KR20000050868A - 분리형 고온 용융물 교반봉 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분리형 고온용융물 교반봉에 관한 것으로서, 특히 용융온도가 1500도 이상인 유리용융물의 교반을 위하여 융점이 1500도 이상이고 열전도도가 높은 재질로 형성된 하부 교반봉과 상기 하부교반봉과 결합되며 스테인레스 합금으로 형성된 상부 교반봉으로 구성된 분리형 고온용융물 교반봉에 관한 것이다. 상기 상부 교반봉과 상기 하부 교반봉은 상기 상부 교반봉에 형성한 숫나사와 상기 하부 교반봉에 형성한 암나사 사이의 나사결합에 의해 체결된다. 상기 하부 교반봉에는 교반날개가 형성될 수 있다. 상기 하부 교반봉의 외주면은 고순도의 백금이 입혀져 있다. 상기와 같은 분리형 고온용융물 교반봉은 하부 교반봉을 형성하는 재료의 융점 및 열전도도가 높기 때문에, 고온의 용융 시료에서 교반작용을 하더라도 백금과 반응하지 않으므로 높은 순도를 가지는 시료를 얻을 수 있고, 또한 용융된 시료의 조성결정온도 조절이 용이하다는 장점이 있다. 추가로, 상기 분리형 고온용융물 교반봉의 하부 교반봉은 교반날개를 가지므로, 균일한 조성을 가지는 시료를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Description

분리형 고온 용융물 교반봉{TWO-BODY TYPE AGITATOR FOR HIGH-TEMPERATURE-MELTED SOLUTION}
본 발명은 분리형 고온용융물 교반봉에 관한 것으로서, 특히 용융온도가 1500도 이상인 유리용융물의 교반을 위하여 융점이 1500도 이상이면서 내구성이 우수한 재질로 구성된 하부 교반봉과 상기 하부교반봉과 결합되며 열전도도가 높은 재질로 구성된 상부 교반봉으로 구성된 분리형 고온용융물 교반봉에 관한 것이다.
유리는 다종 다양한 원소의 결합으로 거의 무한한 종류의 조성이 가능하고, 여러 가지 형상으로 형성할 수 있으며, 녹슬거나 변질할 염려도 없다. 또 장기간 안정된 품질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 원료인 이산화규소도 풍부하여 소재로서의 이점이 있다. 비결정 상태인 유리는 일반적으로 그 조성을 어느정도 자유롭게 연속적으로 변경할 수 있다는 장점때문에, 요구되는 물성을 만족시킬 수 있는 새로운 조성 개발에 흔히 사용되고 있다. 유리가 갖는 여러 가지 기능 특성에 착안한 기능성 유리 신소재가 연구개발되고 있다. 이것들은 무기계 비정질 신소재로서 뉴 글라스(new glass)라 부르며, 이러한 뉴 글라스에는 도전성 유리, 감광성 유리, 불화물 유리, 유리 반도체, 레이저 유리, 바이오 유리, 초내열 유리 등, 여러 분야에서의 기능성 소재로 유망시되고 있다.
상기 기능성 유리들 중에는 용융온도가 1500 ℃ 이상인 것들이 있는데, 이러한 용융물을 제조하기 위하여 백금 도가니를 사용하고 있다. 상기 백금 도가니는 고순도의 시료를 얻을 수 있는 오염이 적은 재료이기 때문이다. 상기 백금 도가니내에 용융된 시료가 균질한 조성을 갖도록 하기 위해서는 백금 교반봉을 사용한다. 백금은 오염이 적은 재료이긴 하지만 가격이 비싸다. 따라서, 상기 백금 교반봉은 스테인레스 합금, 예를들면, 서스(SUS)로 만든 봉에 백금을 0.3 ∼ 0.5㎜ 입혀서 만든 것이다. 이러한 종래의 일체형 고온 용융물 교반봉의 일예가 도 1에 도시되어 있다. 교반봉(10)은 하부 말단이 구형태인 막대로서, 값싸고 성형이 용이한 스테인레스 합금인 서스(SUS)로 형성된다. 상기 교반봉(10)은 용융된 시료를 교반할 수 있도록 용융된 시료와 닿는 부분에 백금 피막(20)을 입혀놓았다. 상기 SUS는 1550 ℃ 이상의 온도에서 용융되며 값싸고 강도가 좋은 재료이다. 상기 백금은 1670℃ 이상에서 용융되어 상기 SUS에 비하여 융점은 높지만 고가의 재료이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 교반봉은 1550℃ 이상의 고온에서 교반을 행하면, 교반봉의 내부재료로 사용하는 SUS가 융점에 이르게 되어 백금과 반응할 수 있는 활성상태가 된다. 상기 SUS가 백금과 반응하게 되면 도가니 내부에 용융된 시료의 조성을 의도한 대로 얻을 수 없는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 첫 번째 목적은 고온으로 용융된 시료의 조성에 영향을 미치지 않는 분리형 고온 용융물 교반봉을 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 고온에서의 반응에도 충분히 견딜 수 있는 내구성이 우수한 분리형 고온 용융물 교반봉을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 분리형 고온용융물 교반봉은 용융온도가 1500도 이상인 유리용융물의 교반을 위하여 융점이 1500도 이상이며 열전도도가 높은 물질로 형성된 하부 교반봉과 상기 하부 교반봉과 결합되며 스테인레스 합금으로 형성된 상부 교반봉으로 구성된다. 상기 상부 교반봉과 상기 하부 교반봉은 상기 상부 교반봉에 형성된 암나사와 상기 하부 교반봉에 형성된 숫나사 사이의 나사결합에 의해 체결된다. 상기 상부 교반봉은 스테인레스 합금으로 형성된다. 상기 하부 교반봉은 비금속 원소인 탄소로 형성된다. 상기 하부 교반봉에는 교반날개가 형성될 수 있다. 상기 하부 교반봉의 외주면에는 백금피막이 입혀져 있다.
도 1은 종래의 일체형 용융물 교반봉을 도시한 종단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 종단면도이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 분해사시도이고, 및
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 종단면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
110 : 상부 교반봉115 : 제 1 결합부
120 : 하부 교반봉125 : 제 2 결합부
130 : 피막 135 : 교반날개
이하, 본 발명에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉을 도 2 내지 5를 참조로 하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 고온 용율물 교반봉의 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 분해사시도이고, 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 종단면도이다. 상기 도면들에서 동일한 형상 및 기능을 하는 구성부재에는 동일한 참조번호를 사용하였다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉은 상부 교반봉(110), 하부 교반봉(120), 및 피막(130)으로 구성된다. 상기 상부 교반봉(110)은 스테인레스 합금인 서스(SUS)로 형성된다. 상기 상부 교반봉(110)의 하면에는 제 1 결합부(115)가 형성되어 있다. 상기 제 1 결합부(115)는 상기 상부 교반봉(110)의 하면상에 형성된 요홈부로써 상기 요홈부의 내주면에는 나사홈이 형성되어 있다. 상기 하부 교반봉(120)은 탄소(carbon)로 형성된다. 상기 하부 교반봉(120)은 상면에 제 2 결합부(125)가 형성되어 있다. 상기 제 2 결합부(125)는 상기 하부 교반봉(120)의 상면으로부터 수직상방으로 원통형으로 돌출 형성되고, 상기 원통형 외주면에 형성된 나사산은 상기 제 1 결합부(115)의 내주면에 형성된 나사홈과 일치되도록 형성된다. 상기 상부 교반봉(110)의 하면과 상기 하부 교반봉(120)의 상면이 접촉되어 서로 결합되도록 하기 위하여, 상기 하부 교반봉(120)의 제 2 결합부(125)를 상기 상부 교반봉(110)의 상기 제 1 결합부(115)에 삽입하고 시계방향으로 회전시킨다. 상기 상부 교반봉(110)과 상기 하부 교반봉(120)이 결합되면, 상기 하부 교반봉(120)의 외주면에 백금피막(130)을 입힌다.
상기 공정이 완료된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 종단면이 도 3에 도시되어 있다. 상기 하부 교반봉(120)의 제 2 결합부(125)는 용융된 시료로부터 상기 하부 교반봉(120)에 전달되는 열을 신속하게 상기 상부 교반봉(110)으로 전달할 수 있도록 상기 상부 교반봉(110)에 형성된 제 1 결합부(115)에 수용되어 나사결합되어 있다. 상기 하부 교반봉(120)은 스테인레스 합금보다 강도가 약한 탄소로 형성되어 있으므로, 상기 제 2 결합부(125)의 전단강도를 향상시키기 위하여 상기 제 2 결합부(125)의 반경을 가능한한 크게 한다. 상기 카본으로 형성된 하부 교반봉(120)은 고온에서 백금의 연화정도가 커짐에 따라 약해지는 교반의 저항력을 강화시키는 지지봉의 역할을 한다. 상기 카본은 2300℃ 이상의 고온에서 용융되며, 저가의 재료이고, 열전도도가 우수하다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉은 상부 교반봉(110), 하부 교반봉(120), 교반날개(135), 및 피막(130)으로 구성된다. 상기 상부 교반봉(110)은 스테인레스 합금인 서스(SUS)로 형성된다. 상기 상부 교반봉(110)의 하면에는 제 1 결합부(115)가 형성되어 있다. 상기 제 1 결합부(115)는 상기 상부 교반봉(110)의 하면상에 형성된 요홈부로써 상기 요홈부의 내주면에는 나사홈이 형성되어 있다. 상기 하부 교반봉(120)은 탄소(carbon)로 형성된다. 상기 하부 교반봉(120)은 상면에 제 2 결합부(125)가 형성되어 있다. 상기 제 2 결합부(125)는 상기 하부 교반봉(120)의 상면으로부터 수직상방으로 원통형으로 돌출 형성되고, 상기 원통형 외주면에 형성된 나사산은 상기 제 1 결합부(115)의 내주면에 형성된 나사홈과 일치되도록 형성된다. 상기 하부 교반봉(120)의 외주면에는 상기 하부 교반봉(120)의 반지름 방향으로 돌출형성된 적어도 둘 이상의 교반날개들(135)이 있다. 상기 교반날개들(135)은 용융된 시료의 조성을 균일하게 만들기 위한 것이다. 상기 교반날개들(135)은 서로 180도 각도로 형성될 수 있다. 상기 교반날개들(135)은 상기 하부 교반봉(120)의 외주면을 따라 다층으로 형성될 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 교반날개들(135)을 직사각형 형상으로 형성하였지만, 그 밖에도 타원형 또는 물결모양 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 상기 상부 교반봉(110)의 하면과 상기 하부 교반봉(120)의 상면이 접촉되어 서로 결합되도록 하기 위하여, 상기 하부 교반봉(120)의 제 2 결합부(125)를 상기 상부 교반봉(110)의 상기 제 1 결합부(115)에 삽입하고 시계방향으로 회전시킨다. 상기 상부 교반봉(110)과 상기 하부 교반봉(120)이 결합되면, 상기 하부 교반봉(120)의 외주면에 백금피막(130)을 입힌다. 상기와 같이 형성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 종단면이 도 5에 도시되어 있다. 상기 하부 교반봉(120)에 형성된 제 2 결합부(125)는 용융된 시료로부터 상기 하부 교반봉(120)에 전달되는 열을 신속하게 상기 상부 교반봉(110)으로 전달할 수 있도록 상기 상부 교반봉(110)의 제 1 결합부(115)에 수용되어 나사결합되어 있다. 상기 하부 교반봉(120)은 스테인레스 합금보다 강도가 약한 탄소로 형성되어 있으므로, 상기 제 2 결합부(125)의 전단강도를 향상시키기 위하여 상기 제 2 결합부(125)의 반경을 가능한한 크게 한다. 상기 카본으로 형성된 하부 교반봉(120)은 고온에서 백금의 연화정도가 커짐에 따라 약해지는 교반의 저항력을 강화시키는 지지봉의 역할을 한다. 상기 카본은 2300℃ 이상의 고온에서 용융되며, 저가의 재료이고, 열전도도가 우수하다.
상기 본 발명에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉의 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분리형 고온 용융물 교반봉은 상기 하부 교반봉(120)의 제 2 결합부(125)를 상기 상부 교반봉(110)에 형성된 제 1 결합부(115)에 삽입하여 나사결합되어 있고 상기 하부 교반봉(120)이 열전도도가 높은 탄소로 형성되어 있으므로, 용융된 시료로부터 상기 하부 교반봉(120)에 전달되는 열을 신속하게 상기 상부 교반봉(110)으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 상기 분리형 고온용융물 교반봉은 하부 교반봉의 융점이 높기 때문에 고온의 용융 시료에서 교반작용을 하더라도 백금과 반응하지 않는다. 따라서, 높은 순도를 가지는 시료를 얻을 수 있다.
세째, 상기 분리형 고온용융물 교반봉의 하부 교반봉은 탄소로 형성되어 있기 때문에 열전도도가 높다. 따라서, 용융된 시료의 조성결정온도 조절이 용이하다.
네째, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분리형 고온용융물 교반봉의 하부 교반봉은 교반날개를 가지므로, 균일한 조성을 가지는 시료를 얻을 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 상기한 실시예를 들어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고, 당업자의 통상의 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims (4)

  1. 스테인레스 합금을 사용하여 실린더 형태로 형성된 상부 교반봉, 상기 스테인레스 합금보다 융점이 높은 카본을 사용하여 상기 상부 교반봉과 결합가능하도록 실린더형태로 형성된 하부 교반봉, 및 상기 하부 교반봉의 외주면에 입혀진 백금피막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 분리형 고온 용융물 교반봉.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 교반봉은 탄소로 형성된 것을 특징으로 하는 분리형 고온 용융물 교반봉.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 교반봉의 하면에는 상기 하면으로부터 함몰된 요홈의 내주면에 나사홈이 형성된 제 1 결합부가 형성되어 있고, 상기 하부 교반봉의 상면에는 상기 상면으로부터 수직 상방으로 돌출형성되고 그 외주면에 상기 제 1 결합부와 나사결합가능하도록 나사산이 형성된 제 2 결합부가 형성된 것을 특징으로 하는 분리형 고온 용융물 교반봉.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하부 교반봉의 외주면에는 상기 하부 교반봉의 반지름 방향으로 돌출형성된 적어도 둘 이상의 교반날개들이 형성된 것을 특징으로 하는 분리형 고온용융물 교반봉.
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