진되는 방법 및 그 장치가 공개되어 있다. 용융 유리가 감압 상태에 직면하면 즉각 거품이 생기게 되고, 유리를 발포시키는 것이 옛날부터 고려해온 문제점은 아니지만, 용해되어 혼입된 기체들을 용융 유리에서 제거하는 것이 상당히 유리함을 발견했다. 더욱이, 정련기 용기내의 액 수준위로, 바람직하게는 거품층위로 거품을 발생시켜서 그 거품을 용기내의 최저 압력에 걸리게 하는 것이 유리하다는 것을 알았다. 거품의 기포막내의 액체의 표면적을 크게해서 액체 상태에서 기체를 제거하는 것이 크게 향상된다. 따라서 매우 얇은 액체층들이 진공실내의 거품에서 저압을 받게된다.

그러나, 어떤 상황에서는, 유입 용융 유리의 흐름 전체가 진공 공간에 들어갈 때 즉각 발포되지는 않는다. 이런 경우에, 그 흐름의 표면 부위는 신속하게 발포될 수 있지만, 그 흐름의 중앙 부위는 발포되지 않은채 거품층 안으로 스며들거나 심지어는 그 밑의 용융층까지 스며들 수 있다. 용융 유리가 거품층 위로 발포되지 않으면, 그 용융유리는 그 시스템에서 최저압에 노출되지 않아서 최적 정련 상태에 속하지 않을 것인데, 그 이유는 비교적 가벼운 거품층에서 조차 아래로 갈수록 실질적으로 압력이 증가하기 때문이다. 그 밑에 있는 액체로 스며드는 어떤 유입유리도 그것이 정련되기에 충분한 진공에 노출되지 않을 상당한 위험을 수반하고 유출 흐름안으로 실려서 그렇지 않으면 훌륭할 제품의 품질을 떨어뜨릴 수도 있다. 유입 유리 흐름을 발포시키는 것은 진공실내의 압력을 낮추거나 유리의 유량을 감소시켜서 개선될 수도 있지만, 유량이나 압력같은 소정 인자들을 변화 시키지 않고도 그 흐름을 발포시키는 정도를 향상시키는 것이 바람직하다.

진공에 의해 유리를 정련하기 위해 종래에는 유리를 발포시키는 것을 향상시키기 보다는 일반적으로 그것을 피해 왔다. 위와 같은 위와 같은 경우에 본 발명전에는, 용융 유리가 진공실의 상부 공간안으로 사출되지 않았다. 따라서 종래에는 그런 작업에서 거품 형성을 촉진하는 것에 관해 아무런 지침이 없다.

본 발명의 주목적은 진공 정련실로 용융 유리가 들어갈 때 그것이 발포되는 정도를 향상시키는데 있다. 이것은 상부 진공 공간에서 용융 유리가 흐르는데 드는 시간을 증가시켜서 및/또는 주어진 진공도와 용융 유리온도에서 그 진공공간내의 용융 유리 흐름의 두께를 얇게 해서 달성된다. 거꾸로, 본 발명의 거품 향상 수단으로 낮은 진공도와 낮은 온도로도 주어진 발포정도를 유지할 수 있다. 두 방법들이 서로 배타적일 필요가 없는 본 발명에서 취해진다. 즉, (1)유입되는 용융 유리 흐름이 여러개의 작은 흐름들로 갈라지거나 더 얇은 흐름으로 재형성되고, 또는 (2)용융 유리가 진공 공간을 통해 흘러가는 것이 지연될 수도 있다.

첫 번째 방법에서는, 위쪽의 진공 공간으로 들어가는 흐름의 용융 유리 두께가 그 흐름을 분류시키거나 넓게 퍼뜨려서 감소된다. 액체 흐름의 발포작용이 외면에서 안쪽으로 진행하기 때문에, 두께를 감소시키면 전 두께가 더 짧은 시간에 발포될 수 있다. 그외에, 완전한 발포에 드는 시간이 진공실내에 유지되는 용융 물질의 높이까지 용융 유리의 흐름이 떨어지는데 필요한 시간, 바람직하게는 용융 물질위에 있는 거품층 안으로 떨어지는데 필요한 시간보다 적게 줄어든다. 특히 원하는 두께는 유리의 온도, 진공압력, 및 질량 유량의 함수이다. 분류의 개수는 필요한 두께에 좌우될 것이다. 거품의 기포들이 비교적 두꺼운 흐름의 내부에 있기보다는 표면 근처에 있을 때 그 기포들을 터뜨려서 생기는 기체들이 거품에서 더욱 쉽게 축출될 수 있기 때문에 흐름이 완전히 발포된다 할지라도 그 두께를 감소시키는 것이 역시 유리하다.

두 번째 방법에서, 유입되는 용융 유리 흐름은 상부 진공 공간의 통해 곧바로 낙하되지 않고 일시적으로 방해를 받는다. 따라서 용융 유리 흐름이 최저 압력 지역에서 더 오랜 시간동안 머물러 있게 되므로, 그것이 용융 유리층이나 거품층 안으로 떨어지기 전에 그 흐름 전체를 통해 발포가 진행하는데 더 오랜 시간을 제공한다. 진공공간내의 유로에 장애물을 마련해서 지연이 수행된다. 이런 장애물은, 용융 유리의 유로를 더 길게 함으로써, 유리의 흐름에 항력을 생기게 하여 유리의 흐름을 감속시킴으로써, 또는 어느 정도량의 유입 흐름을 일시 저지하도록 상부 공간내에 담지용기를 마련함으로써 그 목적을 달성할 수 있다. 많은 경우에, 이런 효과들 전부 또는 그중 몇 개가 동시에 달성될 수 있고, 바람직한 실시예들에게는 그 흐름을 분류시키고 지연시키는 것이 둘다 달성된다.

유리의 흐름을 분류시키는 수단은 진공 정련실로 통하는 다수의 유입구들로 구성될 수도 있지만, 유입구들은 일반적으로 고가의 내화금속 구조, 밸브수단, 및 밀봉 배열들을 수반하기 때문에, 하나의 유입구만 이용하고 진공실 안에서 그 흐름을 분류하는 것이 바람직하다. 그러므로, 용융 유리의 흐름을 분류하고 지연시키는 장치는 진공실의 윗부분내에서 용융 금속의 유입구로부터의 배출로 상에 매달려 있을 수 있다. 거품 증진 장치는 낙하하는 거품이 진공 공간내의 저압에 노출되는 시간을 최대화하기 위해 가능한한 높이 장착하는 것이 바람직하다. 그 장치는 백금같은 순수 내화 물질로 제작되는 것이 바람직하고 판, 보올(bowl), 망 또는 바구니 형태로 될 수도 있다. 그 장치에는 그 흐름을 분류하기 위해 구멍들이 존재하는 것이 바람직하다. 유리의 흐름에 연속적으로 영향을 미치기 위해 2개 이상의 거품 증진 장치들이 층층이 설치될 수도 있다.

이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 유리의 제조에 관련해서 여기에 개시되어 있다. 유리라는 말은 최광의로 사용해서 "유리질" 또는 "유리같은" 물질들을 포함하는데, 왜냐하면 본 발명에서는 최종 유리 상태가 중요한 요소가 아니기 때문이다. 한편, 본 발명은 유리에서 기포등을 게거하는 것이 중요한 고품질 투명 유리 제품을 만드는데 가장 잘 적용된다. 게다가, 본 발명의 장점들은(일당 10톤 이상, 즉 일당9미터법 톤 이상 정도의)대량 연속 상용 유리제품, 특히 투명 유리에 아주 적합하다.

제1도에 따르면, 본 발명의 전체적인 용융 공정은 3스테이지, 특·액화 스테이지(10), 용해 스테이지(11) 및 진공 정련 스테이지(12)로 구성되는 것이 바람직하다. 액화 스테이지(10)에서 용융을 시작하기 위해 여러 장치들을 사용할 수 있지만, 그 공정중 이 단계를 고립시켜서 경제적으로 수행하는 고 효율 장치가 미국 특허 4,381,934와 Re.32,317에 개시되어 있다. 액화 용기의 기본 구조인 드럼(15)의 강(鋼)으로 제조되고 일반적으로 측벽은 원통형이고 윗쪽은 트여 있으며 바닥 부분은 배출구만 제외하고 패쇄되어 있다. 그 드럼(15)은, 예컨대 다수의 지지륜들(17)위에 회전가능하게 지지되어 있고 다수의 조심륜들(18)에 의해 제위치에 고정되어 있는 포위형 지지링(16)에 의해 거의 수직 축선을 중심으로 회전하게 장착된다. 원주형 프레임(21)을 통해 고정식으로 지지되어 있는 뚜겅(20)에 의해 드럼(15)내에 거의 폐쇄된 공동이 형성된다. 배치(batch)물질을 액화 시키는 열은 뚜껑(20)을 관통하는 1개 이상의 버너들(22)에 의해 가해질 수 있다. 배기 기체들은 뚜껑에 있는 구멍(23)을 통해 액화 용기 내부로부터 빠져나갈 수 있다. 배기 기체내의 폐열은 미국특허 4,519,814에 개시된 것처럼 예열 단계(도시안됨)내의 배치물질을 예열시키는데 이용할 수 있는 것이 유리하다.

바람직하게 분말 상태에 있는 배치물질들은 실시예에서 배출구(23)를 통해 뻗어 있는 것으로 도시된 슈우트(24)에 의해 액화 용기의 공동안으로 공급될 수 있다. 공급 슈우트 배열은 미국특허 4,529,428에 상세하게 나타나 있다. 배치(batch) 슈우트(24)가 드럼(10)의 측벽 바로 옆에까지 뻗어 있기 때문에, 배치 물질이 드럼의 안쪽 측벽 부위 위에 침착된다. 배치물질 층(25)이 드럼(10)회전의 도움을 받아 드럼(10)의 내벽위에 유지되고 그층(25)이 절연 라이닝 역할을 한다. 라이닝(25) 표면 상의 배치 물질이 공동 내의 열에 노출됨에 따라, 그 배치물질은 경사진 라이닝을 따라 용기 바닥에 있는 중앙 배출구까지 흘러내리는 액화층(26)을 형성한다. 그 배출구는 세라믹 내화 부싱(27)과 끼워맞춤될 수 있다. 액화된 물질의 흐름(28)은 제2스테이지(11)까지 통해 있는 구멍(29)을 통해 액화 용기에서 자유 낙하한다. 제2스테이지를 용해 용기라 하는데, 그 이유는 그 기능들중 하나가 액화 용기(10)를 나가는 액화물 흐름(28)내에 남아 있는 용융되지 않은 배치 물질 결정들을 모두 완전히 용해 시키는 것이기 때문이다.

연소 열원들을 용해 스테이지(11)에서 이용할 수 있지만, 이 스테이지는 전기 가열에 적합하기 때문에, 도시된 것처럼 측벽들을 통해 수평으로 뻗어 있는 전극들을 여러개 제공할 수도 있음을 알 수 있다. 열은 통상적으로 전기 용융 유리에 이용되는 기술의 전극들 사이를 지나가는 전극에 대한 용융물 자체의 저항에 의해 발생된다. 그 전극들(32)은 당기술에 숙련된 사람들에게 잘알려진 타입의 탄소 또는 몰리브덴 일 수 있다. 어떤 부유물도 배출구에 접근하지 못하도록 용해 용기내에 스키밍 부재(33)를 설치할 수 있다.

용해 스테이지(11)에서 정련 스테이지(12)로 흘러가는 물질의 유동을 제어하는 밸브는 배출관(36)과 축선으로 정렬된 플런저(35)로 구성된다. 플런저의 샤프트(37)는 플런저(35)와 배출관(36)의 간격을 조절해서 정련 스테이지안으로 들어가는 물질의 유량을 조절할 수 있도록 용해 용기의 지붕(31)위로 솟아 있다.

정련 스테이지(12)는, 수냉식 기밀 케이싱에 입혀진 내부 세라믹 내화 라이닝을 갖는 대략 원통형 직립 용기로 구성되는 것이 바람직하다. 그 내화 라이닝(40)은 당기술에 공지된 알루미나-지르코니아-실리카타입일 수도 있다. 그 케이싱은 환형 배수로가 사이에 있는 이중 벽식 원통형 측벽 부재(41)와 원형 단부 냉각기들(42,43)로 이루어진다. (도시되지 않은)절연층을 내화 라이닝(40)과 측벽(41) 사이에 설치할 수도 있다. 밸브관(36)은 백금 같은 내화 금속으로 제조될 수도 있고 정련 용기의 상단부에 있는 오리피스(44)에 밀봉 끼워맞춤 된다. 그 관(36)은 정련용기(12)의 꼭대기를 통해 수직으로 뻗어 있는 것으로 보이는데, 이것이 진공 공간내에서 유리의 유입 흐름을 가능한한 높이 유도하는 데 바람직하다.

용융 물질이 그 관(36)을 지나서 정련 용기내의 감압상태에 부닥침에 따라, 그 용융물에 용해 흡수된 기체들의 부피가 팽창하여 일단의 액체(51)위에 놓여있는 거품층(50)을 생기게 한다. 거품은 터져서 액체(51)안으로 병합된다. 정련용기의 위부분을 관통하는 진공 도관(52)을 통해서 그 용기내에 아대기압을 만들 수 있다. 여기서 "발포"라는 것은 용융 물질의 체적을 적어도 두배로 한다는 것을 특징으로 한다고 여겨진다. 만약 그 물질이 완전히 발포되면, 그 체적은 통상 두배보다 훨씬 더 증가된다. 거품은 또한 총 체적의 적어도 90%의 기체 상태를 특징으로 한다고 정의되거나, 또는 기포막들이 서로 접촉해 있는 상태로서 정의 된다.

용융 물질을 얇은 거품막 들로서 분산시키면 감압상태에 노출된 표면적이 크게 증가한다. 따라서 발포 작용을 최대화하는 것이 바람직하다. 또한, 그 거품은 용기의 꼭대기에서 액체 위의 공간에 생기는 시스템내의 최저압력들에 노출되어서, 새로 유입되는 거품 물질이 그 공간을 통해 거품층 윗면위로 떨어지게 함으로써 노출이 개량되는 것이 바람직하다. 또한 거품층 밑의 액체 표면에서 거품을 발생시키는 것보다는 거품층 위로 발포된 물질을 새로이 침착시키는 것이 용기내의 물질 전달에 더욱 유리하다.

유량에 상관없이, 용기(12)내의 용융체(51)위의 공간은 그곳에 용융물이 없기 때문에 그리고 용융물로부터의 복사열이 거품층(50)에 의해 차단되기 때문에 필요한 이상으로 냉각되는 경향이 있다. 그 결과, 거품층 윗부분은 더 냉각되고, 이어서 거품층의 점성이 증가되며 기체가 배출되는 속도가 느려진다. 그런 경우에, 액체와 거품위의 공간을 가열하는 수단을 마련하는 수단을 마련하는 것이 유리함을 발견했다. 이런 목적으로, 버너(53)를 설치해서 진공공간내에서 연소작용을 유지하는 것이 적당함을 발견했다. 진공 용기의 상단부에 도관(54)을 마련해서 거품위로 소량의 물을 주기적으로 뿌려줄 수도 있다. 물을 분무해주면 거품이 터지는 것을 도와 준다는 것을 발견했다.

본 실시예에서, 정련된 용융 물질은 백금같은 내화금속제 배출관(55)을 통해 정련 용기(12)의 바닥에서 배출된다. 그런 배출관을 바닥지역에서 용기의 측벽에 설치하는 것이 적당할 수도 있다. 그 배출관(55)은 그것이 장착되는 내화 바닥 구간(56)의 표면위로 튀어나오게 해서 어떤 찌꺼기도 배출 흐름에 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다. 바닥 구간(56)밑에 있는 수냉각기(57)에 의해 배출관 둘레로 새는 것이 방지된다. 배출관(55)에서 흘러 나가는 용융 물질의 유량은 원추형 드로틀부재(58)에 의해 조절될 수 있는데 왜냐하면 그 드로틀 부재와 배출관(55)사이의 간격을 조절해서 유량을 조절하기 때문이다. 정련된 물질의 용융물 흐름(60)은 정련 용기의 바닥에서 자유 낙하하여 원하는 제품으로 성형될 수 있는 성형 위치(도시안됨)까지 보내질 수 있다. 예컨대, 정련된 유리는 용융 유리가 용융 금속위에 떠 있는 부유 유리 성형실로 보내져서 유리 평판을 형성할 수 있다. 전체적인 공정을 실시하는 것과 그 장치의 상세한 설명을 상기 경우들에서 찾을 수 있다.

제2-12도들에는 본 발명에 따른 유동 향상 장치의 여러 실시예들이 도시되어 있다. 이런 장치들 각자는 배출관(36)에서 나오는 용융 물질의 흐름을 만나도록 그 관(36)의 하단부와 연결되어 제1도의 진공 정련용기(12)내에 장착되고자 한다. 거품 증진 장치는 배출관(36)에 연결되거나 그 관(36) 자체와 일체일 수 있고, 또는 그 용기(12)의 인접 뚜껑 구조물에나 벽부위에 있는 입구를 통해 진공 용기 안으로 뻗어 있는 지지 아암상에 독립적으로 장착될 수도 있다. 독립적으로 장착하는 것이 그 장치의 위치나 방향을 조정하기 위해 그리고 비교적 손쉽게 교체할 수 있기 위해 바람직하다. 그 장치의 높이는 용융체(51)위에, 바람직하게는 거품층(50)위에 있다.

언급된곳 외의 각 실시예와 그 장치는 백금으로, 특히 용융 유리 접촉 적용례들에 공통적으로 사용되는 백금/로듐 합금으로 제조되는 것이 바람직하다. 이론적으로 어떤 내화물질으로도 본 발명의 목적을 수행할수 있지만, 내구성 문제 때문에 대부분의 다른 물질들은 비 실용적이다. 세라믹 내화재들이라면 유도 흐름과 접촉해서 상당히 마모될 것이다. 용기(12)의 상부 공간내의 대기는 몰리브덴의 내구성에 악영향을 미칠만큼 충분히 산화되어 있음이 발견되었다. 수냉식 스테인레스 강등을 사용할 수도 있지만, 냉각된 부재에 의해 유리로부터 열을 빼앗기는 것을 최소화 하는 것이 바람직하다. 어떤 수냉식 요소들은 그 노출 면적이 제한되기만 하면 과도한 열 손실 없이 몇몇 실시예들에서 사용될 수도 있다.

가장 간단한 형태인 본 발명의 거품 증진 장치들은 그 관(36)의 배출단부에 변형을 가한 것을 포함한다. 따라서, 제2도의 실시예에서, 그 관(36)의 하단부(62)는 막혀 있고 측면에는 다수의 오리피스들(63)이 있어서, 그 관을 통과하는 용융 물질의 흐름이 여러개의 더 작은 흐름들로 나누어지기 때문에, 그 흐름들 각자가 저압 환경에서 더욱 쉽게 작용하게 된다. 그 오리피스들(63)은 장방형 슬롯 형태로 나타나 있지만 어떤 형태라도 가능하다. 오리피스의 크기는 필요한 분류들의 개수와 허용가능한 유동저항량에 따라 선택된다. 단부 부재(62)에도 한 개 이상의 오리피스들이 있을 수 있고, 만약 오리피스들이 여러개 있으면, 그 부재(62)가 측면 오리피스들 대신에 분류 수단 역할을 할 수도 있다.

제3도에는 배출관(36)의 끝에 용융 유리 흐름을 나눠주는 삽입물이 들어 있는 실시예가 도시되어 있다. 그 삽입물은 보다시피 격자 철선(65)형태를 취할 수 있고, 또는 철망, 다공성 판이나 기타 유공성 부재일 수도 있다. 분류 부위들의 폐쇄 간격 때문에 그 부위들이 그 뒤 다시 합쳐지게 되지만, 그 부위들이 재결합 되기전에 진공에 의해 영향을 받기만 하면 해롭지 않다. 질량 유량과 진공도에 따라, 그 흐름 부위들의 발포작용이 감압 상태에 직면하자마자 그리고 재결합하기전에 일어날 수 있다. 유량이 많을수록, 여기 개시된 여타 실시예들중에서 더 오랜 시간동안 얇은 분류를 제공하는 실시예들을 이용하는 것이 바람직하다.

제2,3도의 실시예들은 배출관(36)을 통과하는 유동에 저항성을 더해주기 때문에 특히 높은 유량에는 바람직한 실시예들이 못된다. 이런 저항으로 인해 그 관을 통과하는 유량이 감소될뿐만 아니라 밸브수단(35)등에 의해 유량을 조절하기가 복잡해진다. 따라서, 용융 물질이 배출관 (36)에서 배출될 수 있게 한 다음 본 발명의 거품 증진 장치에 의해 그 관으로부터 그 관내부에 충분한 배압을 부과해주는 것을 피할만큼 충분한 거리로 결합 될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 제4도의 실시예에는 바구니 모양의 용기(67)형태인 철망등을 이용한다. 철망 대신에, 그 용기(67)는 다공성 박판 물질이나 여타 유공성 물질로 구성될수도 있다. 그 용기의 구멍들 때문에 유입 용융 흐름이 적어도 잠시 분류되고, 그 용기가 저항을 제공하여 그 흐름이 거품층 안이나 밑으로 곧바로 떨어지는 것을 방지한다. 용기(67)는 원통형 형상으로 도시되어 있지만, 실제로 그 흐름의 속도를 저지하기만 하면 어떤 형상이라도 가질 수 있음은 분명하다. 용기(67)로 그관(36)의 배출 단부를 둘러쌈으로써 그 흐름의 어떤 부분도 용기의 영향을 받지않고는 새어나갈 수 없다는데 몇몇 장점들이 있다. 용기(67)의 상단부는 제4도에서 보듯이 압착 밴드(68)에 의해 배출관(36)에 부착된다. 그 용기(67)는 배출관(36)에서 나오는 흐름에 영향을 주지 않기 위해서 그 안에 있는 용융물질이나 거품의 발달을 모두 수용할 정도로 충분한 내부 체적을 제공하게 다소간 길어질 수도 있다.

본 발명의 바구니 타입 거품 증진기의 변형이 제5도에 도시되어 있다. 거기서, 새장과 비슷한 울타리는 아수의 로드들(70)로 이루어진다. 그 새장에는 아주 다양한 형상들이 있을 수 있지만, 제5도의 원추 형태가 폭이 가변적인 구멍들이 있다는 점에서 좀 유리하다는 것이 발견되었는데, 꼭대기의 넓은 구멍들은 거품성 물질들을 통과시키기 위한 것이고 바닥쪽의 좁은 구멍들은 그곳을 통과하는 분류된 액체 흐름의 크기를 제한하기 위한 것이다. 그외에, 원추형 형상 때문에 흐름이 통가하는데 장애가 거의 없고 따라서 배출관내에 배합이 생기기가 쉽지 않다. 보다시피, 그 로드들(70)의 하단부는 디스크(71)에서 결합되고 그 상단부들은 용접등에 의해 배출관(36)에 부착될 수 있다. 그 로드들의 중간에서 한군데나 여러군데에 1개이상의 원추형링들(72)을 설치해서 보강할 수도 있다.

제6,7도에는 거품 증진 용기가 다공성(75)형태인 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 그 컵(75)은 측벽 부위(76), 바닥(77), 및 나팔관형 림 부위(78)(이것은 선택적임)로 구성될 수 있는데, 그 모든 것들은 백금 합금으로 제작되는 것이 바람직하다. 그 컵의 측벽과 바닥에는 용융 물질이 통과할 수 있는 구멍들이 여러개 있다. 그 구멍들의 개수와 크기는 특정의 경우에 필요한 영향에 따라 상당히 가변적일 수 있다. 구멍들의 직경은 0.5-3cm 범위에 있는 것이 통상 적절함이 발견되었고, 그 개수는 컵의 구조적 강도를 과도하게 감소시키지만 않으면 최대화된다. 똑같은 크기의 구멍들을 이용할지라도, 꼭대기 근처에는 더큰 구멍들을 제공해서 유량이 높을 때 어떤 과잉 유동도 컵의 림을 넘치기 보다는 그 대형 구멍들을 통과하도록 하는 것이 바람직하다. 제6,7도의 컵은 상기 실시예들과 마찬가지로 배출관(36)에 매달릴 수 있지만, 유동 향상 장치가 배출관(36)에서 독립적인 지지 아암(80)에 장착되고 진공 정련 용기(12)의 외부까지 바람직하게 뻗어서 그 장치를 조정하고 교환할 수 있게하는 다른 지지 배열이 도시되어 있다. 정련 용기의 고온 환경에서 거의 수평거리를 따라 구조적 강성을 제공할려면, 물과 같은 냉각수를 순환시켜서 그 지지 아암(80)을 냉각하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제6,7도의 아암(80)은 동축 냉매 도관들(81,82)을 포함한다.

컵(75)자체를 단단하게 지지하기 위해, 도시된 실시예는 도관 루우프(83)를 포함하는데, 그 루우프(83)를 통해 냉매가 순환하고 그 내부에 컵(75)을 놓는다. 보다시피, 그 루우프(83)는 내측 아암 냉매 도관(81)의 연장부를 구성하고 외측 이암 냉매 도관(81)에 연결된다. 따라서, 냉매는 도관(81)으로부터 루우프(83)를 거쳐 도관(82)으로 순환한다. 물론 그 유동 방향은 반대일 수도 있다. 그런 냉각작용 때문에, 도관들(81,82)과 루우프(83)를 백금으로 만들 필요는 없지만, 스테인레스 강등으로 만들 수는 있다. 냉각된 지지 아암(80)이 정련 용기의 내부에 미치는 냉각 효과를 줄이기 위해, 제6,7도에서 보다시피 그 아암에 내화 관(84)같은 절연 커버를 설치할 수 있다. 그 루우프(83)에 용접되고 백금 합금관들로 구성되어 측벽을 뻗어내려가 컵밑까지 뻗어있는 보강재들(85)에 의해 그 컵(75)에 구조적 강도를 더 제공할 수도 있다. 컵의 모양은 제6,7도와 같은 절두원추형 실시예와는 상당히 다를 수도 있다는 것을 알아야 한다. 특히, 수평으로 타원형인 컵들이 제한된 크기의 입구를 통해 용기안으로 들어갈 수 있는 컵의 용적을 증가시키기에 유리할 수도 있다. 아암(80)은 용기의 측면에 있는 구멍을 통해 수평으로 뻗을 수도 있고, 또는 용기의 꼭대기를 통해 수직으로 뻗도록 휘어질 수도 있다. 아암의 용기 벽을 통과해서 거품 증진 장치의 위치를 조정할 수 있으면서 기밀 밀봉작용을 하는 장소에 회전 연결부를 마련할 수 있다.

본 발명의 어떤 실시예에서도, 유량이 지나치면 거품 증진 장치의 용량을 초과할 수 있다. 그런 경우에는 2단계 거품 증진 장치를 마련하는 것이 바람직할 수 있다. 다시 말해서, 그 흐름이 제1거품 증진장치를 통과한 후 원하는 정도까지 발포되지 않으면, 제1장치에서 부분적으로 발포된 흐름을 받아들이도록 위치한 1개이상의 추가 거품 증진 장치들로 보내질 수 있다. 2차 장치들은 제1장치와 거의 같은 디자인일 수 있고 서로 다른 디자인들의 조합을 채택할 수도 있다. 일반적으로, 2차 단계들 각자는 그 전 단계보다 더 큰 것이 바람직하다. 제8도에는 2단 장치가 실례로 도시되어 있는데, 거기서 제1보울(90)은 제2보울(91)위에 지지되어 있고, 그들 둘다 배출관(36)의 출구와 수직으로 정렬되어 용융 물질의 유입 흐름을 받아들이도록 장착되어 있다. 보울(90)을 넘쳐흐르거나 그 보울(90)에서 불충분하게 처리된 물질은, 그 흐름을 다시 지연하고 분류하며 두께를 얇게하는 보울(91)로 들어간다. 2단 장치가 가장 적당해 보이지만, 특정 조건하에 필요한 정도의 기포를 형성할 필요가 있으면 3단 이상의 장치가 필요할 수도 있다. 제8도에 도시된 보울들(90,91)을 지지하는 구조물은 단지 바람직한 실례일 뿐이다. 다른 형태의 구조물도 가능함을 알아야 한다. 여러개의 관들(92)이 윗쪽 보울(90)을 지지하고 또다른 관들(93)이 아랫쪽 보울(91)을 지지한다. 양쪽관들 모두링(4)까지 뻗어올라가 부착될 수 있고, 이어서 그 링(94)은 보다시피 배출관(36)에 지탱되어 있거나 제6,7도의 측방 연장 아암에 매달려 있을 수 있다. 제8도의 실시예에서, 그 관들(92)은 보울(90)밑에서 안쪽으로 꺾여져서 보울(90)에 추가 지지부를 제공하고 아랫쪽 보울(91)을 통해 바닥 지지링(95)에 부착되어 있는 관들(93)과 연결되기 때문에 그 구조물에 강성을 더 제공하게 된다. 보울(91)의 림은 임의적인 특성으로서 관(96)으로 보강된다.

흐름의 두께를 감소시켜서 모든 부위들을 진공의 영향에 노출시키기 위해 그 흐름을 분류시키는 것이 상기 실시예들 각자의 특징이다. 분류하지 않고 그 흐름을 넓게 퍼지게 해서 두께를 얇게할 수도 있다. 이 방법이 제9-12도들의 실시예에 도시되어 있다. 낙하하는 액체 흐름은 표면장력의 영향으로 원통형 형상을 취하는데, 이는 그 형상의 표면적인 최소이기 때문이다. 불행히도, 그 형상은 그 흐름을 진공 발포시키는데 가장 적합치 않다. 그 흐름의 모양을 어떻게 변형시키더라도 단위 체적당 표면적을 크게하는 것이 유리할 것이다. 따라서, 그 흐름의 두께를 얇게하여 발포능력을 향상시키는 한가지 방법은 비원통형 유입구(예컨대, 슬롯)등에 의해서 비원통형 흐름 형상을 제공하는 것이다. 흐름의 형상을 변화시키는 고형체를 유동로에 설치하는 것 역시 유리한 방법이고 그 유동 속도를 감소시킨다는 추가 잇점을 갖기 때문에, 상부공간에 잔류하는 시간이 더 커진다. 따라서, 바람직한 흐름 변형 형상들은 역시 실질적인 지연 작용을 하는 형상들이다. 최대 지연작용은 수평면들로 달성될 수 있는데, 그런 타입의 간단한 실시예가 제9도에 도시되어 있다.

제9도에 도시된 고체 쟁반(100)은 대략 원형이고 여러개의 브래킷들(101)에 의해 배출관(36)밑으로 수평으로 지지된다. 그 쟁반은 혹은 측방 연장 지지 아암에 의해 받쳐질 수도 있다. 배출관(36)에서 흘러나오는 용융물질은 그 쟁반(100)위에서 퍼져서, 그 쟁반 위에서 잠시 머무르면서 두께가 얇아지고, 쟁반 가장자리를 대략 환형으로 넘쳐 흘러서 그 표면적이 원래의 흐름보다 상당히 커진다. 쟁반위에서 더 많은 양의 물질을 머물게 하고 싶으면 쟁반의 가장자리 부분에 상향 돌출부를 만들수도 있다. 그 가장자리 부분들은 또한 쟁반에서 흘러내리는 흐름을 분류하기 위해 노치될 수도 있다.

제9도 실시예의 변형이 제10도인데, 거기서는 퍼뜨리는 장치가 수평이 아니라 대략 수평 크기들을 갖는다. 쟁반대신에, 윗쪽으로 뾰족한 원추형 부재(105)를 마련해서 브래킷들(106)를 배출관(36)에 매달아 놓았다. 반구형, 쐐기형, 사면체같은 각종 다른 형상들도 그 흐름을 퍼뜨리는데 사용할 수 있음을 알아야 한다.

제11,12도의 실시예들에게는, 그 흐름을 어느정도 퍼뜨릴 수도 있지만, 주요 효과는 유동로를 길게해서 용융물이 상부공간의 저압에 노출되는 시간을 길게 하는데 있다. 이 실시예는 수직 유동로에서 낙하하는 흐름을 좀더 비스듬한 유동로로 전환시키는 수단을 필요로 한다. 비교적 간단한 유동 전환 수단의 실례가 제11,12도에 도시되어 있는 홈통(110)이다. 그 흠통(110)은 정련용기(12)의 상부공간내에 수평에서 약간 기울어지게 지지되어 있고, 유입 흐름이 그 홈통의 상단부에 부딪쳐서 하단부로 흘러간다. 수평으로 기다란 홈통에 강성을 주기위해 냉각 수단을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 그 홈통에 머리핀같은 모양의 냉매(물이 바람직함)순환 도관(111)을 설치할 수 있다. 그 냉매 도관 역시 홈통의 지지 아암 역할을 할 수 있다. 그 도관(111)은 스테인레스 강등으로 제조될 수 있다. 정련기에서 냉각 도관(111)까지 열 손실을 줄이기 위해, 내화재(112)로 그 도관을 감쌀 수 있다. 그 내화재(112)는 백금 합금 커버(113)로 감싸져서 유동 용융유리에 내구성을 주도록 되어 있는 것이 바람직하다. 제12도에서 보다시피, 홈통의 윗면은 그 길이를 따라 유동을 안내하는 것을 돕기 위해 오목한 형상을 가질 수 있다. 비록 유동로가 주로 홈통의 길이를 따라 있도록 하였어도, 유량이 많을때는 홈통의 양측면으로 다소간의 물질이 넘쳐 흐를 수 있다. 그 홈통(110)은 선형으로 도시되어 있지만, 유동 전환 수단은 구부러지거나 만곡될 수도 있음을 알아야 한다. 용융물 흐름은 하나의 유동 전환기에서 다른 전화기로 흘러서, 상부 공간내에 잔류하는 시간을 더 늘리는 것이 역시 바람직하다.

Claims (10)

1. 유리질 물질등의 용융물을 생산하는 단계와, 적어도 그 용융물의 일부분을 발포시키기에 충분한 아대기압으로 유지되는 융용물 체적위의 공간으로 그 용융물의 흐름을 유도하는 단계로 구성되는 유리질 물질등의 용융 및 정련방법에 있어서; 상기 공간을 통과하는 통로중 적어도 일부분을 따라서 단일 원통형 이외의 형상으로 상기 공간을 통해 지나가는 흐름을 제공하여 그 흐름을 상기 아대기압에 더 오래 노출시키는 것을 특징으로 하는 유리질 물질의 용융 및 정련 방법.
2. 제1항에 있어서, 여러개의 흐름이 적어도 상기 공간의 일부분을 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 흐름이 상기 공간에 들어갈 때 유입 오리피스의 형태에 의해 그 흐름에 비원통형 형상이 부여되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 흐름이 상기 공간에 들어간후 그 공간내에 고체 부재와 접촉함으로써 그 흐름이 재성형되어 분류되고, 유동 속도가 지연되며, 두께가 얇아지거나, 흐름의 유동로가 확장되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 정련된 용융 물질 량을 보유하기에 적합한 용기로서, 그 안에 상기 용융 물질 위로 상부 공간이 있으며 그 상부 공간내에 아대기압을 부과하기에 적합한 상기 용기와; 상기 용기의 상부 공간 부위로 추가 용융물의 흐름을 들여보내는 유입구; 구성되는 용융 유리등의 정련장치에 있어서; 상기 유입구와 연결되어서 단일 원통형 이외의 형상으로 상기 흐름중 적어도 일부분을 상기 상부 공간에 제공하는 흐름 성형 수단(36)을 특징으로 하는 용융 유리 정련 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 흐름 성형 수단이 상기 유입구중의 일부분(62,63;65;67;70,71;75)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제5항에 있어서, 흐름 성형 수단(90,91;100;105)이 상기 유입구 밑으로 상부공간내에 지지되는 면을 적어도 하나 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제5-7항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름 성형 수단이 격자나 그물(67)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제5-7항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름 성형 수단(75;90,91)이 여러개의 오리피스들을 갖는 용기인 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제5-7항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름 성형 수단이 예를 들어 수평으로 뻗어있는 홈통처럼, 유도로내에 거의 수평 요소를 갖는 면(100,101)을 제공하도록 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.

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