KR100523202B1 - 고온 용융물용 혼합기 - Google Patents

Abstract

기포의 발생을 방지하면서 고온 용융물 (M) 용 유동 경로 (12) 를 형성하는 좌측 및 우측 벽 (12a, 12b) 의 부식을 방지하고, 또한 고온 용융물을 균질화시키는 혼합 장치에 있어서, 상기 유동 경로 (12) 에는 복수의 혼합 장치 (11) 가 위치되며, 짝수개의 쌍의 혼합 장치 (11) 가 상기 유동 경로 (12) 의 길이방향에서 중심선에 대해 대칭으로 배치되고, 좌측 벽 또는 우측 벽과 혼합 장치 (14) 의 외주 모서리 사이의 거리 (S) 는 좌측 및 우측 벽 (12a, 12b) 사이의 거리 (W) 의 0.04 - 0.1 이다.

Description

고온 용융물용 혼합기{A MIXING APPARATUS FOR A MOLTEN SUBSTANCE OF HIGH TEMPERATURE}

본 발명은, 기포 발생을 억제시키면서 좌우측 벽에 의해 한정된 유동 경로에서 유동하는 용융 유리와 같은 고온 용융물을 균질화하도록 혼합하기 위한 고온 용융물용 혼합기에 관한 것이다.

또한 본 발명은, 혼합용 날개 (mixing blade) 와 기어 박스를 갖는 회전축을 지지하기 위한 베어링 부재에 윤활제를 공급하기 위한 윤활제 공급 수단을 갖는 혼합기에 관한 것이다.

성형 작업 전에 유리 조성물을 균질화하거나 균일한 온도를 제공하기 위하여 유동 경로에 혼합기를 배치함으로써 노로부터 제조된 용융물의 혼합이 실행된다. 이러한 혼합기로서, 예컨대, 일본 특개평 JP-A-59-130524호는 반경방향으로 신장하는 혼합용 날개를 갖는 회전축이 제공된 복수의 혼합 장치가 용융 유리용 유동 경로에 나란히 배치된 혼합기를 개시하고 있다. 특히, 짝수개의 쌍의 혼합 장치가 유동 경로를 따라 중심 라인에 대해 대칭적으로 배치되어 인접한 혼합 장치의 혼합용 날개가 사실상 맞물림 상태로 회전함으로써 용융 유리와 같은 고온 용융물이 혼합될 수 있다.

종래 혼합 장치 (1) 의 예가 도 13 에 도시되어 있는 바, 도 13a 는 평면도이며, 도 13b 는 도 13a의 화살표 x 방향으로부터 나타낸 도면이다. 도면들에 도시된 바와 같이, 각각의 혼합용 날개 (2) 는, 혼합용 날개 (2) 의 회전에 의해 형성된 원의 접선 방향 (A) 에 대해 기울어져 있고, 이 혼합용 날개 (2) 는 회전 방향의 전방부로부터 회전 방향의 후방부까지 상방으로 경사진 작용면 (2a) 및 회전 방향의 전방으로부터 후방으로 기울어진 하방으로 경사진 작용면 (2b) 을 갖는다. 또한, 혼합 장치 (1) 의 회전축 (3) 과 작용면 (2a) 사이의 교차각 () 은 45이다. 도 13b 의 화살표 x 에서 볼 때 혼합용 날개 (2) 의 모서리면의 형상은 장사방형 (rhomboid shape) 이다.

종래의 혼합기에서, 고온 용융물용 유동 경로 (4) 를 형성하기 위한 좌우측 벽 (4a, 4a) 중 어느 하나와 혼합용 날개 (2) 의 외주 모서리 (2b) 사이의 틈 (t) 은 1.27-2.54cm로 결정된다. 하지만, 틈 (t) 이 너무 좁고, 좌우 측벽 (4a, 4a) 을 형성하는 벽돌이 고온 용융물의 유동으로 인해 부식됨으로써 부식된 벽돌 성분이 고온 용융물내에 들어가서 고온 융융물로부터 제조된 유리 제품의 품질을 저하시킨다. 또한, 날개의 혼합 작용으로 인해 용융물의 표면에 큰 동요가 발생하고, 기포가 용유물내에 포함되기 쉬워 결함있는 제품의 비율이 증가한다.

또한, 약 45의 교차각 () 을 이루도록 배치된 혼합용 날개 (2) 를 갖는 혼합 장치는 고온 용융물을 상방 또는 하방으로 이동시키기 위한 펌핑 성능을 획득하기에 불충분하고, 또한 용융물내에 기포가 포함되는 것을 방지하기에도 불충분하다.

일본 특개평 JP-A-59-130524 에 개시된 혼합 장치에서, 각각의 혼합 장치의 혼합용 날개를 갖는 회전축의 하부가 용융 유리용 유동 경로내로 신장하고, 그의 상부는 베어링 부재에 의해 지지되며, 각각의 회전축의 상단은 다른 기어휠과 결합된 기어휠에 장착된다. 평행하게 배치된 회전축들 중의 하나가 모터류에 의해 회전될 때, 회전축들은 인접한 회전축이 상호 역방향에서 교대로 또는 동시에 구동되는 방식으로 결합된 기어휠에 의해 회전된다.

본 발명의 제 1 목적은 유동 경로를 제공하기 위한 좌우 측벽을 형성하는 벽돌의 부식을 방지함으로써 유리 제품의 품질을 향상시키고 기포가 혼합되지 않도록 하면서 고온 용융물을 충분히 균질화할 수 있는 고온 용융물용 혼합 장치를 제공하는 것이다.

종래의 혼합기에서, 그리스 (grease) 와 같은 윤활제가 베어링 부재와 그 내부에 관련 기어휠을 수용하는 기어 박스에 채워진다. 용융 유리용 유동 경로의 상부 공간의 온도가, 예컨대 약 150℃까지 상승될 수 있으므로, 윤활제가 응고되거나 그 성능이 저하되고, 또는 축 시일부 (오일 시일) 가 저하되어 윤활제의 누출을 야기한다. 따라서, 수동으로 오일을 자주 공급할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 제 2 목적은 베어링 부재와 기어 박스에 자동으로 윤활제의 공급을 실행할 수 있는 고온 용융물용 유동 경로에 배치된 혼합기를 제공하는 것이다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위하여, 좌우측 벽에 의해 형성된, 용융물을 통과시키기 위한 유동 경로의 고온 용융물을 혼합하기 위한 복수의 혼합 장치를 구비한 고온 용융물용 혼합기가 제공되고, 복수의 혼합 장치는 유동 경로를 가로질러 나란히 배치되고, 또한 인접한 혼합 장치의 혼합용 날개는 사실상 상호 맞물림 상태로 회전되고, 상기 혼합 장치는 좌측 또는 우측 벽과 혼합용 날개의 외주 모서리 사이의 틈이 좌측 및 우측 벽 사이의 거리의 0.04 - 0.1배가 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 기술된 구성에 따라, 좌측 벽 또는 우측 벽과 혼합용 날개의 외주 모서리 사이의 틈은 좌측과 우측 벽 사이의 거리의 0.04배 이상이므로 좌측 및 우측 벽의 부식이 방지되어 유리 제품에 대한 역효과를 최소화하고, 혼합용 날개의 혼합 성능으로 인한 용융물의 표면 동요가 방지됨으로써 기포가 용융물과 혼합되는것을 방지한다. 또한, 좌측 벽 또는 우측 벽과 혼합용 날개의 외주 모서리 사이의 틈은 좌측과 우측 벽 사이의 거리의 0.1배 이하일 수 있어, 고온 용융물의 비균질화된 부분이 통과하는 것을 방지할 수 있으며, 충분한 혼합 성능이 제공되어 바람직한 균질화를 획득할 수 있다.

상기 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 고온 용융물을 혼합하기 위한 혼합 장치는, 짝수 개의 쌍의 혼합 장치가 용융물을 위한 유동 경로를 형성하기 위한 좌측 및 우측 벽 사이의 중심선에 대해 대칭으로 배치된다.

또한, 각각의 혼합용 날개는 날개의 회전 원에 대해 접선 방향으로 날개를 볼 때 그 단면이 웨지형상이며, 여기에 이 날개의 회전 방향에 대해 전방으로부터 후방까지 상방으로 경사진 작용면이 형성되어 있다.

상방으로 경사진 작용면이 형성된 웨지형상을 갖는 혼합용 날개를 사용해서, 용융물을 상방으로 이동시키는 펌핑 성능이 획득가능하다. 웨지형상의 혼합용 날개는 혼합용 날개의 후방면에서 발생될 수 있는 맴돌이 기류를 감소시킴으로써 혼합 성능이 향상될 수 있으며, 기포의 발생은 감소될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 각각의 혼합용 날개는 작용면과 혼합 장치의 각각에 제공된 회전축 사이에서 55 - 80°의 교차각을 갖는다.

또한, 55 - 80°의 교차각은 용융물에 대한 펌핑 성능을 향상시킬 수 있음으로써 용융물의 충분한 균질화가 획득될 수 있다.

또한, 각각의 혼합용 날개의 직경은 좌측과 우측 벽 사이의 거리의 40%이하이다.

전술한 바와 같은 구성의 혼합용 날개는 혼합용 날개에 의한 혼합 성능으로 인해 용융물 표면의 동요를 최소화하고 기포의 발생을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 전술한 제 2 목적을 달성하기 위하여, 용융물을 통과시키기 위한 유동 경로에 위치된 복수의 혼합 장치를 구비한 고온 용융물용 혼합 장치가 제공되며, 각각의 혼합 장치는 외주면이 하부에 형성된 회전축을 갖고, 상기 외주면에는 고온 용융물을 혼합하기 위한 혼합용 날개가 장착되어 있고; 회전축의 상부는 수직방향으로 이격된 복수의 베어링 부재에 의해 지지되며, 회전축의 상단이 기어 박스내에 삽입되며; 수직방향으로 이격된 베어링 부재 사이에는 슬리브가 회전축을 감싸면서 위치되고: 하부 베어링 부재로부터 슬리브, 상부 베어링 부재 및 기어 박스를 통해 하부 베어링 부재까지 윤활제를 순환시키기 위해 윤활제 순환 통로가 형성되어 있고, 윤활제 순환 통로를 통해 윤활제를 순환시키기 위한 펌프가 제공되어 있다.

전술한 본 발명에 따라, 윤활제는 펌프에 의해 윤활제 순환 통로를 통해 순환됨으로써 윤활제가 항상 베어링 부재와 기어 박스에 제공될 수 있고, 이에 따라 베어링 부재 또는 기어 박스의 마모 또는 연소 위험이 용융물의 유동 경로의 상부가 고온인 경우에도 방지될 수 있고, 장기간의 연속적 작동이 실행될 수 있다.

윤활제 순환 통로를 통한 윤활제의 유동 방향이 전술한 방향으로만 제한되는 것이 아니라, 역방향으로도 가능하도록 되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 수냉식 자켓이 슬리브의 외주를 둘러싸도록 위치된다. 이러한 실시예에 따라, 베어링 부재가 수냉 자켓에 의해 냉각됨으로써, 베어링 부재에 제공된 윤활제용 축 시일부의 성능 저하가 방지될 수 있다.

또한, 윤활제가 적절한 온도에서 유지될 수 있는데, 그 이유는 슬리브를 통과할 때 윤활제가 수냉 자켓에 의해 냉각될 수 있기 때문이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 하부 베어링 부재에는 2개의 수직방향으로 이격된 축 시일부가 제공되어 윤활제 순환 통로의 축방향 단부를 시일하고, 2개의 축 시일부 사이에 형성된 공간을 소통하는 배출구가 형성되어 있어 상부 축 시일부로부터 누출하는 윤활제가 배출될 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 따라, 윤활제의 응고화 또는 시일부의 성능 저하로 인해 야기될 수 있는 유동 경로에서의 압력 증가로 인해 윤활제가 축 시일부로부터 누출할 때, 누출된 윤활제가 상부 축 시일부와 하부 축 시일부 사이의 공간내로 들어가서 배출구를 통해 배출된다. 따라서, 윤활제가 고온 용융물과 혼합되지 않는다. 또한, 축 시일부의 성능저하 정도는 배출구로부터 누출하는 윤활제의 양을 검출함으로써 판단될 수 있으며, 보수 시기를 알 수 있다.

본 발명에 따른 고온 용융물용 혼합기의 바람직한 실시예가 도면을 참조로 기술될 것이다.

도 1 내지 도 5 는 본 발명의 혼합 장치의 제 1 실시예를 나타낸다. 고온 용융물 (M) 이 도 1 에서 지면을 들어가는 방향으로 좌측 및 우측 벽 (12a, 12b) 과 바닥벽 (12c) 에 의해 둘러싸인 유동 경로 (12) 를 통과한다. 도 2 에서, 용융물 (M) 은 화살표 (F) 방향에서 유동 경로 (12) 를 통과한다.

본 실시예의 혼합기에는 유동 경로 (12) 의 폭 방향에서 유동 경로를 가로질러 나란히 배열된 4개의 혼합 장치 (11) 가 제공된다. 각각의 혼합 장치 (11) 는 회전축 (13) 을 갖는다. 회전축 (13) 상에서, 날개 장치 (14U) 의 복수의 단(예컨대 도 1 에서 4개의 단)이 수직방향에서 동일한 간격으로 배치되어 있으며, 각각의 날개 장치 (14U) 는 반경방향으로 신장하는 복수(도 1 에서 4개)의 혼합용 날개 (14) 를 구비한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 수직방향으로 인접한 날개 장치 (14U) 는 회전축 (13) 에 장착된 혼합용 날개 (14) 의 위상에 관해 45°의 차를 갖는다.

그의 회전축 (13) 상에 날개 장치 (14U) 를 각각 갖는 혼합 장치 (11) 에 대해, 짝수개의 쌍의 혼합 장치 (11) (도 2 에서는 2쌍) 가 도 1 에 도시된 유동 경로 (12) 를 위해 좌측 및 우측 벽 사이의 중심선 (C) 에 대해 대칭으로 배치되어, 인접한 혼합 장치 (11) 의 혼합용 날개 (14) 가 사실상 상호 맞물린 상태에서 상호 역방향으로 회전하게 된다. 사실상 상호 맞물림 상태에서의 인접한 혼합 장치 (11) 의 혼합용 날개 (14) 의 회전이 의미하는 것은 혼합 장치의 혼합용 날개가 그와 맞물린 또 다른 혼합 장치의 인접한 혼합 날개들 사이에 있으므로 혼합 날개의 자유단과 다른 혼합 장치와의 간섭을 야기하지 않는다는 것을 나타낸다. 사실상 상호 맞물린 상태에서 짝수개의 쌍의 혼합 장치 (11) 의 회전은 고온 용융물 (M) 이 혼합용 날개 (14, 14) 사이의 공간을 자유롭게 통과하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

수직방향의 복수의 단에서 회전축 (13) 의 각각에 날개 장치 (14U) 를 제공함으로써 유동 경로 (12) 의 깊이에 상응할 수 있다. 즉, 유동 경로 (12) 의 깊이의 방향에서 각각의 위치의 혼합 기능의 균일성은 임의의 위상 차를 갖도록 수직방향으로 인접한 날개 장치 (14U) 의 혼합용 날개를 제공함으로써 확보된다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 각각의 회전축 (13) 에는 기어 휠 (16) 이 제공된다. 피동 스프라킷 휠 (17) 은 회전축 (13) (예컨대, 도 5 의 좌측단 위치에 있는 회전축 (13)) 에 장착된다. 구동 체인 (20) 이 피동 스프라킷 (17) 과, 모터 (18) 의 구동축에 장착된 구동 스프라킷 휠 (19) 주위에 감긴다.

도 3a 에서, 각각의 혼합용 날개 (14) 는, 날개의 회전 원에 대해 접선방향 (A) 으로부터 관찰된 단면에서, 회전 방향의 전방부로부터 후방부까지 상방으로 기울어지는 작용면 (14a) 을 갖는다. 하부면 (14b) 은 사실상 수평방향에서 작용면 (14a) 의 하단으로부터 신장되고, 후방면 (14c) 은 작용면 (14a) 과 하부면 (14b) 을 연결하도록 제공된다. 작용면 (14a) 과 하부면 (14b) 은 혼합용 날개 (14) 의 웨지형상을 형성한다.

각각의 혼합용 날개 (14) 가 회전되어 작용면 (14a) 이 항상 혼합용 날개 (14) 의 회전 방향을 마주하기 때문에, 상방 펌핑 작용이 화살표 (U) 에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 작용면 (14a) 으로 인해 고온의 용융물 (M) 에 제공된다. 이 경우에, 작용면 (14a) 과 혼합 장치 (11) 의 회전축 (13) 의 축방향 중심 사이의 교차각 () 은 55내지 80인 것이 바람직하다. 이러한 범위내에서 교차각 () 을 결정함으로써, 전술한 펌핑 작용 및 이 펌핑 작용에 의해 야기된 혼합 성능이 효율적으로 제공될 수 있다. 교차각 () 이 상기 범위 보다 더 크거나 작을 때 혼합 성능이 감소될 수 있다.

전술한 바와 같이, 측면으로 인접한 혼합 장치 (11) 의 혼합용 날개 (14) 는 상호 역방향으로 회전되고, 각각의 작용면 (14a) 은 혼합용 날개 (14) 의 회전 원에 대해 접선 방향 (A) 에서 전방부를 마주보도록 결정된다. 따라서, 동일한 상부 펌핑 작동이 고온의 용융물 (M) 상에 작용한다.

본 발명의 가장 큰 특징은 유동 경로 (12) 용 좌측 벽 (12a) 또는 우측 벽 (12b) 과 혼합 날개 (14) 의 외주 모서리 사이의 틈 (s) 이 좌측 및 우측 벽 (12a, 12b) 사이의 거리 (W) 의 0.04 -0.1배가 되도록 결정된다는 점이다. 틈 (s) 이 이러한 범위 보다 작을 때, 좌측과 우측 벽 (12a, 12b) 을 구성하는 벽돌이 고온 용융물 (M) 의 유동 (F) 과 용융물 (M) 에 대한 혼합 성능으로 인해 부식된다. 부식된 벽돌의 임의의 성분이 용융물 (M) 과 혼합될 때, 용융물 (M) 로 제조된 유리 제품의 품질이 저하된다. 또한, 기포가 침투함으로써 혼합 성능으로 인한 용융물의 표면 외란이 야기된다. 한편, 틈 (s) 이 상기 범위보다 더 클 때, 혼합용 날개 (14) 의 외주 가장자리와 좌측 벽 (12a) 또는 우측 벽 (12b) 사이에서 자유롭게 통과하는 용융물 (M) 의 양이 증가됨으로써, 혼합용 날개 (14) 의 혼합 성능이 감소되고, 용융물의 균일성이 감소된다.

임의의 혼합용 날개 (14) 의 직경 (L) 이 좌측 및 우측 벽 (12a, 12b) 사이의 거리 (W) 의 40%이하인 것이 바람직하다. 혼합용 날개 (14) 의 직경 (L) 이 이러한 값보다 더 클 때, 용융물의 표면의 상당한 동요로 인해 기포가 침투하기 쉽다. 또한, 인접한 혼합용 유니트 (11) 의 혼합용 날개의 중첩부 (OL) 가 임의의 혼합 날개 (14) 의 직경 (L) 의 약 20% 이다.

따라서, 용융 유리와 같은 고온 용융물 (M) 이 유동로 (12) 에 배치된 혼합기를 통과할 때, 회전하는 혼합용 날개 (14) 의 작용면 (14a) 이 상방 펌핑 성능을 제공하여 고온 용융물 (M) 이 효과적으로 혼합되고, 균질화된다.

이 경우에, 유동 경로 (12) 용 좌측 벽 (12a) 또는 우측 벽 (12b) 과 임의의 혼합용 날개 (14) 의 외부 가장자리 사이의 틈 (s) 이 좌측 및 우측 벽 (12a, 12b) 사이의 거리 (W) 의 0.04 - 0.1배가 되기 때문에, 좌측과 우측 벽 (12a, 12b) 의 부식이 감소될 수 있으며; 기포의 혼합이 방지되고, 혼합 성능이 저하되지 않으면서 용융물의 표면 외란이 억제될 수 있다.

그 결과로, 충분히 균질화되고 기포의 혼합이 최소화된 용융 유리와 같은 고온 용융물 (M) 이 획득될 수 있고, 고온 용융물로 제조된 유리 제품의 품질 또는 생산량이 향상될 수 있다.

도 6 내지 도 12 는 본 발명에 따른 고온 용융물용 혼합기의 또 다른 실시예를 나타낸다.

혼합기는 고온 용융물용 유동 경로에 위치된 복수의 혼합 장치 (23) 를 갖는다. 각각의 혼합 장치 (23) 는 그 외주에 복수의 혼합용 날개 (25) 가 장착된 하부와, 복수의 수직방향으로 이격된 베어링 부재 (28, 29) 와 기어 박스 (27a) 내에 삽입된 상부 모서리에 의해 지지된 상부를 갖는 회전축 (24) 및, 회전축 (24) 을 둘러싸도록 수직방향으로 이격된 베어링 부재들 (28, 29) 사이에 위치된 슬리브 (122) 를 갖는다. 혼합기에는 윤활제를 하부 베어링 부재 (29) 를 통해 슬리브 (122), 상부 베어링 부재 (29) 및 기어 박스 (27a) 를 통과하도록 순환시킨 후 다시 이 윤활제를 하부 베어링 부재 (29) 쪽으로 복귀시키기 위한 윤활제 순환 수단 (FM), 및 윤활제 순환 수단 (FM) 을 통해 윤활제를 순환시키기 위한 펌프 (127) 를 갖는다.

도 8 에서, 용융 유리와 같은 고온 용융물은 도 8 에 지정된 지면의 전방표면측으로부터 지면의 후방표면측까지 좌측 및 우측 벽 (22a, 22b) 과 바닥 벽 (22c) 에 의해 형성된 유동 경로를 통과한다. 혼합기는 회전축 (24), 및 수직방향 4개의 단에서 회전축 (24) 의 하부 외주상으로 장착된 혼합용 날개 (25) 를 각각 갖는다. 짝수개의 혼합용 장치 (23) 가 유동 경로 (22) 의 폭 방향으로 배치되어 있다 (본 실시예에서, 4개의 혼합 장치 (23) 는 유동 경로 (22) 의 폭 방향에서 나란히 위치되어 있다).

도 8 및 도 9 에 대해 언급하면, 회전축 (4) 상의 임의의 단의 혼합용 날개 (25) 는 축의 축방향 중심으로부터 반경방향으로 신장하는 4개의 혼합용 날개를 갖는다. 혼합 장치 (23) 는 유동 경로 (22) 의 좌우측의 중심선에 대해 대칭으로 배치되어 있으며, 측면으로 인접한 혼합 장치 (23) 의 혼합용 날개 (25, 25) 는 사실상 맞물린 상태에서 상호 반대방향으로 회전하게 된다. 사실상 맞물린 상태에서 측면으로 인접한 혼합 장치 (23) 의 혼합용 날개 (25) 가 회전한다는 것은 혼합 장치의 혼합용 날개가 여기에 측면으로 인접한 또 다른 혼합 장치 (23) 의 혼합용 날개 (25) 로부터 회전 방향에서 상이한 위상차를 갖고, 또한 인접한 혼합 장치 (23) 의 혼합용 날개들 (25) 이 선행 혼합 장치 (23) 의 혼합용 날개 (25) 가 후속 혼합 장치의 인접한 혼합용 날개 (25) 사이에 있는 상태에서 회전된다는 것을 의미한다. 상기의 사실상 맞물린 상태에서 짝수 쌍의 혼합 장치 (23) 의 회전은 고온 용융물 (M) 이 측면으로 인접한 혼합용 날개 (25, 25) 를 자유롭게 통과하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

동일한 회전축 (24) 상의 수직방향으로 인접한 혼합용 날개 (25) 에 대해, 회전축 (24) 상의 임의의 단에서의 혼합용 날개 (25) 의 위상은 동일한 회전축 (24) 상의 혼합용 날개 (25) 의 수직방향으로 인접한 단의 위상으로부터 45°정도 이동되어 있음으로써, 일정한 혼합력이 유동 경로 (22) 의 깊이 방향으로 제공된다. 도 9 에서, 화살표 (F) 는 용융물 (M) 의 통과 방향을 나타낸다. 도 9 에 도시된 유동 경로에서 혼합용 장치 (23) 의 배치는 도 2 의 것과 유사하다.

깔대기형 오일 팬 (134) 이 유동 경로 (22) 로부터 노출된 부분에서 회전축 (24) 상에 위치되어 축 시일부로부터 누출하는 그리스와 같은 윤활제가 회전축 (24) 을 따라 유동 경로 (22) 내로 들어가는 것이 방지된다. 또한 회전축 (24) 의 상부 모서리는 기계장치 프레임 (26) 에 장착된 지지 케이싱 (27) 에 의해 수용되고 또한 지지된다.

또한 도 6 에 대해 언급하면, 회전축 (24) 의 각각의 상부는 지지 케이싱 (27) 내에 수용되는 상부 베어링 부재 (28) 와 하부 베어링 부재 (29) 에 의해 지지된다. 베어링 부재 (28, 29) 는 윤활제를 수직방향으로 통과시키는 형태의 볼 베어링이다. 슬리브 (122) 는 상부와 하부 베어링 부재 (28, 29) 사이에 위치되어 회전축 (24) 을 둘러싼다. 슬리브 (122) 의 내부는 윤활제 유동 챔버 (RO) 를 제공한다.

지지 케이싱 (27) 의 하부는 슬리브 (122) 의 외주를 감싸고 있는 수냉식 자켓 (27b) 을 형성하고, 수냉 자켓 (27b) 의 내부는 수냉 챔버 (RW) 를 제공한다. 수냉 자켓 (27b) 은 냉각수 공급관 (135) 과 냉각수 배출관 (136) 에 장착된다.

지지 케이싱 (27) 의 상부에는 기어 박스 (27a) 가 있다. 각각의 회전축 (24) 의 상부 모서리부가 상부 베어리 부재 (28) 로부터 기어 박스 (27a) 쪽으로 돌출되어, 기어휠 (111) 에 장착된다. 기어휠 (111) 은 또 다른 기어휠 (111) 또는 인접한 회전축 (24) 또는 회전축 (24) 에 장착된 기어휠 (111) 과 맞물린다.

도 6 에서 좌측단에 위치된 회전축 (24) 은 지지 케이싱 (27) 의 상부 플레이트를 통과하여 외부로 돌출하고 피동 스프라킷 휠 (112) 에 장착된다. 따라서, 모터 (113) 가 작동되어 좌측단에 위치된 회전축 (24) 을 회전시킬 때, 이에 인접한 회전축 (24) 과 관련된 회전축 (24) 이 역방향으로 교대로 회전된다.

또한 도 7 에 대해 언급하면, 하부 베어링 부재 (29) 가 원통형 부재 (117) 내에 유지된다. 원통형 부재 (117) 는 그 하부에서 플랜지 (117a) 를 갖고, 이 플랜지 (117a) 는 지지 케이싱 (27) 의 하부판 (119) 에 고정된다. 또한, 유지 부재 (118) 는 플랜지 (117a) 의 하부면에 장착됨으로써 하부 베어링 부재 (119) 를 지지한다.

하부 베어링 부재 (29) 와 유지 부재 (118) 사이에는 2개의 축 시일링 부재 (오일 시일)(124, 125) 가 위치되며, 또한 이들 축 시일링 부재는 축에 대해 시일링 작용하도록 회전축 (24) 의 수직 방향으로 이격되어 있다. 오일 시일링 부재 (124, 125) 는 간격 링 (spacing ring, 126) 에 의해 이격됨으로써 오일 배출 통로 (0P1) 가 회전축 (24) 둘레에 형성된다.

유지 부재 (118) 는 하부 베어링 부재 (29) 와 소통되는 오일 공급 통로 (IP1) 및 축 시일링 부재 (124, 125) 사이의 오일 배출 통로 (OP1) 를 통해 외부쪽으로 액체를 배출하기 위한 오일 배출 통로 (OP2) 를 갖는다. 또한, 오일 배출 통로 (OP1) 및 오일 배출 통로 (OP2) 와 소통되는 오일 배출 통로 (OP3) 가 간격 링 (126) 에 형성되어 있다.

유지 부재 (118) 에 형성된 오일 배출 통로 (OP2) 는 호스와 같은 오일 배출관 (133) 과 연결된다. 오일 배출관 (133) 의 자유단은 관찰이 용이한 위치에 있어 윤활제의 누출량이 점검될 수 있다.

본 발명의 특성으로서 윤활제 순환 수단 (FM) 은 하부 베어링 부재 (29) 로부터 윤활제 유동 챔버 (RO) 를 통해 윤활하려는 상부 베어링 부재 (28) 까지 윤활제를 공급하는 윤활제 순환 통로를 갖고, 또한 상부 베어링 부재 (28) 로부터 기어 박스 (27a) 를 통해 하부 베어링 부재 (29) 까지 복귀되도록 윤활제를 공급한다. 지지 케이싱 (27) 의 외부에 제공된 윤활제 순환 통로가 도 10 에 정면도로 나타내져 있으며, 도 11 은 평면도로, 도 12 는 바닥도로 도시되어 있다.

윤활제용 펌프 (127) 가 지지 케이싱 (27) 상에 제공되며, 분기관 (129) 이 도 11 에 도시된 펌프 (127) 의 출구 구멍에 연결된다. 또한, 공급관 (130) 은 분기관 (129) 으로부터 신장한다. 각각의 공급관 (130) 은 하부 베어링 부재 (29) 를 위한 각각의 유지 부재 (118)(도 10의 4개의 유지 부재) 에 연결된다. 각각의 공급관 (130) 은 회전축 (24) 의 하부 위치에 제공된 유지 부재 (118) 에 형성된 각각의 오일 공급 통로 (IP1) (도 7) 에 연결된다. 윤활제 유동 챔버 (RO) 의 상단은 도 6 에 도시된 바와 같이 상부 베어링 부재 (28) 처럼 볼 베어링의 외부 링과 내부 링 사이의 공간을 통해 기어 박스 (27a) 의 내부와 소통된다. 흡입관 (131) 은 윤활제 (127) 용 펌프 부근의 위치에서 기어 박스 (27a) 의 하부에 연결되며, 흡입관 (131) 은 펌프 (127) 의 흡입구에 연결된다. 본 실시예에서, 모세관 (132) 이 도 11 에 도시된 바와 같이 공급관 (128) 으로부터 분기되어 있다. 모세관 (132) 은 흡입관 (131) 으로부터 먼 위치에서 기어 박스 (27a) 에 연결되어 윤활제는 펌프 (127) 로부터 기어 박스 (27a) 에 직접 공급된다.

윤활제로는 그리스 또는 고점성 오일이 사용된다. 냉각수는 물 펌프 (도시되지 않음) 에 의해 도 6 에 화살표로 도시된 냉각수 공급관 (135) 을 통해 수냉 자켓 (27b) 에 형성된 냉각 챔버 (RW) 에 공급됨으로써, 열을 수용하는 배출수가 물배출관 (136) 을 통해 배출된다. 또한 공기 덕트를 갖는 공냉 장치가 하부 베어링 부재 (29) 에 제공되어 윤활제와 냉각수에 의해 축 시일부 (124, 125) 의 냉각을 돕는다.

본 발명의 혼합 장치의 윤활제 공급 수단 (FM) 의 작동이 도 6 내지 도 13 을 참고로 기술될 것이며, 여기서 화살표는 윤활제의 유동을 나타낸다.

펌프 (127) 로부터 공급관 (128) 에 공급되는 윤활제는 분기관 (129) 과 공급관 (130) 을 통해 각각의 유지 부재 (118) 의 오일 공급 통로 (IP1) 에 공급되며, 또한 하부 베어링 부재 (29) 에 공급된다.

하부 베어링 부재 (29) 를 윤활시키고 냉각시키는 윤활제는 상부 베어링 부재 (28) 를 윤활시키고 냉각시키기 위하여 슬리브 (122) 의 윤활제 유동 챔버 (RO) 를 통과한 후, 상부 베어링 부재 (28) 로부터 기어 박스 (27a) 에 공급된다.

윤활제는 기어 박스에서 상호 결합되어 작동되는 기어 휠 (111) 을 윤활시키고 냉각시키며, 흡입관 (131), 펌프 (127) 및 공급관 (128) 으로부터 하부 베어링 부재 (29) 쪽으로 복귀된다. 전술한 바와 같이, 윤활제의 순환이 지속된다.

윤활제가 수냉 자켓 (27b) 에 의해 둘러싸인 슬리브 (122) 의 윤활제 유동 챔버 (RO) 를 통과할 때, 윤활제는 슬리브 (122) 둘레의 수냉 챔버 (RW) 의 냉각수에 의해 냉각되고, 상부 및 하부 베어링 부재 (29, 29) 와 기어휠 (111) 로부터 수용된 열은 수냉 챔버 (RW) 의 냉각수에 방사된다. 따라서, 윤활제는 연속적인 순환 동작에도 불구하고 낮은 온도를 갖도록 유지되고, 윤활 특성은 손실되지 않는다.

따라서, 윤활제는 윤활제 공급 수단 (FM) 을 통해 상부 및 하부 베어링 부재 (28, 29) 와 기어 박스 (27a) 에 자동적으로 공급된다. 따라서, 수동으로 윤활제를 공급할 필요없고 노동력이 절감된다. 우수한 윤활 결과로써, 상부 및 하부 베어링 부재 (28, 29) 와 기어 휠 (111) 의 마모가 감소되며, 원활한 작동이 확보될 수 있다.

수냉 자켓 (27b) 의 수냉 챔버 (RW) 쪽으로의 윤활제의 열방사는 윤활제의 열증가를 억제함으로써 온도 증가로 인한 축 시일부 (124, 125) 의 성능저하를 감소시킨다. 윤활제의 응고 또는 윤활제의 누출을 야기하는 상부의 축 시일부 (124) 의 성능 저하로 인해 순환통로에 압력 증가가 있음을 알 수 있다. 하지만 수직방향으로 이격된 상부 및 하부 축 시일부 (124, 125) 가 본 실시예서는 제공되기 때문에, 비록 누출이 있더라도 윤활제는 축 시일부 (124, 125) 사이에 형성된 오일 배출 통로 (OP1) 로부터 오일 배출 통로 (OP2, OP3) 를 통해 오일 배출관 (133) 까지 배출됨으로써 윤활제가 유동 경로 (22) 에 떨어지는 것이 방지된다. 또한 윤활제의 누출양을 점검함으로써 보수 시기의 판단이 용이하다.

윤활제를 순환시키는 방법은 전술한 방향과 반대일 수 있다. 이 경우에 윤활제 (127) 용 공급구 및 흡입구가 변환될 수 있다.

이러한 실시예의 혼합기에서 조차, 유동 경로 (22) 를 위한 좌측 벽 (22a) 또는 우측 벽 (22b) 과 도 10 에 도시된 바와 같은 혼합 판 (24) 의 외주 모서리 사이의 틈 (s) 은 도 2 와 동일한 형태의 좌측 및 우측 벽 (22a, 22b) 사이의 거리 (W) 의 0.04 - 0.1배가 되도록 결정된다.

[실시예]

실시예 1 및 비교예 1, 2, 3

도 1 내지 도 5 에 도시된 혼합기와 동일한 구조를 갖지만 혼합기의 1/4크기를 갖는 모형이 마련되어 있다. 이 모형은 물을 담는 투명한 유리로 제조된 유동 경로에 위치되어 있고, 용융 유리와 동일한 유동 특성을 갖는 폴리부텐 (polybutene) 액체가 혼합 시 유동 경로 거동 테스트에 제공되었다.

다시 말해서, 흔적액 (잉크) 이 폴리부텐 액체의 공급을 따라 혼합기 모형의 상부 흐름측으로부터 떨어뜨려지고, 유동 경로의 표면층, 중간층 및 바닥층에서의 혼합 작용이 관찰되었다. 평가에 있어서, ◎는 100% 혼합이 실행되고, 혼합 후 흔적액의 줄이 발견되지 않음을 나타내고, 는 100% 혼합이 실행되고, 혼합 후 흔적액의 줄이 발견됨을 나타내고, 는 폴리부텐 액체의 일부분이 자유롭게 통과됨을, 그리고 ×는 100%의 폴리부텐 액체가 자유롭게 통과됨을 나타낸다.

4가지의 견본이 마련되었다. 즉, 유동 경로 (12) 용 좌측 벽 (12a) 및 우측 벽 (12b) 과 혼합용 날개 (14) 의 외주 모서리는 좌측 및 우측 벽 (12a, 12b) 사이의 거리 (W) 의 0.05배이다 (도 1). 날개의 형상은 그 단면이 웨지형이 아니라 도 13b 에 도시된 바와 같이 장사방형이고, 틈 (s) 은 거리 (W) 의 0.05배이다 (비교예 1). 날개의 형상은 그 단면이 장사방형이고, 틈 (s) 은 거리 (W) 의 0.02배이다 (비교예 2). 날개의 형상은 그 단면이 장사방형이고, 갭 (s) 은 거리 (W) 의 0.12배이다 (비교예 3). 테스트는 이러한 견본을 통해 실행되었다. 결과는 표 1 에 도시되어 있다.

	틈 (s)/거리(W)	날개의 단면 형상	회전수	혼합 결과
				표면층	중간층	바닥층
실시예 1	0.05	웨지형	9.0	◎
비교예 1	0.05	장사방형	9.0
비교예 2	0.02	장사방형	9.0	×
비교예 3	0.12	장사방형	9.0	×

실시예 2 및 비교예 4

음극선관이 도 1 내지 도 5 에 도시된 본 발명의 혼합기의 사용으로 인한 용융 유리를 사용하여 마련되었다 (실시예 2). 음극선관은 도 13 에 도시된 바와 같은 종래 혼합기가 사용되었다는 점을 제외하고는 동일한 방식으로 마련되었다 (비교예 4).

기포를 포함한 결함있는 제품 발생을 측정할 때, 도 2 의 결함있는 제품 발생은 비교예 4 의 절반 수준이었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 유동 경로용 좌측 또는 우측 벽과 혼합용 날개의 외주 모서리 사이의 틈은 좌측과 우측 벽 사이의 거리의 0.04배 이상이므로 좌측 및 우측 벽의 부식이 억제될 수 있으며; 유리 제품에 대한 역효과가 방지될 수 있고, 혼합 작용으로 인한 용융물 표면의 외란이 최소화되어 기포가 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유동 경로용 죄측 또는 우측 벽과 혼합용 날개의 외주 모서리 사이의 틈은 좌측 및 우측 벽 사이의 거리의 0.1배 이하이다. 따라서, 고온 용융물이 자유롭게 통과하는 것을 방지할 수 있으며, 혼합에 의한 충분한 균질화가 달성될 수 있다.

또한, 도 6 내지 도 10 에 도시된 혼합기에 따라, 하부 베어링 부재에 되돌아오도록 하기 위하여 펌프를 사용하여 하부 베어링 부재, 슬리브, 상부 베어링 부재, 및 기어 박스를 통해 윤활제를 순환시키기 위한 윤활제 순환용 통로가 제공된다. 따라서, 윤활제는 언제나 베어링 부재와 기어 박스에 공급되고, 고온 용융물용 유동 경로의 상부가 고온이 되더라도 베어링 부재와 기어 박스의 마모가 방지됨으로써 장기간의 연속적인 작동이 가능하다.

또한, 슬리브의 외주 모서리를 감싸는 수냉 자켓을 제공함으로써, 베어링 부재에 제공된 윤활제용 축 시일부의 저하를 방지할 수 있고, 윤활제가 슬리브를 통과할 때 윤활제가 냉각수 자켓에 의해 냉각됨으로써 윤활제의 온도가 적절히 유지될 수 있다.

또한, 수직방향으로 이격된 2개의 축 시일부가 하부 베어링 부재에 제공되고, 축 시일부 사이의 공간과 소통되도록 배출 통로가 하부 베어링 부재에 형성될 때, 상부 축 시일부에서 누출하는 윤활제가 배출 통로를 통해 배출될 수 있다. 따라서, 윤활제는 고온 용융물과 혼합되지 않는다. 또한, 축 시일부의 저하 정도를 판단해서 보수 시기를 정확하게 알 수 있다.

따라서, 유동 경로를 제공하기 위한 좌우 측벽을 형성하는 벽돌의 부식을 방지함으로써 유리 제품의 품질을 향상시키고 기포가 혼합되지 않도록 하면서 고온 용융물을 충분히 균질화할 수 있는 고온 용융물용 혼합 장치를 제공할 수 있으며, 또한 베어링 부재와 기어 박스에 자동으로 윤활제의 공급을 실행할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 복수의 혼합 장치가 고온 용융물용 유동 경로에 배치된, 본 발명에 따른 혼합기의 실시예를 나타내는 정면도.

도 2 는 도 1 에 도시된 혼합기의 평면도.

도 3a 는 도 2 의 화살표 방향 x-x 으로부터 도시된 혼합 장치의 다이어그램이며, 도 3b 는 혼합 장치의 확대 평면도.

도 4 는 혼합 장치의 전체 구성을 나타낸 정면도.

도 5 는 혼합 장치의 구동 메카니즘을 도시한, 부분 생략된 확대 정면도.

도 6 은 본 발명에 따른 혼합기의 실시예의 부분 절개된 정면도.

도 7 은 하부 베어링부 및 혼합 장치와 관련된 부분을 나타내는 확대된 정면도.

도 8 은 혼합기의 전체 구성을 나타내는 정면도.

도 9 는 복수의 혼합 장치가 유동 경로에 배치된 혼합 장치의 평면도.

도 10 은 혼합 장치의 윤활제 순환 시스템을 나타낸 정면도.

도 11 은 윤활제 순환 시스템의 평면도.

도 12 는 윤활제 순환 시스템의 저면도.

도 13a 는 종래의 혼합기를 나타낸 평면도, 도 13b 는 화살표 방향 x 으로부터 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2: 혼합용 날개 2a: 날개 (2) 의 작용면

11: 혼합 장치 12: 유동 경로

12a: 좌측 벽 12b: 우측 벽

13: 회전축 14: 혼합용 날개

14a: 날개 (14) 의 작용면 14b: 날개 (14) 의 하부면

14c: 날개 (14) 의 후방면 22: 유동 경로

22a: 좌측 벽 22b: 우측 벽

M: 용융물 W: 좌측과 우측 벽 사이의 거리

25: 혼합용 날개 28, 29: 베어링 부재

F: 용융물의 통과 방향 27a: 기어 박스

FM: 윤활제 순환 수단 RW: 수냉 챔버

RO: 윤활제 유동 챔버 OL: 혼합용 날개의 중첩부

OP1 - OP3: 오일 배출 통로 124, 125: 축 시일링 부재

127: 펌프 130: 공급관

Claims (9)

1. 좌측 및 우측 벽에 의해 한정된, 용융물을 통과시키기 위한 유동 경로에서 고온 용융물을 혼합시키기 위한 복수의 혼합 장치를 갖는 고온 용융물용 혼합 장치에 있어서, 상기 복수의 혼합 장치가 유동 경로를 가로질러 나란히 배치되고, 인접한 상기 복수의 혼합 장치의 혼합용 날개가 사실상 상호 맞물린 상태에서 회전되고, 상기 좌측 벽 또는 우측 벽과 상기 혼합용 날개의 외주 모서리 사이의 틈이 상기 좌측과 우측 벽 사이의 거리의 0.04 - 0.1배이며, 각각의 상기 혼합용 날개는, 상기 날개의 회전 원의 접선 방향 단면이 웨지 형상으로 되어 있고, 상기 날개의 회전 방향에 대해 전방으로부터 후방까지 상방으로 경사진 작용면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동 경로에서 상기 복수의 혼합 장치는, 짝수개의 쌍의 상기 복수의 혼합 장치가 상기 유동 경로의 길이방향에서 좌측 및 우측의 중심선에 대해 대칭으로 배치되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합기.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 혼합용 날개는 각각의 상기 복수의 혼합 장치에 제공된 회전축과 상기 날개에 형성된 작용면 사이에서 55°- 80°의 교차각을 갖는 것을 특징으로 하는 혼합기.
5. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 혼합용 날개의 직경은 상기 유동 경로를 형성하는 상기 좌측 벽과 우측 벽 사이의 거리의 40%이하인 것을 특징으로 하는 혼합기.
6. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 복수의 혼합용 장치는 외주면이 하부에 형성된 회전축을 갖고, 상기 외주면에는 고온 용융물을 혼합하기 위한 혼합용 날개가 장착되며, 상기 회전축의 상부는 수직방향으로 이격된 복수의 베어링 부재에 의해 지지되며, 상기 회전축의 상단이 기어 박스내에 삽입되고, 상기 수직방향으로 이격된 베어링 부재 사이에는 슬리브가 상기 회전축을 감싸면서 위치되며, 하부 베어링 부재로부터 상기 슬리브, 상부 베어링 부재 및 상기 기어 박스를 통해 상기 하부 베어링 부재까지 윤활제를 순환시키기 위해 윤활제 순환 통로가 형성되어 있고, 상기 윤활제 순환 통로를 통해 상기 윤활제를 순환시키기 위한 펌프가 제공되는 것을 특징으로 하는 혼합기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 슬리브의 외주를 감싸도록 수냉 자켓이 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합기.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 하부 베어링 부재에는 상기 윤활제 순환 통로의 축방향 단부를 시일하기 위한 2개의 축방향 시일부가 제공되며, 상기 2개의 축 시일부 사이에 형성된 공간과 소통하는 배출구가 형성되어 있어 상부 축 시일부로부터 누출하는 윤활제가 배출되는 것을 특징으로 하는 혼합기.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 고온 용융물은 용융 유리인 것을 특징으로 하는 혼합기.