KR20180030387A - 드로잉 노의 밀봉 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드로잉 노의 밀봉 장치에 관한 것이다. 상기 밀봉 장치는 연장 로드(8)에 연결된 테이퍼 부분(7)을 포함하는 유리 프리폼(2)을 수용하기 위하여 가열 요소(4)로 둘러싸인 수직 중심 개구(3)를 포함하는 드로잉 노(1)를 포함한다. 개구를 갖는 시일(5)은 주변 환경으로부터 드로잉 노(1)의 내부를 밀봉하기 위하여 드로잉 노(1)의 상부에 배치된다. 상기 밀봉 장치는 드로잉 노(1)의 상부에 배치된 외부 환형 부싱(16)과, 제 1 단부(18) 및 대향하는 수직의 제 2 단부(19)를 갖는 내부 환형 부싱(17)을 포함한다. 상기 내부 환형 부싱(17)은 상기 테이퍼 부분(7)이 시작하는 영역에 위치된 상기 제 1 단부(18)로 상기 테이퍼 부분(7)의 적어도 일부를 둘러싸도록 위치될 수 있고, 상기 제 2 단부(19)는 외부 표면상에 돌출부(22)를 포함하며, 상기 내부 부싱(17)이 상기 외부 부싱(16) 안으로 삽입될 때, 상기 내부 부싱(17)과 상기 돌출부(22)는 상기 외부 부싱(16) 내에 이동 가능하게 배치되고, 상기 돌출부(22)는 상기 내부 부싱의 제 2 단부(19)를 수직 중심 개구(3) 위에 유지하기 위한 지지체를 형성한다.

Description

드로잉 노의 밀봉 장치{A SEALING ARRANGEMENT OF A DRAWING FURNACE}
본 발명은 드로잉 노의 밀봉 장치에 관한 것이다.
종래에는, 유리 프리폼를 가열하여 유리 프리폼이 광섬유로 드로잉(drawing) 될 수 있는 노가 공지되어 있다. 이 공지된 노는 주변 히터를 갖는 수직 노 코어 튜브를 포함한다. 유리 프리폼은 위로부터 노 내로 공급되고, 유리 프리폼이 가열되는 동안, 유리 프리폼의 연화된 하단부로부터 광섬유가 드로잉 될 수 있다.
노는 예를 들어 흑연 가열 요소를 가열하기 위해 유도 가열 기술을 사용하거나, 또는 저항 노(resistance furnace) 일 수 있다. 흑연이 산소와 반응하고 고온에서 석영 유리의 분리 생성물로 인해, 산화를 방지하기 위한 불활성 가스 유동이 필요하다. 아르곤, 헬륨 또는 질소와 같은 불활성 가스 등이 코어 튜브 내로 공급된다.
유리 프리폼은 기다란 원형 몸체 부분과, 그 상단부에 테이퍼 부분을 갖는다. 상단부에는 지지 로드가 연결되고, 상기 지지 로드는 유리 프리폼에 매달려 있다. 유리 프리폼이 노에 공급될 때, 유리 프리폼의 직경 변화는 드로잉 노에서 불활성 가스가 새어 나가는 것을 방지하기 위한 밀봉 장치를 요구한다. 지지 로드의 외부 주변을 둘러싸는 슬리브 부재를 배치하여, 유리 프리폼의 테이퍼 부분이 통과할 때 노 시일의 개구를 폐쇄하는 것은 공지되어 있다.
종래의 해결책의 단점은, 지지 로드를 둘러싸는 금속 슬리브 부재가 드로잉 노에 진입하여 유리 프리폼과 접합부를 형성할 위험이 있다. 또한, 테이퍼 부분이 시일을 통과할 때, 노 외부 위쪽으로 유동하는 불활성 가스에 대해 형성된 유동 채널의 형상이 불활성 가스 유동에 난류를 야기하고, 이것은 드로잉 노 내에서 프리폼의 가열 공정을 방해한다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고, 밀봉 장치의 부분들이 드로잉 노에 들어가 유리 프리폼과 접합부를 형성하는 것을 방지하고, 유리 프리폼의 공급 중에 드로잉 노로부터 불활성 가스 유동의 누출을 감소하기 위한 단순하고 효과적인 해결책을 제공하는 데 있다.
이 목적은 독립항 제 1 항에 따른 드로잉 노의 밀봉 장치에 의해 달성된다.
드로잉 노의 밀봉 장치는, 연장 로드에 연결된 테이퍼 부분을 포함하는 유리 프리폼을 수용하기 위하여 가열 요소로 둘러싸인 수직 중심 개구를 포함하는 노와, 주변 환경으로부터 노의 내부를 밀봉하기 위하여 노의 상부에 배치된 개구를 갖는 시일을 포함한다. 상기 장치는 드로잉 노의 상부에 배치된 외부 환형 부싱과, 제 1 단부 및 대향하는 수직의 제 2 단부를 갖는 내부 환형 부싱을 포함하고, 상기 내부 환형 부싱은 상기 테이퍼 부분이 시작하는 영역에 위치된 상기 제 1 단부로 상기 테이퍼 부분의 적어도 일부를 둘러싸도록 위치될 수 있고, 상기 제 2 단부는 외부 표면상에 돌출부를 포함한다. 내부 부싱이 외부 부싱 안으로 삽입될 때, 상기 내부 부싱과 상기 돌출부는 외부 부싱 내에서 이동 가능하게 배치되고, 상기 돌출부는 내부 부싱의 제 2 단부를 수직 중심 개구 위에 유지하기 위한 지지체를 형성한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 개시되어 있다.
본 발명의 장점은, 연장 로드를 둘러싸는 내부 부싱이 드로잉 노에 진입하여 유리 프리폼과 접합부를 형성하는 위험이 제거된다는 것이다. 또한, 테이퍼 부분이 시일을 통과할 때, 노 밖으로 상방으로 유동하는 불활성 가스에 의해 형성된 유동 채널의 형상이 실질적으로 동일하게 유지되어, 불활성 가스 유동에 대한 난류를 일으키지 않고, 드로잉 노 내의 프리폼의 가열 공정이 방해받지 않는다는 것이다.
다음, 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 의해 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 프리폼 드로잉 동안의 드로잉 노의 밀봉 장치를 도시한다.
도 2는 프리폼 드로잉의 최종 단계에서 드로잉 노의 밀봉 장치를 도시한다.
도 1은 프리폼 드로잉 중에 드로잉 노의 밀봉 장치를 도시한다. 드로잉 노(1)는 유리 프리폼(2)이 광섬유로 드로잉 될 수 있도록 유리 프리폼(2)을 가열한다. 유리 프리폼(2)은 드로잉 노(1)의 수직 중심 개구(3)에 위로부터 삽입된다. 광섬유는, 유리 프리폼(2)이 가열되어 용융되는 동안 광섬유를 드로잉하고, 중심 개구(3)의 하부 섹션에 있는 출구를 통해 섬유를 드로잉하여 제조된다. 도면에는 드로잉 노(1)의 상부 섹션만이 도시되어 있다.
중심 개구(3)는 하나 이상의 가열 요소(4), 예를 들면, 유리 프리폼을 가열 및 용융시키기 위한 흑연 가열 요소에 의해 둘러싸여 있다. 드로잉 노(1)의 산화를 방지하기 위해 아르곤, 헬륨 또는 질소와 같은 불활성 가스가 중심 개구(3) 안으로 공급된다.
드로잉 노(1)의 상부에는 주위 환경으로부터 노의 내부를 밀봉하기 위해 개구를 갖는 시일(5)이 배치된다. 시일(5)은 예를 들어 O-링 시일이 될 수 있다. O-링의 내부 직경은 일반적으로 유리 프리폼(2)의 외경에 대응하도록 치수가 정해지며, 링의 외부 부분은 드로잉 노(1)의 표면을 따라 밀착하여 배치된다.
또한, 드로잉 노의 상부에 개구가 배치된 시일(5)은 EP2664593B1에 개시된 바와 같이 다수의 밀봉 요소를 구비할 수 있으며, 밀봉 요소는 일반적으로 중심 개구 둘레에 링 형상으로 배치된다. 각각의 밀봉 요소는 중심 개구를 향하는 밀봉 표면을 포함한다. 밀봉 요소의 섹션을 수용하기 위한 적어도 하나의 챔버가 제공되고, 적어도 하나의 챔버에 수용된 밀봉 요소의 섹션에 작용하는 과압을 발생시키기 위해 적어도 하나의 챔버에 유체를 제공하고, 이를 가압하기 위한 유체 소스에 대한 유입구가 제공되고, 밀봉 요소의 밀봉 표면을 중심 개구를 향해 가압한다. 내부 부싱이 그 민감한 부분들을 보호하기 위해 복수의 밀봉 요소와 함께 시일 내에 도달할 때, 복수의 밀봉 요소를 갖는 시일은 작동하지 않도록 제어된다.
유리 프리폼(2)은 기다란 원형 몸체부(6)와 그 수직 방향(y)의 상단부에 테이퍼 부분(7)을 갖는다. 테이퍼 부분(7)은 연장 로드(8)에 연결된다. 연장 로드(8)는 그 제 1 단부(11)에, 유리 프리폼(2)의 핸들 부분(10)을 수용하기 위한 원통형 구멍(9)을 포함하는, 기다란 둥근 몸체를 포함한다. 유리 프리폼(2)의 핸들 부분(10)은 부착 수단, 예를 들어 핀(12)에 의해 연장 로드(8)에 부착된다. 제 2 단부(13)는 제 2 단부(13)의 외부 표면에 형성된 하나 이상의 홈(15)을 갖는 수직 보어(14)를 포함한다. 제 2 단부(13)는 또한, 외부 표면에 적어도 하나의 홈(15)이 형성된 고체 부분을 포함할 수 있다. 유리 프리폼(2)은 연장 로드(13)의 제 2 단부로부터 매달려 있고, 유리 섬유 드로잉이 진행됨에 따라 하방으로 이동한다.
장치는 외부 환형 부싱(16)을 포함한다. 외부 환형 부싱(16)은 원통형 부분을 포함한다. 도면에서 외부 부싱(16)은 드로잉 노(1)의 상단에 위치된 시일(5)에 고정된다. 외부 부싱(16)은 또한 드로잉 노(1)에 고정될 수 있다. 또한, 외부 부싱(16)을 유리 프리폼(2)에 부착할 수 있으며, 외부 부싱(16)은 유리 프리폼(2)과 함께 드로잉 노(1)를 향해 아래쪽으로 이동할 수 있다. 외부 부싱(16)은 바람직하게는 석영 유리를 포함한다.
상기 장치는 제 1 단부 및 대향하는 수직의 제 2 단부(19)를 갖는 내부 환형 부싱(17)을 포함한다. 내부 부싱(17)과 외부 부싱(16)은 동축으로 배열된다. 내부 환형 부싱(17)은 테이퍼 부분(7)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배열된다. 내부 부싱(17)은 유리 프리폼(2)에 부착되지 않지만 내부 부싱(17)은 테이퍼 부분(7)의 표면에 놓여있다. 내부 환형 부싱의 제 1 단부(18)는 유리 프리폼(2)의 테이퍼 부분(7)의 시작 영역에 위치된다. 유리 프리폼(2)의 표면의 곡률은, 테이퍼 부분(7)이 수직 중심 개구(3) 내의 유리 프리폼(2)의 표면을 따라 불활성 가스 유동(20)에 난류를 일으키기 시작하는 지점에서, 불연속한다. 내부 환형 부싱(17)은 실질적으로 일정한 외부 직경을 포함하기 때문에, 불활성 가스 유동(20)을 위한 연속적인 표면을 제공한다. 내부 부싱(17)의 외부 직경은 바람직하게는 프리폼의 외경보다 약간 작다.
내부 부싱의 제 1 단부(18)의 내부 에지(21)는 테이퍼 표면을 만들기 위해 모따기 될 수 있다. 모따기 각도는 바람직하게는 5-15°이다. 모따기된 에지는, 표면들의 형상이 더욱 비슷할 때, 내부 부싱의 제 1 단부(18)의 내부 표면과 유리 프리폼(2)의 외부 표면 사이에 불활성 가스 유동(20a)의 누출을 덜 제공한다.
내부 부싱의 제 2 단부(19)는 제 1 단부(18)보다 상부에 수직 방향(y)으로 위치되고, 제 1 단부보다 핸들 부분(10)에 더 가깝다. 내부 부싱의 제 2 단부(19)는 외부 표면에 돌출부(22)를 포함한다.
조립체의 수직 방향(y)으로 내부 부싱(17)의 상부에는 내부 부싱(17)과 동축으로 중간 부싱(23)이 제공된다. 중간 부싱(23)은 유리 프리폼(2)에 고정되지 않고, 중간 부싱(23)은 내부 부싱(17)에 놓인다. 연장 로드(8) 및 유리 프리폼(2)은 중간 부싱(23)이 옆으로 떨어지는 것을 방지한다. 중간 부싱(23)은 돌출부, 예를 들어 수직 방향(y)으로 상단에 플랜지(24)를 갖는 원통형 부분을 포함한다. 중간 부싱의 상부에는 하나 이상의 밀봉 부재(25)가 배치되고, 밀봉 부재(25)는 예를 들어 링 시일이다. 밀봉 부재(25)는 중간 부싱(23)의 내부 표면과 연장 로드(8)의 외부 표면 사이의 간극을 감소시킨다.
중간 부싱(23)의 원통형 부분은 외부 부싱(16) 내에 끼워지고 외부 부싱(16) 내에서 이동 가능하도록 치수가 정해진다. 돌출부인 플랜지(24)는 중간 부싱(23)이 외부 부싱(16)을 통해 미끄러지는 것을 방지하기 위해 외부 부싱(16)의 내경을 초과하도록 치수가 정해진다.
유리 프리폼(2)의 드로잉이 진행되고 유리 프리폼(2)이 최종 위치에 접근할 때, 내부 부싱(17)은 외부 부싱(16)의 레벨에 도달한다. 내부 부싱(17)과 그 돌출부(22)는 외부 부싱(16) 내에 끼워지고, 외부 부싱 내에서 이동 가능하도록 치수가 정해진다.
도 1에 도시된 드로잉 단계에서, 내부 부싱의 제 1 단부(18)는 드로잉 노(1)의 상부에 배치된 시일(5)의 개구 내로 도달한다. 지지 돌출부(22)를 갖는 중간 부싱(23)은 돌출부(22)에 의해 외부 부싱(16)의 상부에 위치된다. 중간 부싱(23)은 밀봉 부재(25)와 함께 외부 부싱(16)의 상부 개구를 수직 방향(y)으로 밀봉한다. 외부 부싱(16)의 수직 방향(y)의 상부 개구가 폐쇄될 때, 유리 프리폼(2)과 중심 개구(3) 사이의 간극을 통과하는 불활성 가스 유동(20), 또는 유리 프리폼(2)과 내부 부싱(17) 사이의 간극을 통과하는 불활성 가스 유동(20a)은, 대기로 방출되지 않고 외부 부싱(16) 내에 유지된다.
도 2는 프리폼 드로잉의 최종 단계 동안의 도면의 밀봉 장치를 도시한다. 연장 로드의 제 2 단부(13)와 밀봉 부재(25)는 명확성을 위해, 도 2에서는 도시되지 않았다.
돌출부(22)는 중심 개구(3) 위에 내부 부싱의 제 2 단부(19)를 유지하기 위한 지지부를 형성한다. 중심 개구(3)를 위로부터 밀봉하는 시일(5)은 내부 부싱(17)을 위한 지지 표면을 형성한다. 내부 부싱(17)의 돌출부(22)에 대한 지지 표면을 포함하도록 외부 부싱(16)을 구성할 수 있다. 도면에서, 돌출부(22)는 내부 부싱(17)의 방사상 방향으로 돌출하는 제 2 단부(19)의 외부 표면을 둘러싸는 플랜지다. 지지 표면과 접촉하는 돌출부(22)는 연장 로드(8)를 둘러싸는 내부 부싱(17)이 드로잉 노(2)로 진입하는 것을 방지한다.
내부 부싱(17)을 지지하는 지지 표면과 가열 요소(4) 사이의 거리(h1)는 내부 부싱(17)의 높이(h2)보다 길다. 내부 부싱(17)이 수직 중심 개구(3)에서 가열 요소(4)의 영역으로 연장하지 않을 때, 유리 프리폼(2)과의 접합부의 형성이 제거된다.
내부 부싱(17)은 그 제 2 단부(19)에서 반경 방향(r)의 내부로 돌출하는 리듀싱 피팅(reducing fitting)(26)을 포함할 수 있다. 내부 리듀싱 피팅(26)은 유동 저항을 야기하는 덮이지 않은 표면 단면적의 양을 감소시켜, 불활성 가스 유동(20a)이 유리 프리폼(2)과 내부 부싱의 제 1 단부(18) 사이의 간극을 통과하게 한다. 또한 리듀싱 피팅(26)은 내부 부싱의 중심 맞춤을 돕는다.
실질적으로 원통형인 내부 부싱(17)에 의해 덮인 테이퍼 부분(7)이 시일(5)을 통과할 때, 드로잉 노(1)로부터 위쪽으로 유동하는 불활성 가스 유동(20)에 대해 형성된 유동 채널의 형상은 대체로 환형으로 유지된다. 이는 불활성 가스 유동(20)의 난류를 감소시키고, 드로잉 노(1) 내의 유리 프리폼(2)의 가열 공정이 방해받지 않게 한다.
기술이 진보함에 따라, 본 발명의 개념이 다양한 방식으로 구현될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명 및 그 실시예는 상술한 예들에 한정되지 않고 청구 범위 내에서 변경될 수 있다.
1 : 드로잉 노
2 : 유리 프리폼
3 : 개구
4 : 가열 요소
5 : 시일
6 : 몸체부
7 : 테이퍼 부분
8 : 연장 로드
9 : 원통형 개구
10 : 핸들 부분
11 : 연장 로드의 제 1 단부
12 : 핀
13 : 연장 로드의 제 2 단부
14 : 보어
15 : 홈
16 : 외부 부싱
17 : 내부 부싱
18 : 내부 부싱의 제 1 단부
19 : 내부 부싱의 제 2 단부
20, 20a : 불활성 가스 유동
21 : 내부 에지
22 : 돌출부
23 : 중간 부싱
24 : 플랜지
25 : 밀봉 부재
26 : 리듀싱 피팅
h1 : 거리
h2 : 내부 부싱의 높이
r : 반경 방향
y : 수직 방향

Claims (11)

  1. 드로잉 노의 밀봉 장치로서,
    연장 로드(8)에 연결된 테이퍼 부분(7)을 포함하는 유리 프리폼(2)을 수용하기 위하여 가열 요소(4)로 둘러싸인 수직 중심 개구(3)를 포함하는 드로잉 노(1)와, 주변 환경으로부터 드로잉 노(1)의 내부를 밀봉하기 위하여 드로잉 노(1)의 상부에 배치된 개구를 갖는 시일(5)을 포함하는, 드로잉 노의 밀봉 장치에 있어서,
    상기 밀봉 장치는 상기 드로잉 노(1)의 상부에 배치된 외부 환형 부싱(16)과, 제 1 단부(18) 및 대향하는 수직의 제 2 단부(19)를 갖는 내부 환형 부싱(17)을 포함하고, 상기 내부 환형 부싱(17)은 상기 테이퍼 부분(7)이 시작하는 영역에 위치된 상기 제 1 단부(18)로 상기 테이퍼 부분(7)의 적어도 일부를 둘러싸도록 위치될 수 있고, 상기 제 2 단부(19)는 외부 표면상에 돌출부(22)를 포함하며, 상기 내부 부싱(17)이 상기 외부 부싱(16) 안으로 삽입될 때, 상기 내부 부싱(17)과 상기 돌출부(22)는 상기 외부 부싱(16) 내에 이동 가능하게 배치되고, 상기 돌출부(22)는 상기 내부 부싱의 제 2 단부(19)를 수직 중심 개구(3) 위에 유지하기 위한 지지체를 형성하는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부(22)는 상기 내부 부싱(17)의 반경 방향(r)으로 돌출하는 제 2 단부(19)를 둘러싸는 플랜지인 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 장치는 상기 내부 부싱(17) 위에 동축으로 배치된 중간 부싱(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 부싱(16)은 상기 시일(5)에 부착되는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 부싱(16)은 상기 유리 프리폼(2)에 부착되는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 부싱의 제 1 단부(18)의 내부 에지(21)는 모따기 되며, 모따기 각도는 5-15°인 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드로잉 노(1)의 상부에 배치된 개구를 갖는 시일(5)은 상기 돌출부(22)를 위한 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 부싱(16)은 상기 돌출부(22)를 위한 지지 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 지지 표면과 상기 가열 요소(4) 사이의 거리(h1)는 내부 부싱의 높이(h2)보다 긴 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장 로드(8)는 그 제 1 단부(11)에, 유리 프리폼(2)의 핸들 부분(10)을 수용하기 위한 원통형 개구(9)를 포함하는, 기다란 둥근 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 연장 로드(8)는 그 제 2 단부(13)에, 고체 부분의 외부 표면에 적어도 하나의 홈(15)이 형성된, 고체 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 드로잉 노의 밀봉 장치.
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