KR20000075931A

KR20000075931A - 섬유형성 장치용 핀쉴드 어셈블리

Info

Publication number: KR20000075931A
Application number: KR1019997008012A
Authority: KR
Inventors: 다우라티라민; 설리반티모시아더; 에머슨잭레너드; 헤어제임스리
Original assignee: 휴스톤 로버트 엘; 오웬스 코닝
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2000-12-26
Also published as: EP0971859A4; TW389744B; AU6682698A; NO994035L; EP0971859A1; DE69818024D1; EP1254868A1; CA2282332A1; US5925164A; JP2001513745A; BR9807752A; DE69818024T2; NO994035D0; WO1998039260A1; EP0971859B1

Abstract

유리 섬유를 제조하기 위하여 노 (40) 의 배출 영역에 인접하여 위치된 열 흡수 핀쉴드 어셈블리 (30) 는, 노 (40) 에서 나오는 용융 유리 섬유 (44) 와 접촉하지 않고 그 사이에서 연장하도록 유체 냉각 매니폴드 (33) 를 따라서 이격된 핀 (2) 을 포함한다. 핀 (2) 은 냉각 유체와 접촉하는 미소핀 (8) 을 그 베이스에 구비할 수 있다. 핀 (2) 은, 나오는 섬유 (44) 로부터 다른 양의 열을 흡수하기 위하여 매니폴드 (33) 를 따라서 서로 다른 두께를 가질 수도 있다.

Description

섬유형성 장치용 핀쉴드 어셈블리 {FINSHIELD ASSEMBLIES FOR FIBER-FORMING APPARATUS}

기술 분야 및 산업적 이용 가능성

본 발명은 유리섬유 제조 장치에 사용하는 열-흡수 핀 어셈블리 또는 핀쉴드에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 유리 섬유가 인발되는 부싱의 배출측에 인접하여 위치된 열-흡수 핀 어셈블리에 관한 것이다.

배경기술

유리 섬유를 제조하는 표준 공정은 부싱이라 칭하는 장치를 통하여 용융로에세 용융 유리를 인발하는 것이다. 부싱 장치는 노의 배출 영역에 위치된 플레이트를 포함하며, 플레이트는 용융 유리가 통과하여 인발될 밀접하게 이격된 복수의 비교적 작은 오리피스 또는 팁을 포함한다. 유리는 연속적인 필라멘트 또는 섬유로 인발되고, 복수의 필라멘트는 수집되어 나중에 사용하기 위해서 스풀에 감겨진다. 부싱 오리피스 또는 팁과 권치기 사이에서 유리 필라멘트가 감쇠되고 사이징 물질로 코팅된다.

유리섬유에 대한 큰 산업적 수요는, 다수의 오리피스 또는 팁이 있어서 노 당 필라멘트 배출량 (처리량) 을 크게 한 부싱을 구비한 유리 융해기가 개발되게 하였다. 그러나, 큰 부싱은 부싱에 걸쳐서 불 균일한 열 패턴을 이끌고, 그리하여 인발되는 유리 섬유는 그것들이 부싱을 나올 때 통상적으로 다른 온도로 된다. 또한, 필라멘트는 종래보다 더 큰 처리량으로 인발되어서, 더욱 충분한 냉각을 필요로 한다. 섬유는 적절한 감쇠를 이루기 위하여 적절히 냉각되어야 되며, 냉각은 증가된 부싱의 크기 증가된 처리량 뿐만 아니라 유리 필라멘트에서의 불 균일한 온도를 고려하여 이루어져야 한다.

종래의 냉각 시스템은 유리 섬유가 부싱을 나올 때 유리 섬유에 가스를 송풍하는 제트 (jet) 를 사용하였다. 예컨대, 미국 특허 제 3,988,135 호 참조. 나오는 필라멘트에 조준된 가스 스트림은 필라멘트가 구부러지게 하거나 다른 상태로 이동하게 할 수 있다. 이는 균일한 유리 필라멘트를 유지하는데 분명하게 이롭지 않다.

유체 냉각 매니폴드 (manifold) 에 부착되고, 필라멘트가 부싱을 나오는 영역에 인접하여 배치된 열-흡수 핀을 구비한 핀쉴드의 사용은 적절한 감쇠를 이루기 위하여 섬유를 냉각하는 시도를 나타낸다. 미국 특허 제 3,264,076 호 참조. 이 방법은, 필라멘트가 팁 플레이트 아래로 모일 때 비스듬하게 인발되는 그 필라멘트를 조절하기 위하여 핀쉴드를 따라서 미리 기울어진 핀을 사용한다. 이 방법은 비교적 낮은 산출량, 작은 부싱 팁, 및 보통의 처리 속도를 갖는 노에서의 적절한 감쇠를 위하여 필라멘트의 온도를 낮추는 작용을 하였다. 큰 부싱 및 높은 처리 속도를 갖는 공정에서 그러한 종래의 핀쉴드를 사용하기 위한 시도는 수많은 문제점을 직면하였다.

예컨대, 필라멘트가 큰 팁 플레이트로부터 모여지기 때문에, 최외각 필라멘트에는 가파르게 기울어진 블레이드가 필요하였다. 그러나, 블레이드의 각도가 증가하면, 조업 중단후, 나오는 비드 (bead) 가 핀과 접촉하고, 뭉치며, 블레이드에 부착할 수 있어서, 팁 부위가 넘치게 된다.

따라서, 유리섬유에 대한 증가된 수요 및 그 결과로 인한 부싱 크기 및 처리 속도의 증가는, 치수의 제한이 두껍고 큰 핀의 사용을 한정하는 경우에, 증가된 냉각 능력을 제공하기 위하여 개선된 열 흡수 핀쉴드 장치의 필요성을 만들었다.

발명의 개요

본 발명은, 종래의 섬유 냉각 시스템의 1 이상의 문제점 및 한계성을 방지하는 유리섬유 제조 시스템에 사용하기 위한 핀쉴드 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은, 핀 베이스부가, 매니폴드 안에서 유동하는 냉각 유체와 직접 접촉하는 기울어진 핀을 구비한 열 흡수 핀쉴드 시스템을 포함한다. 또한, 본 발명은 매니폴드 내부로 연장하여 그 내부의 냉각 유체와 접촉하는 베이스부의 이로운 빗 모양 또는 미소핀 형태에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 핀쉴드 어셈블리가 부싱을 교차하여 나오는 섬유 스트림으로부터 다양한 양의 열을 흡수할 수 있도록, 섬유 스트림에 인접한 부위가 다양한 두께로 되어 있는 핀에 관한 것이다.

본 발명의 추가의 목적, 태양, 특징 및 이점은 하기된 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예의 부분 측단면도이다.

도 2 는 도 1 에 있는 일부분의 확대도이다.

도 3a 및 3b 는 부싱 및 팁 플레이트에 걸친 온도 분포를 도시한다.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예의 평면도이다.

도 5 는 제 2 실시예의 정면도이다.

도 6 은 매니폴드의 다른 실시예를 도시한다.

도 7 은 유리로 부싱 및 핀쉴드 (finshield) 의 조합도이다.

도 8 은 도 7 의 선 A-A 를 따른 측단면도이다.

도 9 는 핀 블레이드의 미소핀을 도시한다.

발명의 상세한 설명 및 바람직한 실시예

부싱 플레이트에 있는 팁을 통하여 용융 유리를 인발하여 유리 섬유를 제조하는 경우에 나오는 필라멘트 또는 섬유는 바라는 최종의 섬유 직경으로 감쇠되어야 한다는 것은 오랫동안 인지되어 왔다. 감쇠는 필라멘트가 부싱으로부터 인발된 바로 직후, 필라멘트가 감쇠되도록 충분히 고온이지만 바라는 것보다 작은 직경으로 감쇠할 수 있도록 그렇게 고온이 아닌 시기에 이루어진다.

도 3a 는 용융 유리가 부싱 스크린 또는 팁 플레이트에 이송되었을 때 부싱 블록에 걸친 용융 유리의 통상적인 온도 분포를 도시한다. y 축은 용융 유리의 온도를 나타내고 x 축은 부싱의 길이 방향의 위치를 나타내며, 중앙선 (C/L) 은 x 축의 중간에 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 부싱 블럭의 중앙 근처가 최고온이며, 부싱의 에지 둘레가 최저온이다. 도 3b 는 균일하게 이격되고 균일한 크기를 갖는 홀 (예컨대, 제곱 인치 (6.4516 ㎠) 당 각각 0.055 인치 (1.397 mm) 직경의 144 개의 홀) 을 갖는 부싱 스크린으로부터 이송된 용융 유리의 온도 프로파일을 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 온도는 균일하거나 동일하지 않고, 온도 전이 영역을 포함한다.

용융 유리의 배출 스트림 또는 필라멘트의 온도는 모든 필라멘트의 적절한 감쇠를 동시에 이루기 위하여 제어되어야 한다. 이를 위하여, 핀쉴드로 알려진 필라멘트 냉각 장치가 부싱 바로 아래에 탑재된다.

통상적인 섬유 형성 장치에서의 개선점은 본 발명에 따른 핀쉴드 어셈블리에 의해서 달성된다. 핀쉴드 어셈블리는 열 흡수기로 작용하는 핀 블레이드를 포함하며 핀 블레이드는 이동하는 필라멘트로부터 열을 추출하고 이동하는 필라멘트로부터 멀리 그 열을 발산하기 위하여, 유리 필라멘트와 접촉하지 않고 그 근처까지 뻗어 있다. 열 흡수 핀 블레이드 또는 핀은 열 흡수 유체 (예컨대, 냉각수) 가 통과하여 유동하는 매니폴드에 부착되고, 핀에 의해서 흡수된 열은 유체가 매니폴드를 통과하여 이동할 때 그 유체에 전달되고 그리하여 이동하는 유리 필라멘트로부터 추가로 발산된다.

도 1 에 도시된 본 발명의 실시예 또는 태양에서, 바람직하게는 직사각형이며 고체 구리 또는 니켈 도금된 구리로 형성되지만 충분한 열전도성 및 열적 안전성을 갖는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있는 핀 블레이드 또는 핀 (2) 은 블레이드부 (4) 와 베이스부 (6) 로 이루어진다. 블레이드부 (4) 는 유리 필라멘트가 부싱을 나올 때 유리 필라멘트가 통과하여 이동하는 핀 영역이다. 핀 블레이드의 베이스부 (6) 는 매니폴드 (10) 에 부착되고, 매니폴드는 탑재 브래키트 (14) 등의 적합한 수단을 사용하여 팁 플레이트 아래에 탑재된다. 매니폴드 (10) 는 중공의 파이프 형태 장치가 바람직하고, 예컨대, 매니폴드의 외벽 (10a) 을 따라서 일 방향으로 외측으로 연장하는 길이를 따라서 납땜 등에 의해서 부착된 복수의 핀을 구비한다. 바람직하게는, 유리 필라멘트가 핀과 접촉하지 않고 핀쉴드 아래에서 함께 수집될 수 있도록, 핀은 핀쉴드 (1) 의 길이방향축에 직교하는 각으로부터 소정의 각도로 기울어지거나, 중앙의 수직선으로부터 0°내지 핀쉴드의 외측 단부에서의 수직선으로부터 ±8°이상으로 각이지는 것이 바람직하다. 매니폴드의 유동 채널 (12) 의 내부는 그 단면이 타원형인 것이 바람직하며 (도 1 에 도시된 바와 같이) 그 길이를 따라서 유동하는 냉각 유체, 통상적으로는 냉각수를 함유하도록 채택된다. 다른 방식으로는, 도 6 에 도시된 바와 같이 원형 단면부를 갖는 유동 채널을 구비하는 매니폴드 (10′) 가 사용될 수 있다. 매니폴드 유동 채널은 냉각 유체의 주입구 또는 공급원 및 냉각 유체의 배출구와 연통한다.

도 1, 2 및 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 핀 블레이드의 베이스부는 그 내부에 형성된 치상 (齒狀) 돌기 또는 미소핀 (8) 을 구비한다. 미소핀 (8) 은 직사각형이 바람직하고, 핀 베이스부 (6) 내부로 노치를 기계가공하거나 도려내어 형성될 수 있고, 바람직하게는 매니폴드 (10) 에 있는 슬롯 내부로 핀 블레이드가 삽입되는 경우에, 미소핀은 유동 채널의 타원형 형태의 곧은 부위 또는 측면에 정렬되도록 베이스부 (6) 의 단부 (6a) 와 교차하여 연장된다 (도 2 참조). 열교환 매니폴드는 벽 (10a) 의 길이를 따라서 그 벽에 부착된 복수의 핀 (2) 을 구비하고, 각 핀 (2) 의 미소핀 (8) 은 유동 채널 내부의 냉각 유체와 접촉된다. 미소핀들은 유동하는 냉각 유체에 난류를 부여할 뿐만 아니라 냉각 유체와 접촉하는 핀 부위의 표면적을 증가시키는 역할을 한다. 그리하여 미소핀은 발산되는 열의 양을 많게 하고, 이는 이동하는 유리 필라멘트의 냉각을 더 빠르게 하는 작용을 한다. 전기한 바와 같이, 현재의 부싱 어셈블리에서, 빠르게 이동하는 필라멘트는 필라멘트로부터 냉각 수단으로의 빠른 열 전달을 필요로 한다. 열 흡수 핀의 베이스부에 있으며, 매니폴드 내부의 냉각 유체와 접촉하는 미소핀을 사용하면 전기한 요건을 달성할 수 있다.

미소핀 (8) 을 사용하는 핀쉴드 어셈블리의 바람직한 실시예에서, 각 핀 블레이드의 베이스의 단부 (6a) 에 있는 미소핀의 개수는 약 4 내지 약 24 개이다. 각 미소핀의 예시적인 치수는 다음과 같다 : 두께 (t) 는 약 0.5mm 내지 약 5mm 이고, 높이 (h) 는 약 3mm 내지 약 4mm 이며, 길이 (l) 는 약 1mm 내지 약 7mm 이다.

부싱 크기의 증가는 바라지 않는 문제를 야기한다. 예컨대, 뚜렷한 고온 및 저온 위치가 부싱의 길이에 걸쳐서 생긴다. 또한, 나오는 유리 필라멘트가 통상적으로 부싱의 중앙 아래의 스트랜드로 모이기 때문에, 부싱의 단부로부터 부싱 팁을 나오는 필라멘트는 종종 이전보다 더 큰 각도에서 중앙을 향하여 인발된다. 그리하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 필라멘트가 블레이드를 지나 이동할 때 각 핀 블레이드가 필라멘트에 평행하도록 핀 블레이드는 수직으로부터 기울어진다.

또한, 핀쉴드를 따라서 다양한 두께의 핀을 특별하게 위치시킴으로써, 바람직하게 제어되는 열 발산의 목적이 달성된다. 특히, 부싱의 저온 영역에 인접하여 얇은 핀을 위치시킴으로써, 그 영역에서 부싱으로부터 나오는 유리 필라멘트로부터는 적은 양의 열이 제거되어서, 부싱에 걸친 필라멘트의 온도를 균일하게 한다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 다양한 두께 (T) 의 핀 블레이드 (20, 22) 를 구비하는 핀쉴드 (1) 가 이롭게 사용될 수 있다. 부싱을 나오는 필라멘트로부터 소량의 열이 제거되어야 하는 영역에서의 핀 블레이드 (20) 는 핀쉴드에 걸친 다른 핀 블레이드 (22) 보다 상대적으로 얇다. 그 결과 유리 필라멘트가 핀쉴드 영역을 나올 때 실질적으로 균일한 열 분포가 이루어진다. 균일한 열 분포는, 필라멘트의 온도가 실질적으로 동일하여 감쇠가 개선되게 한다.

또한, 도 5 에 도시된 바와 같이, 핀 블레이드 (20, 22) 는, 그것들이 부싱의 중앙선 (C/L) 으로부터 연장할 때 핀쉴드의 길이방향축에 직교하는 각도로부터 소정의 각도로 기울어질 수 있다. 이러한 특징은, 개별적인 필라멘트가 핀쉴드 아래의 로빙 또는 스트랜드에 수집되는 곳에서 특히 이롭다. 본 발명의 이러한 태양에 따라, 핀 블레이드 사이를 지나가는 필라멘트는 역삼각형으로 모이고, 외부의 필라멘트는 중앙을 향하는 필라멘트보다 더 큰 각도로 모인다. 그러나, 가파른 각도를 갖는 핀들은 일반적으로 저온 영역에 있는 것들이다. 저온의 가동 온도로 인하여, 공정이 중단된 후 유리 스트림이 구부러지거나, 엉키거나, 또는 블레이드에 부착되는 경향이 있어서, 재시작 이전에 비드-다운 (bead--down) 을 시작한다. 그러한 영역에 얇은 블레이드를 사용하면 유리 필라멘트가 블레이드를 지나 인발될 때 더 고온으로 유지되게 할뿐만 아니라, 브레이크아우트 (breakout) 후에 비드와 블레이드 사이에 큰 간격을 제공할 수 있게 한다. 큰 간격은 블레이드와 접촉하는 필라멘트 또는 비드의 발생률을 감소시킨다. 다양한 두께의 핀 블레이드를 사용하면 필라멘트가 핀쉴드 영역을 나올 때 필라멘트의 온도를 균일하게 할뿐만 아니라, 핀과 접촉하는 유리 필라멘트 또는 비드의 발생률을 작게 한다.

핀쉴드 어셈블리를 나오는 섬유에서의 균일한 온도 분포를 달성하기 위하여, 핀 베이스부가 매니폴드 안의 냉각 유체와 직접 접촉할 필요는 없다. 핀 베이스부는 핀 블레이드에 의해서 흡수된 열이 매니폴드에 전달되어 매니폴드 내부의 냉각 유체에 의해서 가져가 지도록 매니폴드와 밀접하게 밀착하면 된다. 따라서, 이러한 실시예에서는, 핀 베이스부가 매니폴드 내부로 침투하게 하는 슬롯 (도 4 에 참조부호 13a 로 지시됨) 이 매니폴드 벽 (10a) 에 제공될 필요가 없고 또는 베이스부는 미소핀을 구비할 필요가 없다. 핀은 매니폴드의 외부에 직접 탑재되거나 매니폴드 외부벽 (10a) 에 제공된 얇은 홈 (도 4 에 13b 로 도시됨) 안에 탑재될 수 있다.

도 7 및 도 8 은 예컨대 도 1 를 참조하여 전기한 것과 유사하며, 유리로 또는 융해기 (40) 의 팁 플레이트 (34) 가 부싱 (32) 의 바로 아래에 설치된 핀쉴드 어셈블리 (30) 를 도시한다. 부싱 (32) 은 부싱 블록 (36) 을 포함하고, 로의 가열부 (38) 에서 융해된 후 용융 유리가 부싱 블럭으로 유동한다. 유리가 부싱 블록에서 하방으로 이동할 때, 그 경로는 통상적으로 똑바르다. 다른 방식으로, 용융 유리는, 유리를 혼합하기 위하여 부싱 블록 내부에 배플 또는 혼합기 플레이트 및 로드 (41, 42) 등의 정적 수단을 사용하여 비틀린 경로로 유동할 수 있다. 혼합은, 용융 유리가 팁 플레이트 (34) 에 도달하기 이전에 용융 유리에 걸쳐서 온도 분포를 실용적이거나 바라는 정도까지 균일하게 하기 위하여 실행된다. 팁 플레이트 (34) 는 부싱의 바닥에 근접하고, 복수의 홀 또는 개구부가 있는 플레이트로 이루어진다. 섬유 형태의 용융 유리 (44) 는 팁 플레이트를 통하여 회수된다. 섬유는, 매니폴드 (33) 를 통하여 냉각되는 핀 블레이드 (31) 를 구비한 핀쉴드 (30) 를 지나 인발된다. 핀 블레이드 (31) 는, 개별적인 섬유가 예컨대 권치기를 사용하여 로프 형태의 스트랜드로 모여질 때 부싱 아래의 중앙선까지 인발되어지는 섬유 (44) 를 조절하기 위하여 도 7 에 도시된 바와 같이 수직에 대하여 기울어지는 것이 바람직하다. 핀쉴드는 브래키트 (50) 와 1 이상의 볼트 (52) 를 사용하는 등의 임의의 적합한 방식으로, 팁 플레이트 (34) 의 바로 아래에 미소하게 떨어져 지지된다.

본 발명에 따른 핀쉴드는 미소핀을 갖는 핀 또는 다양한 두께의 핀을 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제공된 핀쉴드는, (1) 매니폴드의 내부의 냉각 유체와 미소핀이 접촉하도록, 중공 내부가 있는 매니폴드에 부착된 베이스에 미소핀 또는 치상 돌기를 구비한 핀 블레이드, 및 (2) 핀쉴드의 길이에 걸쳐서 다양한 두께를 갖는 핀 블레이드를 모두 포함한다. 그리하여, 개선된 열 흡수 특성을 갖고, 부싱 영역에 걸쳐서 증가된 열 흡수 및 제어된 열 흡수를 제공하는 핀쉴드가 얻어진다.

본 발명의 바람직한 실시예를 다음의 예시적인 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1

유리로와 조합하여 사용하기 위한 핀쉴드 어셈블리는 중공의 구리 바아로 이루어진 매니폴드를 사용하여 구성된다. 유체를 냉각하기 위한 중공 내부 또는 유동 채널은 부싱을 통과한 용융유리의 유동에 직교하는 방향으로 매니폴드를 따라서 연장한다. 예시적인 매니폴드는 약 1.25 인치 내지 1.50 인치 (약 31.75 내지 38.10 mm) 의 높이 (M_H), 약 0.75 인치 (약 19.05 mm) 의 폭 (M_W), 약 11.65 인치 (약 295.91 mm) 의 길이방향 축 (M_L) 을 따른 길이, 또는 냉각 액체의 바라는 처리량 및 부싱의 치수에 적합한 크기로 될 수 있다. 바람직한 매니폴드 내부는 0.5 인치 (12.7 mm) 의 길이와 0.44 인치 (11.18 mm) 의 폭을 갖는 직사각형 부위와 각각 0.22 인치 (5.59 mm) 의 반경을 갖는 상부 및 저부의 반원으로 구성된 타원형 단면부를 갖는다. 그리하여, 유동 채널 단면부의 총 길이 (M_l) 는 0.94 인치 (23.88 mm) 이다. 슬롯은 중공 내부에 있는 영역을 개방시키기 위해서 매니폴드의 길이 방향의 일 측벽을 충분히 깊게 파고들어서, 베이스부에 미소핀을 구비한 핀이 슬롯 내부로 삽입되고 그 자리에 납땜되어 (예컨대, 은 땜납을 사용하여), 핀이 부착된 매니폴드는 유체에 밀봉된다. 매니폴드의 일 단부에는 주입구가 제공되고, 대향 단부에는 배출구가 제공되어 냉각 유체가 순환될 수 있게 한다.

고체 구리의 핀 블레이드는 약 1.50 인치 (약 38.10 mm) 의 높이 (H), 약 3.80 인치 내지 4.40 인치 (약 96.52 mm 내지 111.76 mm) 의 길이 (L) 를 갖는다.저온의 부싱 영역 아래에 위치된 핀이 약 0.104 인치 (약 2.642 mm) 의 두께 (T) 를 갖는다는 것을 제외하면 핀 블레이드는 0.129 인치 (3.277 mm) 의 두께를 갖는다. 핀은 매니폴드의 길이를 따라서 그 매니폴드에 부착되고, 약 0.498 인치 내지 약 0.544 인치 (약 12.649 mm 내지 13.818 mm) 의 간격 (S) 으로 서로 이격된다.

매니폴드의 냉각 유동 채널에 들어간 미소핀 (도 9 에 도시된) 은, 블레이드의 두께 (T) 와 동일한 길이 (l) (0.104 인치 내지 0.129 인치 (2.642 mm 내지 3.277 mm)) 를 갖는다. 각 블레이드는 그 안에 형성된 약 15 개의 직사각형 미소핀을 갖고 각 미소핀은 약 0.025 인치 (약 0.635 mm) 의 두께 (t) 및 약 0.125 인치 (약 3.175 mm) 의 높이 (h) 를 갖고, 각 미소핀 사이에는 약 0.05 인치 (약 1.27 mm) 의 간격 (s) 이 있다.

실시예 2A 및 실시예 2B

실시예 2A 및 실시예 2B 에서는, 0.544 인치 (13.818 mm) 의 간격 (S) 을 갖는 22 개의 구리핀 블레이드를 각각 구비하는 2 개의 핀쉴드가 제조된다. 각각의 핀은 0.129 인치 (3.277 mm) 의 두께, 4.394 인치 (111.608 mm) 의 길이 (L), 및 1.5 인치 (38.1 mm) 의 높이 (H) 를 갖는다. F1 에서 F22 로 연속적으로 나타낸, 핀쉴드의 중앙선으로부터의 핀의 각도는 다음과 같다 : F1 = 0°;F2, F3, F4 = -5°; F5, F6 = -4°; F7, F8 = -3°; F9 = -2°; F10 = -1°; F11, F12 = 0°; F13 = +1°; F14 = +2°; F15, F16 = +3°;F17, F18 = +4°; F19, F20, F21 = +5°; 및 F22 = 0°.

미소핀이 각 핀 블레이드에 제공되며, 0.025 인치 (0.635 mm) 의 두께 (t), 0.129 인치 (3.277 mm) 의 길이 (l), 및 0.125 인치 (3.175 mm) 의 높이 (h) 를 갖는다. 실시예 2A 에서, 각 핀 블레이드는 0.05 인치 (1.27 mm) 의 간격 (s) 으로 15 개의 미소핀을 구비한다. 실시예 2B 에서, 각 핀은 0.086 인치 (2.184 mm) 의 간격 (s) 으로 8 개의 미소핀을 구비한다. 미소핀이 타원형의 유동채널 내부로 연장하도록 각 핀쉴드의 핀 블레이드는 1.5 인치 (38.1 mm) 의 채널 높이 (M_h) 를 갖는 매니폴드의 슬롯에 탑재된다.

실시예 3A 및 실시예 3B

실시예 3A 및 3B 에서, 0.498 인치 (12.649 mm) 의 간격 (s) 으로 24 개의 구리핀 블레이드를 각각 구비하는 2 개의 핀쉴드가 제조된다. 각각의 핀은 3.80 인치 (96.52 mm) 의 길이 (L) 및 1.50 인치 (38.10 mm) 의 높이 (H) 를 갖는다. 각 핀쉴드의 핀 블레이드는, 1.25 인치 (31.75 mm) 의 채널 높이 (M_h) 및 타원형 유동 채널을 갖는 매니폴드의 슬롯에 탑재되며, 유동 채널은 길이방향 축 (M_l) 을 따라서 11.643 인치 (295.732 mm) 의 길이를 갖는다.

실시예 3A 에서, 유동채널의 길이에 걸쳐서 F1 에서 F24 로 연속적으로 나타낸, 핀쉴드의 중앙선으로부터의 핀의 각도는 다음과 같다 : F1 = 0°, F2 = -8°; F3, F4, F5 = -7°; F6, F7, F8 = -6°; F9, F10, F11 = -5°; F12, F13, F14 = -4°, F15, F16, F17 = -3°, F18, F19 = -2°; F20, F21, F22 = -1°; 및 F23, F24 = 0°. 핀 F2 내지 F9 는 각각 0.104 인치 (2.642 mm) 의 두께를 갖고, 반면에 다른 핀들은 0.129 인치 (3.277 mm) 의 두께를 갖는다.

실시예 3B 에서, 유동 채널의 길이에 걸쳐서 F1 에서 F24 로 연속적으로 나타낸, 핀쉴드의 중앙선으로부터의 핀의 각도는 다음과 같다 : F1, F2 = 0°; F3, F4, F5 = +1°; F6, F7 = +2°; F8, F9, F10 = +3°, F11, F12, F13 = +4°, F14, F15, F16 = +5°, F17, F18, F19 = +6°; F20, F21, F22 = +7°; F23 = +8°; F24 = 0°. 핀 F16 내지 F23 은 0.104 인치 (2.642 mm) 의 두께 (T) 를 갖고, 반면에 다른 핀들은 0.129 인치 (3.277 mm) 의 두께 (T) 를 갖는다.

본 발명이 바람직하고 예시적인 특징 및 실시예를 참조하여 상세히 기재될지라도, 다양한 변형예가 당업자에게 명백할 것이다. 그리하여, 본 발명은 전기한 기재 내용에 의해서 한정되지 않고 첨부된 청구범위 및 그와 동등한 것에 의해서 한정된다.

Claims

유리 섬유를 제조하는 장치로서, 용융 유리의 스트림이 배출되는 다수의 개구부를 포함하는 팁 플레이트가 있는 부싱, 및 상기 팁 플레이트 아래의 핀쉴드 어셈블리로 이루어지며, 상기 핀쉴드 어셈블리는: (a) 길이방향 축과 그 길이방향 축을 따라서 연장하고 냉각 유체가 그 안에서 유동할 수 있도록 채택된 유동채널을 포함하는 매니폴드; 및 (b) 블레이드부와, 상기 매니폴드에 부착되는 베이스부를 각각 구비하는 다수의 핀으로 이루어지고, 상기 베이스부는 냉각 유체와의 접촉을 위해서 상기 유동 채널 내부로 연장하는 미소핀을 포함하고, 상기 블레이드부는 용융 유리의 스트림으로부터 열을 흡수하기 위해서 용융 유리 스트림 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 핀에 있는 미소핀의 개수는 4 내지 24 개이고 각각의 상기 미소핀은 약 0.025 인치 (약 0.635 mm) 의 두께, 약 0.10 인치 내지 약 0.13 인치 (약 2.54 mm 내지 약 3.30 mm) 의 길이, 및 약 0.125 인치 (약 3.175 mm) 의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 매니폴드는 슬롯이 통과하는 벽을 포함하고, 상기 핀의 베이스부는 유체 밀봉 방식으로 상기 슬롯에 납땜되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 유동 채널은, 둥근 상부 부위, 둥근 바닥 부위, 및 상기 상부 부위와 바닥 부위를 연결하며 서로 대향하는 곧은 부위가 있는 타원형의 단면부 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 4 항에 있어서, 각각의 상기 핀의 미소핀은 상기 유동 채널의 곧은 부위의 하나를 통하여 상기 매니폴드의 유동 채널 내부로 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 핀은 상기 매니폴드의 중앙으로부터 이격된 기울어진 핀을 포함하며, 상기 기울어진 핀은 상기 길이방향 축에 대한 수직 위치로부터 증가하는 각도로 기울어지는 것을 특징으로 하는 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 기울어진 핀의 경사 각도는 0°내지 8°인 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 핀은 직사각형 형태이며 다양한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 매니폴드의 중앙에 인접한 상기 핀은 상기 매니폴드의 단부에 인접한 핀의 두께보다 더 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 핀쉴드 어셈블리는 상기 매니폴드의 벽에 있는 홈을 추가로 포함하며, 상기 홈은 상기 길이방향 축을 교차하여 상기 벽 내부로 연장하지만 상기 유동 채널 내부로는 연장하지 않으며, 상기 핀은 상기 홈에 탑재되는 것을 특징으로 하는 장치.
유리 섬유를 제조하는 장치로서, 용융 유리의 스트림이 배출되는 다수의 개구부를 포함하는 팁 플레이트가 있는 부싱, 및 상기 팁 플레이트 아래의 핀쉴드 어셈블리로 이루어지며, 상기 핀쉴드 어셈블리는: (a) 길이방향 축과 그 길이방향 축을 따라서 연장하고 냉각 유체가 그 안에서 유동할 수 있도록 채택된 유동채널을 포함하는 매니폴드; 및 (b) 각각 블레이드부 및 상기 매니폴드에 부착되는 베이스부를 갖는 다양한 두께를 갖는 다수의 핀으로 이루어지고, 상기 블레이드부는 용융 유리의 스트림으로부터 열을 흡수하기 위해서 용융 유리 스트림 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 핀은 직사각형 형태이며 각각은 베이스부 상에 상기 유동 채널 내부로 연장하는 미소핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 유동 채널은 타원형의 단면 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 핀은 각각 0°내지 8°의 각도에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 핀쉴드 어셈블리는 상기 매니폴드의 하나의 벽에 있는 슬롯을 추가로 포함하며, 상기 슬롯은 상기 길이방향 축에 교차하여 상기 벽을 통과하며 상기 유동 채널 내부로 개방되고, 상기 핀이 상기 슬롯 안에 탑재되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 핀쉴드 어셈블리는 상기 매니폴드의 하나의 벽에 있는 홈을 추가로 포함하며, 상기 홈은 상기 길이방향 축에 교차하여 상기 벽 내부로 연장하지만 상기 유동 채널 내부로는 연장하지 않으며, 상기 핀은 상기 홈에 납땜되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 블레이드 일부의 두께는 약 0.06 인치 내지 약 0.11 인치 (약 1.52 mm 내지 약 2.79 mm) 이며 다른 블레이드의 두께는 약 0.08 인치 내지 약 0.13 인치 (약 20.3 mm 내지 약 3.30 mm) 이며, 각각의 상기 블레이드는 약 1 인치 내지 약 2 인치 (약 25 mm 내지 약 51 mm) 의 높이와, 약 3.5 인치 내지 약 4.5 인치 (약 88.9 mm 내지 약 114.3 mm) 의 길이를 가지며, 각각의 상기 블레이드는 베이스부 상에 상기 유동 채널 내부로 연장하는 4 내지 24 개의 균일하게 이격된 미소핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 핀은 구리로 형성되고 상기 길이방향 축을 따라서 실질적으로 균일하게 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 매니폴드의 유동 채널은 그 단면이 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 매니폴드의 길이방향 축을 따라 열 집중이 더 큰 영역에 인접하여 더 큰 두께의 상기 핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.