KR20180132967A - 용융 유리의 혼합 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

혼합 장치는 혼합 베셀과 혼합 베셀 내에 회전 가능하도록 실장된 스터러(stirrer)를 포함한다. 상기 스터러는 상기 스터러의 샤프트를 따라 위치한 혼합 임펠러들의 복수의 세트들을 포함하며, 각각의 혼합 임펠러는 혼합 블레이드의 주 표면이 샤프트의 종축에 평행하도록 배열된 리본-형상의 혼합 블레이드를 포함한다. 혼합 블레이드는 혼합 베셀의 내부 벽 표면에 인접한 말단부와, 샤프트에 부착된 측부들을 포함하고, 말단부의 곡률 반경이 측부들의 곡률 반경과 다르다.

Description

용융 유리의 혼합 장치 및 방법

본 출원은 2016년 5월 2일 출원된 미국 임시 출원 제62/330,471호의 35 U.S.C. §119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 보증되고 그 전문이 참조에 의해 명세서에 결합된다.

본 발명은 일반적으로 용융 유리를 균질화하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 그 내부에 위치한 혼합 부재를 포함하는 혼합 베셀에 관한 것이다.

유리의 대규모 상업적 제조는 원재료들을 용융시켜 용융 물질(molten mass)을 제조하기 위한 원재료들의 가열과 함께 시작된다. 이러한 용융 물질, 이하에서 용융 유리 또는 용융물(melt)은 기체 상의 함유물(예를 들어, 기포들) 및 열적 및/또는 화학적 불균질성 영역들을 포함하여, 다양한 타입의 불균질성을 함유할 수 있다. 기체상의 함유물들은 마감된 유리 물품 내에서 거품들로서 나타날 수 있다. 열적 및/또는 화학적 불균질성은 마감된 유리 물품의 다른 물리적 특성들에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 상기 불균질성 영역들은 용융 유리가 유리 제조 장치의 하류 성분들을 통해 흐를 때 신장될(stretched) 수 있고, 코드(cord)로 지칭되는 것을 생성할 수 있다. 예를 들어, 다운 드로우 유리 제조 공정과 같은 드로잉 공정에서, 용융 유리를 유리 시트로 드로잉하는 것은 상기 코드를 드로우 방향을 따라 정렬된 긴 필라멘트들(filaments)로 더욱 신장시킨다. 유리 물품, 예를 들어 유리 리본 또는 유리 시트의 표면에 또는 표면 근처에 배열된 코드는 즉각적으로 식별 가능한 렌즈 효과(lensing effect)를 생성하는 유리 표면 상의 나노미터-스케일 상승 영역들(raised regions)을 생성할 수 있다.

균질한 결함 없는 유리 물품들을 생성하기 위하여, 용융 유리는 일반적으로 용융 이후에 더욱 처리된다. 예를 들어, 청징(refining) 공정이 수행될 수 있고, 여기에서 용융 공정 동안에 생성되었던 거품들이 제거된다. 추가적으로, 열적 및/또는 화학적 불균질성들을 감소시키거나 제거하기 위하여 용융 유리가 혼합되는, 예를 들어 스터링되는(stirred) 혼합 공정이 수행될 수 있다. 스터링 단계는 일반적으로 스터링 부재에 의해 스터링 베셀 내에서 수행된다. 그러나 높은 스터링 효율들을 위한 요구가 스터링 베셀 상에서 스터링 부재에 의해 생성되는 높은 전단력(shear)의 효과에 의해 완화된다(tempered). 높은 전단력은 시간에 따라 스터링 베셀을 침식시키고 용융 유리의 오염을 유발할 수 있다.

여기에 설명된 태양들은 앞서 설명된 문제점들의 일부를 해결하고자 한다.

용융 유리로부터 유리 물품들을 제조하는 동안에, 이로부터 생성되는 유리 물품 내에서 분명해지는 것으로부터 불균질부들(용융 유리 내에 존재할 수 있는)을 최소화하기 위하여 용융 유리를 완전히 혼합하는 것이 요구된다. 이러한 불균질부들의 하나는 코드(cord)로 지칭된다. 본 개시의 목적을 위하여, 코드는 용융 유리의 바디 내에 화학적 및/또는 열적 불균질부의 영역으로서 시작될 수 있고, 불균질부 및 둘러싸는 용융 유리 사이에 작은 점도 차이를 유발한다. 만약 용융 유리가 드로잉된다면, 불균질부 영역들은 또한 신장된다. 따라서, 코드는 드로잉된 유리의 드로우 방향으로 연장되는 불균질부의 스트링들(필라멘트들)로서 나타날 수 있다. 유리가 냉각될 때, 유리 표면 주위의 불균질부의 필라멘트들은 유리 표면의 나머지 상으로 연장될 수 있고, 유리 시트 내의 미미한 두께 변화들을 생성하며, 이는 이로부터 생성되는 디스플레이 소자의 성능 및 인식되는 품질에 시작적으로 및 기능적으로 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 유리 시트의 표면 상의 작은 두께 변화들 조차도 유리 시트 상에서의 전자 성분들을 퇴적하는 데 사용되는 퇴적 공정들에 영향을 줄 수 있다. 추가적으로, 특히 유리가, 이에 한정되는 것은 아니지만 텔레비전 또는 컴퓨터 모니터들과 같은, 시각적인 디스플레이 장치들의 제조 방법 내에서 사용되는 얇은 유리 시트들로 형성된다면, 이러한 상승된 영역들에 의해 생성되는 결과적인 렌즈 효과(lensing effect)가 시각적으로 명확할 수 있다.

혼합 공정을 통해 용융 유리를 흘리는 단계는 용융 유리를 더욱 균질화함에 의해 포밍 바디에 공급되는 용융 유리 내의 불균질성 효과를 현저히 감소시킬 수 있다. 이러한 점에서, 혼합 베셀 및 그 내부에 실장된 다양한 혼합 부재들(즉, 스터러들)을 포함하는 향상된 혼합 장치가 개시된다.

위에서 설명된 바와 같이, 혼합 장치는 그 중에서도 이를 통해 흐르는 용융 유리를 균질하게 하기 위하여 기능한다. 이러한 기능을 달성하기 위하여, 혼합 장치 및 더욱 구체적으로 혼합 부재는 제빵사가 도우를 신장하고 폴딩하는 것과 같이 점성 용융 유리를 신장하고 폴딩하도록 설계된다. 용융 유리를 신장시키는 것은 일반적으로 혼합 베셀의 내부 벽과 혼합 부재 샤프트에 부착되고 이로부터 외측으로 연장되는 혼합 블레이드의 말단부와의 사이에서 일어난다. 혼합 베셀 내부 벽 표면과 혼합 블레이드의 말단부 사이의 거리는 커플링 거리라는 용어로 지칭된다. 용융 유리의 신장은 혼합 부재가 혼합 베셀 내에서 회전함에 따라 커플링 거리 내에서 발달되는 용융 유리의 전단 힘의 결과로서 일어난다. 그러나, 작은 커플링 거리 내에서 생성되는 높은 전단 힘들은 혼합 베셀의 침식 및 용융 유리의 입자 오염을 생성할 수 있다. 반면에, 커플링 거리를 증가시키거나 커플링 결합(즉, 커플링 면적), 즉 혼합 베셀과 "커플링되는" 혼합 부재의 전체 외주 면적을 감소시키는 것은 혼합 효율을 감소시킨다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 커플링 면적은 혼합 베셀의 내부 벽에 근접한 혼합 블레이드의 면적을 지칭한다.

따라서, 개시된 혼합 장치는 혼합 베셀을 포함한다. 상기 혼합 장치는, 상기 혼합 베셀 내에서 회전 가능하도록 위치하는 혼합 부재를 포함하고, 상기 혼합 부재는 샤프트와 상기 샤프트에 부착되고 상기 샤프트로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 혼합 임펠러(impeller)를 포함하며, 상기 제1 혼합 임펠러는 상기 샤프트와 폐쇄 루프(closed loop)로서 형성되는 혼합 블레이드를 포함하고, 상기 혼합 블레이드는 제1 곡률 반경을 포함하는 말단부(distal end portion)와, 상기 말단부에 인접한 제1 및 제2 측부들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 측부들은 상기 제1 곡률 반경과 다른 곡률 반경을 포함한다. 상기 혼합 장치는 또한 제1 웹 부분(web portion)과, 상기 샤프트의 종축에 평행한 방향을 따라 상기 제1 웹 부분으로부터 이격된 제2 웹 부분을 포함하고, 상기 제1 웹 부분과 상기 제2 웹 부분이 상기 제1 및 제2 웹 부분들의 캡쳐된 에지(captured edge)를 따라 상기 혼합 블레이드의 내부 주 표면에 부착된다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 웹 부분은 상기 제1 혼합 임펠러에 인접한 제2 혼합 임펠러에 부착될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 제2 웹 부분은 상기 제1 혼합 임펠러에 인접한 제3 혼합 임펠러에 부착될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 측부들 중 적어도 하나의 곡률 반경은 무한대이다.

상기 제1 웹 부분과 상기 제2 웹 부분 각각은 자유 에지(free edge)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 자유 에지는 선형 에지 부분을 포함하고, 일부 실시예들에서, 상기 자유 에지는 오목 곡선을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 샤프트의 종축과 평행하고 상기 제1 웹 부분의 상기 자유 에지에 접하는 선은 상기 제2 웹 부분과 교차한다. 다른 실시예들에서, 상기 샤프트의 종축과 평행하고 상기 제1 웹 부분의 상기 자유 에지에 접하는 선은 상기 제2 웹 부분과 교차하지 않는다.

상기 혼합 블레이드는 상기 말단부 및 상기 제1 및 제2 측부들 사이에 각각 위치하는 제1 및 제2 중간부들(intermediate portions)을 더 포함할 수 있고, 상기 말단부 및 상기 제1 및 제2 중간부들의 곡률 반경은 상기 제1 및 제2 측부들의 상기 곡률 반경들과 다르다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 중간부들의 상기 곡률 반경들은 상기 제1 및 제2 측부들의 상기 곡률 반경들보다 더 작다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 곡률 반경은 상기 말단부에 인접한 상기 혼합 베셀의 내부 벽 표면의 곡률 반경과 실질적으로 동일하다.

상기 혼합 장치는 상기 샤프트의 길이에 대하여 상기 샤프트 상에서의 제1 위치 주위에 배열된 혼합 임펠러들의 세트를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 혼합 임펠러들의 세트는 적어도 4개의 혼합 임펠러들을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 혼합 임펠러들의 세트는 적어도 5개의 혼합 임펠러들을 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 혼합 장치는 상기 샤프트 상의 복수의 위치들에 배열된 혼합 임펠러들의 복수의 세트들을 더 포함한다.

또 다른 실시예에서, 혼합 장치가 설명되며, 상기 혼합 장치는, 실린더 형상의 혼합 베셀로서, 상기 혼합 베셀의 내부 벽이 곡률 반경을 포함하는 상기 혼합 베셀; 상기 혼합 베셀 내에 회전 가능하도록 위치하는 혼합 부재를 포함하고, 상기 혼합 부재는, 샤프트; 및 상기 샤프트에 부착되고 상기 샤프트로부터 반경 방향 외측으로 연장되며, 상기 샤프트와 폐쇄 루프로서 형성되는 혼합 블레이드를 포함하고, 상기 혼합 베셀의 상기 내부 벽의 상기 곡률 반경과 실질적으로 동일한 제1 곡률 반경을 포함하는 말단부를 포함하고, 상기 혼합 블레이드에 연결된 제1 및 제2 웹 부분들을 더 포함하는, 제1 혼합 임펠러를 포함한다.

상기 혼합 블레이드는 제1 및 제2의 인접한 측부들을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 측부들은 상기 제1 곡률 반경과 다른 곡률 반경들을 포함한다.

또 다른 실시예들에서, 유리의 제조 방법이 설명되며, 상기 제조 방법은, 용융 물질을 형성하도록 용융 베셀 내에서 원재료들을 가열하는 단계; 혼합 베셀 내로 상기 용융 물질을 흘리는 단계; 및 상기 혼합 베셀 내에서 회전 가능하도록 위치한 혼합 부재로 상기 혼합 물질을 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합 부재는, 샤프트와 상기 샤프트에 부착되고 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 혼합 임펠러를 포함하고, 상기 제1 혼합 임펠러는 상기 샤프트와 폐쇄 루프로서 형성되는 혼합 블레이드를 포함하고, 상기 혼합 블레이드는 제1 곡률 반경을 포함하는 말단부와, 상기 말단부에 인접한 측부들을 포함하고, 상기 측부들은 상기 제1 곡률 반경과 다른 곡률 반경들을 포함하며, 상기 제1 혼합 임펠러는 상기 혼합 블레이드에 연결되는 제1 및 제2 웹 부분들을 더 포함한다.

상기 방법은 상기 용융 물질을 복수의 혼합 임펠러들로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기에서 개시되는 실시예들의 추가적인 특징들 및 이점들이 뒤따르는 상세한 설명 내에서 제시될 것이며, 부분적으로는 명세서로부터 당업자에게 즉각적으로 명백할 것이며 첨부하는 도면 뿐만 아니라 청구항들, 및 뒤따르는 상세한 설명을 포함하여 여기에 설명되는 본 발명을 실행함에 의해 즉각적으로 인식될 것이다.

앞선 일반적인 설명 및 뒤따르는 상세한 설명 모두 본 개시의 실시예들을 설명하며, 이들이 설명되고 청구되는 바와 같이 실시예들의 속성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 골자를 제공할 의도임이 이해되어야 한다. 첨부하는 도면들은 실시예들의 추가적인 이해를 제공하도록 포함되며, 본 개시에 병합되고 일부분을 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 나타내며, 명세서와 함께 이들의 원리들 및 구동들을 설명하기 위하여 작용한다.

도 1은 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치의 예시의 개략도이다.
도 2는 도 1의 유리 제조 장치에서의 사용을 위하여 적합한 혼합 장치의 측단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 도 2의 혼합 장치 내에서의 사용을 위하여 적합한 혼합 부재의 측면도이다.
도 4는 도 3의 혼합 부재의 사시도이다.
도 5는 복수의 세트들의 임펠러들 중 하나의 세트를 나타내는 도 3의 혼합 부재의 평면도이다.
도 6은 도 5의 혼합 부재의 부분 평면도이다.
도 7은 본 개시에 따른 혼합 부재의 다른 실시예의 평면도이고, 임펠러들의 웹 부재들이 직선 자유 에지들을 포함한다.
도 8은 본 개시에 따른 혼합 부재의 또 다른 실시예의 평면도이고, 임펠러들의 웹 부재들이 곡선 자유 에지들을 포함한다.
도 9는 본 개시에 따른 혼합 부재의 다른 실시예의 평면도이고, 임펠러들의 각각의 세트가 많은 수의(4 이상의) 임펠러들을 포함한다.
도 10은 본 개시에 따른 혼합 부재의 다른 실시예의 평면도이고, 용융 유리가 임펠러들을 통해 직선으로 흐를 수 있도록 각각의 임펠러가 곡률 반경을 갖는 곡선 자유 에지들을 갖는다.
도 11a는 본 개시에 따른 혼합 부재의 또 다른 실시예의 평면도이고, 혼합 부재는 직선 측부들 및 말단부를 갖는 혼합 블레이드들을 포함하고, 말단부는 혼합 베셀의 실린더 형상의 내부 벽의 곡률 반경과 실질적으로 동일한 곡률 반경을 포함한다.
도 11b는 본 개시에 따른 혼합 부재의 또 다른 실시예의 평면도이고, 혼합 부재는 직선 측부들 및 말단부를 갖는 혼합 블레이드들을 포함하고, 말단부는 혼합 베셀의 실린더 형상의 내부 벽의 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 포함한다.

본 개시의 다양한 실시예들과, 첨부하는 도면들에서 도시되는 예시들에 대한 상세한 참조가 이제 이루어질 것이다. 가능하다면 동일한 참조번호들은 도면들을 통틀어 동일하거나 유사한 부분들을 가리키도록 사용될 것이다. 그러나 본 개시는 많은 다양한 형태들로서 구체화될 수 있고 여기에서 제시된 실시예들에 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.

범위들은 여기에서 "약" 하나의 특정한 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정한 값까지로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 실시예들은 하나의 특정한 값으로부터, 및/또는 다른 특정한 값까지를 포함할 수 있다. 유사하게, 값들이 "약"의 선행어구 사용에 의해 근사치들로서 표현될 때, 특정한 값은 다른 측면을 형성한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 범위들의 각각의 종료점들이 다른 종료점과 연관되어, 그리고 다른 종료점과 독립적으로 모두 중요하다는 점이 더 이해될 것이다.

여기에서 설명되는 방향 용어들- 예를 들어 위, 아래, 좌측, 우측, 전면, 후면, 상부, 바닥부-는 그려진 대로 도면들을 참조로 하여 설명되며, 절대적인 방향을 함축하는 것으로 의도되지 않는다.

다르게 강조하여 설명되지 않는 한, 여기 제시된 임의의 방법들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석될 것이 전혀 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들에 의해 뒤따르는 순서를 한정하지 않는 경우 또는 단계들이 특정한 순서에 제한된다는 점이 청구항들 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우에, 임의의 순서가 추론되는 것이 전혀 의도되지 않는다. 이는 단계들의 배열, 공정 흐름도, 성분들의 순서, 또는 성분들의 방향과 관련된 논리적 특징들; 문법적 구조 또는 구두법으로부터 유도되는 일반적인 의미, 및 명세서 내에서 설명되는 실시예들의 개수 또는 유형을 포함하여, 해석을 위한 임의의 가능한 비-표현적 기초를 유지한다.

여기에서 사용되는 바와 같이 단수 형태, "일", "하나의", 또는 "상기"는 문맥이 다르게 명확히 설명하지 않는 한 복수의 지시 대상들을 의미한다. 따라서, 예를 들어 "일" 성분에 대한 참조는 문맥이 다르게 명확히 지시하지 않는 한 두 개 또는 그 이상의 이러한 성분들을 가지는 태양들을 포함한다.

도 1에 도시된 것은 예시적인 유리 제조 장치(10)이다. 일부 실시예들에서, 유리 제조 장치(10)는 혼합 베셀(14)을 포함하는 유리 용융 퍼니스(12)를 포함할 수 있다. 용융 베셀(14)에 더하여, 유리 용융 퍼니스(12)는 원재료들을 가열하고 원재료들을 용융 유리로 변환시키는 가열 부재들(예를 들어 연소 버너들 또는 전극들)과 같은 하나 이상의 추가 성분들을 선택적으로 포함할 수 있다. 추가적인 예시들에서, 유리 용융 퍼니스(12)는 용융 베셀의 인접부로부터의 열 손실을 감소시키는 열 관리 소자들(예를 들어, 절연 성분들)을 포함할 수 있다. 더욱 추가적인 예시들에서, 유리 용융 퍼니스(12)는 원재료들의 용융 유리로의 용융을 용이하게 하는 전자 소자들 및/또는 전자기계 소자들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 유리 용융 퍼니스(12)는 지지 구조들(예를 들어, 지지 섀시, 지지 부재 등) 또는 다른 성분들을 포함할 수 있다.

유리 혼합 베셀(14)은 일반적으로 난연성 세라믹 물질, 예를 들어 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 난연성 세라믹 물질과 같은 난연성 물질로 구성될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 난연성 물질은 구조물들을 위하여 적용 가능하도록 만드는 화학적 및 물리적 특성들을 갖는 비-금속성 물질로서 또는 538℃ 이상의 환경들에 노출되는 시스템들의 성분들로서 정의된다. 일부 예시들에서, 유리 혼합 베셀(14)은 난연성 세라믹 벽돌들로부터 구성될 수 있다.

일부 예시들에서, 유리 제조 퍼니스는 유리 기판, 예를 들어 가늠할 수 없는 길이의 유리 리본을 제조하기 위하여 구성되는 유리 제조 장치의 성분으로서 병합될 수 있다. 일부 예시들에서, 유리 용융 퍼니스는 슬롯 드로우 장치, 플롯 배스 장치, 다운 드로우 장치, 업 드로우 장치, 프레스 롤링 장치, 튜브 드로잉 장치 또는 여기에 개시된 태양들로부터 이점을 얻을 것인 임의의 다른 유리 제조 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 성분으로서 병합될 수 있다. 예시의 방법으로서, 도 1은 개별적인 유리 기판들로 후속 처리하기 위하여 유리 리본을 퓨전 드로잉하기 위한 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치(10)의 일 성분으로서의 유리 용융 퍼니스(12)를 개략적으로 도시한다.

유리 제조 장치(10)(예를 들어, 퓨전 다운-드로우 장치(10))는 유리 용융 베셀(14)에 대하여 상류에 위치하는 상류 유리 제조 장치(16)를 선택적으로 포함할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어들 상류 및 하류는 용융 유리의 흐름 방향에 대하여 이해되어야 한다. 일부 예시들에서, 상류 유리 제조 장치(16)의 일부분 또는 전체는 유리 용융 퍼니스(12)의 일부분으로서 병합될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상류 유리 제조 장치(16)는 저장 용기(18), 원재료 이송 장치(20), 및 원재료 이송 장치에 연결된 모터(22)를 포함할 수 있다. 저장 용기(18)는 화살표(26)에 의해 표시되는 바와 같이 유리 용융 퍼니스(12)의 혼합 베셀(14) 내로 투입될 수 있는 다량의 원재료(24)를 저장할 수 있다. 원재료(24)는 일반적으로 하나 이상의 유리 포밍 금속 산화물들 및 하나 이상의 개질제들(modifying agents)를 포함한다. 원재료(24)는 하나 이상의 추가적인 성분들, 예를 들어 하나 이상의 청징제들(fining agents)을 포함한다. 일부 예시들에서, 원재료 이송 장치(20)는 원재료 이송 장치가 저장 용기(18)로부터 용융 베셀(14)까지 미리 결정된 양의 원재료(24)를 이송하도록 모터(22)에 의해 구동될 수 있다. 추가적인 예시들에서, 모터(22)는 용융 베셀(14)로부터 하류에서 감지되는 용융 유리의 레벨에 기초하여 조절된 속도로 원재료(24)를 도입하도록 원재료 이송 장치(20)를 구동할 수 있다. 용융 베셀(14) 내의 원재료(24)는 이후 용융 유리(28)를 형성하도록 가열될 수 있다.

유리 제조 장치(10)는 유리 용융 퍼니스(12)의 하류에 위치하는 하류 유리 제조 장치(30)를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예시들에서, 하류 유리 제조 장치(30)의 일부분은 유리 용융 퍼니스(12)의 일부분으로서 병합될 수 있다. 그러나 일부 실시예들에서, 아래에서 논의되는 제1 연결 도관(32) 또는 하류 유리 제조 장치(30)의 다른 부분들이 유리 용융 퍼니스(12)의 일부분으로서 병합될 수 있다. 제1 연결 도관(32)을 포함하여 하류 유리 제조 장치(30)의 성분들은 귀금속으로 형성될 수 있다. 적합한 귀금속들은 백금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄, 및 팔라듐, 또는 이들의 합금들로 구성되는 금속들의 군으로부터 선택되는 백금 군 금속들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 제조 장치의 하류 성분들은 중량 약 70 내지 약 90%의 백금과 중량 약 10% 내지 약 30%의 로듐을 포함하는 백금-로듐 합금으로 형성될 수 있다. 그러나 다른 적합한 금속들은 몰리브덴, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 및 이들의 합금들을 포함할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 용융 베셀(14)로부터 하류에 위치하고 전술한 제1 연결 도관(32)에 의해 용융 베셀(14)에 결합되는 청징 베셀(fining vessel)(34)과 같은 제1 처리(즉, 공정) 베셀을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 용융 유리(28)는 제1 연결 도관(32)에 의해 용융 베셀(14)로부터 청징 베셀(34)까지 중력 투입될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 베셀(14)로부터 청징 베셀(34)까지 제1 연결 도관(32)의 내부 경로를 통해 용융 유리(28)를 안내할 수 있다. 그러나 다른 처리 베셀들이 용융 베셀(14)의 하류에, 예를 들어 용융 베셀(14)과 청징 베셀(34) 사이에 위치할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 용융 베셀과 청징 베셀 사이에 처리 베셀이 채용될 수 있고, 여기서 제1의 상류 용융 베셀로부터의 용융 유리가 용융 처리를 계속하기 위하여 더욱 가열되거나, 청징 베셀로 들어가기 전에 상류의 용융 베셀 내에서의 용융 유리의 온도보다 낮은 온도까지 냉각된다.

청징 베셀(34) 내에서, 버블들이 다양한 기술들에 의해 용융 유리(28)로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 원재료(24)는 가열될 때 화학적 환원 반응을 겪으며 산소를 방출하는 주석 산화물과 같은 다가의(multivalent) 화합물들(즉, 청징제들)을 포함할 수 있다. 다른 적합한 청징제들은 한정 없이 비소, 안티몬, 철 및 세륨을 포함한다. 청징 베셀(34)은 용융 베셀 온도보다 높은 온도까지 가열되어, 청징제를 가열한다. 청징제(들)의 온도-유도된 화학적 환원에 의해 생성된 산소 버블들은 청징 베셀 내에서 용융된 유리를 통해 떠오르며, 용융 퍼니스 내에서 생성된 용융물 내의 가스들이 청징제에 의해 생성된 산소 버블들 내로 응집할 수 있다. 이후 확장된 가스 버블들은 청징 베셀 내의 용융된 유리의 자유 표면까지 떠오를 수 있고, 그 후 청징 베셀로부터 배기될 수 있다. 산소 버블들은 청징 베셀 내에서 용융 유리의 기계적 혼합을 더욱 유도할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 용융된 유리를 혼합하기 위한 혼합 장치(36)와 같은 다른 처리 베셀을 더 포함할 수 있다. 혼합 장치(36)는 청징 베셀(34)로부터 하류에 위치할 수 있다. 유리 용융물 혼합 장치(36)는 균질한 용융 유리 조성을 제공하도록 사용될 수 있고, 이에 따라 그렇지 않으면 청징 베셀(34)에서 나오는 정제된 용융 유리 내에 존재할 수 있는 화학적 또는 열적 불균질성을 감소시킬 수 있다. 도시된 바와 같이, 청징 베셀(34)은 제2 연결 도관(38)에 의해 용융된 유리 혼합 장치(36)에 결합될 수 있다. 일부 예시들에서, 용융 유리(28)는 제2 연결 도관(38)에 의해 청징 베셀(34)로부터 혼합 장치(36)까지 중력 투입될 수 있다. 예를 들어, 중력은 청징 베셀(34)로부터 혼합 장치(36)까지 제2 연결 도관(38)의 내부 경로를 따라 용융 유리(28)를 안내할 수 있다. 혼합 장치(36)가 청징 베셀(34)의 하류에 도시된 한편, 추가적인 실시예들에서 혼합 장치(36)가 청징 베셀(34)로부터 상류에 위치할 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 일부 실시예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)는 다수의 혼합 장치들, 예를 들어 청징 베셀(34)로부터 상류의 혼합 장치와 청징 베셀(34)로부터 하류의 혼합 장치를 포함할 수 있다. 이러한 다수의 혼합 장치들은 동일한 설계를 가질 수 있거나, 이들은 서로 다른 설계를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 혼합 장치는 날개들(vanes) 또는 다른 고정된 물체들과 같은, 용융 유리의 흐름 방향을 재안내하는 정적(static) 성분들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 혼합 장치는 용융 유리의 흐름 방향을 동적으로 재안내하는 스터링 성분들과 같은 동적 성분들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 본 개시에 따른 혼합 장치는 용융 유리의 흐름 방향을 재안내하기 위한 정적 및 동적 성분들을 모두 포함할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 혼합 장치(36)로부터 하류에 위치할 수 있는 이송 베셀(40)과 같은 다른 처리 베셀을 더 포함할 수 있다. 이송 베셀(40)은 하류 포밍 장치로 투입될 용융 유리(28)를 처리할 수 있다 예를 들어, 이송 베셀(40)은 출구 도관(44)에 의해 포밍 바디(42)에 용융 유리(28)의 일정한 흐름을 제공하고 조절하도록 축적기 및/또는 흐름 조절기로 작용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 혼합 장치(36)는 제3 연결 도관(44)에 의해 이송 베셀(40)에 결합될 수 있다. 일부 예시들에서, 용융 유리(28)는 제3 연결 도관(46)에 의해 혼합 장치(36)로부터 이송 베셀(40)까지 중력 투입될 수 있다. 예를 들어, 중력은 혼합 장치(36)로부터 이송 베셀(40)까지 제3 연결 도관(46)의 내부 경로를 통해 용융 유리(28)를 안내할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 인렛 도관(50)을 포함하는 전술한 포밍 바디(42)를 포함하는 포밍 장치(48)를 더 포함할 수 있다. 출구 도관(44)은 이송 베셀(40)로부터 포밍 장치(48)의 인렛 도관(50)까지 용융 유리(28)를 이송하도록 위치할 수 있다. 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치 내에서 포밍 바디(42)는, 포밍 바디의 상면에 위치하는 수조(trough)(52)와 포밍 바디의 바닥 에지(56)를 따라 드로우 방향으로 수렴하는 한 쌍의 수렴 포밍 표면들(54)을 포함할 수 있다. 이송 베셀(40), 출구 도관(44) 및 인렛 도관(50)을 통해 포밍 바디 수조에 이송되는 용융 유리는 수조의 벽들로 넘쳐흐르고, 용융 유리의 분리된 흐름들로서 수렴 포밍 표면들(54)을 따라 내려간다(descend). 유리가 냉각되고 유리의 점도가 증가함에 따라 유리 리본들의 치수들을 조절하기 위하여 용융 유리의 분리된 흐름들은 바닥 에지(56) 아래에서 바닥 에지(56)를 따라 합쳐지고, 중력, 에지롤들, 및 풀링 롤들(pulling rolls)(도시되지 않음) 중 하나 이상에 의해서와 같이 유리 리본에 인장력을 인가함에 의해 바닥 에지(56)로부터 드로잉 방향으로 드로잉되는 단일한 유리의 리본(58)을 형성한다. 따라서, 유리 리본(58)이 냉각됨에 따라, 유리는 점-탄성 전이(visco-elastic transition)를 겪고 유리 리본(58)에게 안정한 치수 특성들을 부여하는 기계적 특성들을 얻는다. 일부 실시예들에서 유리 리본(58)은 유리 리본의 탄성 영역 내에서 유리 분리 장치(도시되지 않음)에 의해 개별적인 유리 시트들(62)로 분리될 수 있고, 추가적인 실시예들에서는 유리 리본은 스풀들 상으로 롤링될 수 있다.

도 2는 혼합 베셀(100)과, 혼합 베셀(100) 내에 회전 가능하도록 위치하는 혼합 부재(102)를 포함하는 예시적인 혼합 장치(36)의 개략도이다. 혼합 베셀(100)은 내부 벽(104)을 포함하고, 이는 예를 들어 실린더 형상일 수 있다. 혼합 베셀(100) 및 혼합 부재(102)는 백금 또는 그 합금으로 형성될 수 있다. 예를 들어 혼합 베셀(100) 및/또는 혼합 부재(102) 중 적어도 하나는 백금 및/또는 로듐을 대신하여 또는 이에 추가하여 다른 물질들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 혼합 부재(102)는 이리듐, 팔라듐, 오스뮴 및 루테늄을 포함하여 다른 백금 군 그룹들, 또는 몰리브덴과 같은 다른 고온 금속들을 포함할 수 있다. 상기 금속들은 합금들, 비합금들, 또는 이들 모두일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 혼합 부재(102)의 하나 이상의 부분들은 백금 또는 백금 합금(예를 들어 백금 로듐 합금 또는 백금 이리듐 합금)으로 형성될 수 있거나, 또는 예를 들어 이리듐 클래딩(cladding)과 같은 외부 클래딩 물질을 포함할 수 있다.

혼합 부재(102)는 혼합 베셀(100) 내에서 혼합 부재(102)를 회전시키는 모터(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 혼합 부재(102)는 임의의 적합한 수단들에 의해, 예를 들어 벨트, 체인 또는 기어 트레인(gear train)에 의해 모터에 연결될 수 있다. 혼합 베셀(100)은 혼합 베셀의 상부 절반에 위치한 인렛 도관, 예를 들어 제2 도관(38)과, 혼합 베셀의 바닥부 절반에 위치한 아울렛 도관, 예를 들어 제3 도관(46)을 포함하는 것으로 도 2에 도시된다. 이러한 배열은 혼합 베셀을 통한 용융 유리의 중력 흐름을 용이하게 한다. 도 2가 혼합 베셀의 측면으로부터 용융 유리의 입장(화살표 106))과 퇴장(화살표 108)을 도시하는 한편, 일부 실시예들에서, 용융 유리의 퇴장은 혼합 베셀의 플로어(floor)를 통해 일어날 수 있다. 일부 실시예들에서, 용융 유리는 도시된 것과 같이 혼합 베셀의 상부로부터 아울렛 도관까지의 일반적으로 하향 흐름 방향(109)으로 흐르나, 다른 실시예들에서, 용융 유리가 혼합 베셀을 통해 일반적으로 상향 방향으로 흐르도록 입장과 퇴장 위치들은 반대가 될 수 있다.

도 3은 혼합 부재의 회전축이기도 한 종축(112)을 포함하는 샤프트(110)와, 혼합 임펠러들(116)의 복수의 세트들(114)을 도시하는 예시의 혼합 부재(102)의 정면도이다. 일부 실시예들에서, 샤프트(110)는 속이 빈 샤프트, 예를 들어 속이 빈 실린더 튜브일 수 있다. 샤프트(110)는 인접한 튜브 단편들의 단부들의 원주를 따라 결합되는 복수의 튜브 단편들을 포함할 수 있다. 샤프트(110)는 튜브-내-튜브(tube-within-tube) 구조를 위하여 다수의 동심 층들을 포함할 수 있다.

도 3은 일 예시로서 상부부터 바닥까지의 세트(114a, 114b, 114c, 114d)를 포함하는 혼합 임펠러들(116)의 네 개의 세트들(114)을 도시한다. 추가적인 실시예들은 필요에 따라 더 많거나 더 적은 세트들의 혼합 임펠러들을 가질 수 있다. 혼합 임펠러들의 세트들은 종축(112)에 평행한 방향으로 샤프트(110)의 길이를 따라 이격 배치되는 관계로 배열된다. 즉, 혼합 임펠러들의 각각의 세트는 샤프트의 길이를 따라(즉, 종축(112)과 평행하게) 샤프트(110)를 따라 분리된 위치를 대표한다. 도 3에서 볼 수 있는 것과 같이, 혼합 임펠러들(116)의 각각의 세트(114)(예를 들어, 114a-114d)은 혼합 임펠러들의 하나의 세트의 상부로부터 이들의 가장 가까운 지점에서 인접한 혼합 임펠러들의 세트의 바닥부까지 측정된 갭(G)에 의해 혼합 임펠러들(116)의 다른 세트(114)로부터 분리되고 이격될 수 있다. 갭(G)은 혼합 임펠러들의 인접한 세트들 사이에서 동일할 수 있거나, 갭(G)은 혼합 임펠러들의 인접한 세트들 사이에서 달라질 수 있다. 예를 들어, 임펠러 세트(114a, 114b) 사이의 갭(G)은 혼합 임펠러 세트들(114b, 114c) 사이, 또는 인접하거나 그렇지 않은 임의의 다른 혼합 임펠러들의 세트들의 갭과 같거나 다를 수 있다. 혼합 임펠러들의 각각의 세트는 하나의 혼합 임펠러 세트 내의 혼합 임펠러들이 인접한 세트 내의 혼합 임펠러들과 직접적으로, 그리고 동일하게 대향하도록(opposed) 정렬될 수 있고, 즉 여기에서 혼합 임펠러들의 임의의 하나의 세트가 샤프트 상의 임의의 다른 혼합 임펠러들의 세트의 혼합 임펠러들과 종축(112)으로 평행한 방향으로 정렬된다. 그러나 다른 실시예들에서, 하나의 세트로부터의 임펠러들이 인접한 세트의 임펠러들과 정렬되지 않도록 임펠러들의 하나의 세트는 인접한 임펠러들의 세트에 대하여 샤프트 상에서 회전될 수 있다.

이제 도 3의 예시의 혼합 부재(102)의 사시도인 도 4를 참조하면, 혼합 임펠러들의 세트 내에서 각각의 혼합 임펠러(116)는 혼합 블레이드(118) 및 한 쌍의 웹 멤버들(120, 122)을 포함한다. 각각의 혼합 블레이드(118)는 두 개의 주 표면들, 내부 주 표면(124) 및 외부 주 표면(126)을 갖는 일반적으로 플랫한 형태이다. 내부 주 표면(124)과 외부 주 표면(126)은 일반적으로 평행할 수 있다. 따라서 혼합 블레이드는 일반적으로 리본 형상이고, 샤프트(110)와 함께 폐쇄 루프를 형성하며, 리본-형상 혼합 블레이드의 끝단들은 샤프트(110)에 부착되고, 혼합 블레이드의 주 표면들(124, 126)은 종축(112)에 평행하다.

도 5는 혼합 임펠러들(116)의 세트(즉, 세트(114a))의 복수의 혼합 임펠러들(116)(즉, 혼합 임펠러들(116a-116d)), 그리고 혼합 블레이드들(118a-118d)을 포함하는 혼합 임펠러들(116)의 세트를 도시한다. 뒤따르는 설명은, 동일하거나 다른 혼합 임펠러들의 세트의 혼합 임펠러들과 혼합 블레이드들이 유사한 패턴을 따를 수 있다는 이해와 함께, 불필요한 혼동을 방지하기 위하여 혼합 블레이드(118a)를 포함하는 임펠러(116a)에 중심을 둘 것이다. 실제로, 여기에 개시된 각각의 혼합 임펠러의 모든 혼합 블레이드들 및 혼합 임펠러들의 세트는 주어진 혼합 부재를 위한 패턴 및 구성에 있어서 동일할 수 있다.

도 5 및 도 6으로부터 명백한 것과 같이, 임펠러 세트(114a)의 임펠러(116a)의 혼합 블레이드(118a)는 말단부(128a) 및 측부들(130a, 132a)을 포함하며, 측부들(130a, 132a)은 말단부(128a)와 샤프트(110) 사이에 위치한다. 측부들(130a, 132a)은 샤프트(110)와 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 더욱 명백한 바와 같이, 말단부(128a)와 측부들(130a, 132a)은 곡선일 수 있다. 예를 들어, 말단부(128a)는 제1 곡률 반경을 포함할 수 있고, 측부들(130a, 132a) 각각은 말단부(128a)의 곡률과는 다른 곡률을 포함할 수 있다. 측부(130a)의 곡률 반경은 측부(132a)의 곡률과 동일한 곡률 반경일 수 있거나, 측부(130a)의 곡률은 측부(132a)의 곡률 반경과는 다를 수 있다. 일부 실시예들에서, 말단부의 곡률 반경은 혼합 베셀(100)의 내부 벽(104)의 곡률 반경과 실질적으로 동일할 수 있고, 이에 따라 블레이드의 커플링 면적을 최대화한다. 다른 실시예들에서, 제1 곡률 반경은 혼합 베셀(100)의 내부 벽(104)의 곡률 반경보다 더 작을 수 있다. 일부 실시예들에서 측부들(130a, 132a)의 곡률 반경들은 무한대일 수 있다. 즉, 다른 실시예들에서, 측부들(130a, 132a) 중 하나 또는 모두는 직선(예를 들어, 평평한) 단편들일 수 있다.

일부 실시예들에서, 도 6에 제일 잘 보일 수 있는 바와 같이, 혼합 블레이드들(118a)은 말단부(128a) 및 측부들(130a, 132a) 사이에 위치하는 한 쌍의 중간부들(134a, 136a)을 포함할 수 있고, 중간부들(134a, 136a)은 말단부와 측부들의 곡률 반경들과 다른 곡률 반경, 예를 들어 말단부 또는 측부들의 곡률 반경들 중 임의의 것보다 더 작은 곡률 반경을 포함한다.

대안적으로, 혼합 블레이드(118a)는 샤프트(110)와 결합하여 폐쇄 루프를 포함하는 것으로 보여질 수 있고, 여기에서 혼합 블레이드(118a)는 달라지는 곡률 반경(곡률 반경이 전체 루프를 따라 일정하지 않은)을 포함하며, 일부 실시예들에서, 말단부의 곡률 반경이 혼합 베셀의 내부 벽의 곡률 반경과 실질적으로 동일한 한편, 다른 실시예들에서, 말단부의 곡률 반경이 혼합 베셀의 내부 벽의 곡률 반경보다 더 작다.

도 5를 참조하면, 혼합 임펠러(116a)는 또한 이에 연결된 한 쌍의 웹 부재들(web members)(120a, 122a)을 포함한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것과 같이, 웹 부재(120a)는 웹 부재(120a)의 일 에지를 따라 혼합 블레이드(118a)의 내부 주 표면(124a)에 연결되고 이에 의해 캡쳐되며, 웹 부재(120a)의 연결 에지(connected edge)는 혼합 블레이드(118a)의 내부 주 표면(124a)의 곡률 또는 곡률들을 따른다. 예를 들어, 웹 부재(120a)는 측부(130a)의 상부 및 바닥 에지 사이의 중앙선(median line)을 따라서와 같이 혼합 블레이드(118a)의 내부 주 표면(124a)에 웰딩될 수 있다. 웹 부재(120a)는 인접한 혼합 임펠러(예를 들어, 혼합 임펠러(116b))의 혼합 블레이드(예를 들어, 혼합 블레이드(118b))의 외부 주 표면(126b)에 부가적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 웹 부재(120a)가 혼합 블레이드(118a)와 혼합 블레이드(118b) 사이에서 공유되도록, 웹 부재(120a)는 혼합 블레이드(118a)의 내부 주 표면(124a)에 부착된 것이 도시되고, 또한 선(117b)을 따라 인접한 혼합 임펠러(116b)의 혼합 블레이드(118b)의 외부 주 표면(126b)에 또한 부착된다. 유사하게, 웹 부재(122a)는 웹 부재(122a)의 에지를 따라 혼합 블레이드(118a)의 내부 주 표면(124a)에 연결되고, 이에 의해 캡쳐되며, 상기 연결 에지가 측부(132a)의 내부 주 표면(124a)의 곡률 또는 곡률들을 따른다. 예를 들어, 웹 부재(122a)는 혼합 블레이드(118a)(예를 들어, 측부(132a))의 내부 주 표면(124a)에 웰딩될 수 있다. 웹 부재(122a)는 인접한 혼합 임펠러(예를 들어, 혼합 임펠러(116d))의 혼합 블레이드(예를 들어, 혼합 블레이드(118d))의 내부 주 표면(126d)에 추가적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 웹 부재(122a)는 혼합 블레이드(118a)의 내부 주 표면(124a)에 부착된 것이 도시되고, 도 5 및 도 6에서 보이지는 않으나, 또한 인접한 혼합 임펠러(116d)의 혼합 블레이드(118d)의 외부 주 표면(126d)에도 부착된다(도 6에서 도시된 것과 같이, 웹 부재(122a)는 혼합 블레이드(118d)와 연결시키기 위하여 도면에서 웹 부재(120d)의 일부분 "아래로" 연장된다). 추가적으로, 각각의 웹 부재는 예를 들어 웰딩에 의해 샤프트(110)에 더욱 부착될 수 있다. 웹 부재들(120a, 122a)은 혼합 블레이드(118a)에 수직할 수 있고, 인접한 혼합 블레이드들(118b, 118d) 및 혼합 블레이드(118c)에 더욱 수직할 수 있으며, 이러한 혼합 블레이드 표면들은 다시 혼합 블레이드(118a)와 평행할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 웹 부재들(120a, 120b, 120c, 120d)이 웹 부재들(122a, 122b, 122c, 122d)로부터 종축(112)에 평행한 방향으로 이격되더라도, 웹 부재들(120a, 120b, 120c, 120d)은 동일 평면에 위치할 수 있고 웹 부재들(122a, 122b, 122c, 122d)은 동일 평면에 위치할 수 있다.

혼합 블레이드(118a)에 부착된 연결 에지에 반대되는 에지인 웹 부재(120a)의 자유 에지(144a)는 직선 에지(무한대인 곡률 반경)일 수 있거나, 자유 에지(144a)는 무한대보다 더 작은 곡률 반경을 포함할 수 있다(즉, 자유 에지(144a)는 곡선일 수 있다). 유사하게, 측부(132a)에 부착된 연결 에지에 반대되는 에지인 웹 부재(122a)의 자유 에지(146a)(도 5의 상상 선으로 도시되는)는 직선 에지(무한대인 곡률 반경)일 수 있거나, 자유 에지(146a)는 무한대보다 더 작은 곡률 반경을 포함할 수 있다. 도 5에 도시되는 자유 에지(146a)는 웹 부재(120d)의 자유 에지(144d)의 연속이 아님에 주목하여야 한다. 또한 위에서 설명된 바와 같이, 혼합 부재(102)가 수직 방향으로 혼합 장치(36) 내에 위치할 때 웹 부재(120a)가 웹 부재(122a)로부터 수직하게 이격되도록, 웹 부재들(120a, 122a)은 샤프트의 길이를 따라(즉, 종축(112)에 평행한 방향으로) 서로로부터 변이될 수 있다.

도 6의 도움으로부터 혼합 블레이드(118a)가 두 개의 반대되는 곡률들을 포함한다는 점이 명백하여야 한다. 따라서, 반대하는 웹 부재들(120a, 122a)은 동일한 혼합 블레이드에 부착되고, 하나의 웹 부재(예를 들어, 웹 부재(120a))는 또한 제1의 인접한 혼합 임펠러(예를 들어, 혼합 임펠러(116d))의 혼합 블레이드(예를 들어, 혼합 블레이드(118d))에 부착되고 반대하는 웹 부재(예를 들어, 웹 부재(122a))는 제2의 인접한 혼합 임펠러(예를 들어, 혼합 임펠러(116b))의 혼합 블레이드(예를 들어, 혼합 블레이드(118b))에 부착된다. 혼합 부재의 회전 방향에 무관하게, 각각의 혼합 블레이드는 회전의 방향에 대하여 두 개의 부분들, 즉 리딩부(leading portion) 및 트레일부(trailing portion)를 포함한다. 리딩부 및 트레일부들은 종축(112)의 방향으로 오프셋된다. 도 3의 도움으로 가장 잘 보일 수 있는 것과 같이 말단부가 "S" 또는 "Z" 형상을 포함하도록 리딩부와 트레일부들은 말단부(128)에 연결된다. 혼합 블레이드의 반대되는 곡률들은 임의의 회전 방향으로(즉, 시계 방향 또는 반시계 방향) 임펠러의 일 부분(예를 들어, 혼합 블레이드의 일 부분의 외부 주 표면)이 용융 유리를 "밀거나" 또는 "당기는" 한편 웹 부재가 그 자유 에지 상으로 코드를 접는 것을 의미한다.

도 7은 본 개시의 다른 실시예에 따른 혼합 부재(202)의 일부분의 평면도이다. 앞선 실시예와 유사하게, 혼합 부재(202)는 혼합 부재의 회전축(도면 종이 내부로 연장되도록 도시된)인 종축(212)을 구비하는 샤프트(210)와, 샤프트의 종축을 따라 배열되는 혼합 임펠러들(216)의 복수의 세트들을 포함하고, 혼합 임펠러들의 각각의 세트는 혼합 임펠러들의 인접한 세트들로부터 이격된다. 혼합 임펠러들(216)의 각각의 세트는 샤프트(210)의 주위에 배열되는 복수의 혼합 임펠러들을 포함한다. 예를 들어, 도 7은 네 개의 혼합 임펠러들, 예를 들어, 혼합 임펠러들(216a, 216b, 216c, 216d)을 포함하는 혼합 임펠러들의 하나의 세트를 도시한다. 그러나, 혼합 임펠러들의 각각의 세트는 네 개의 혼합 임펠러들보다 더 적게 가질 수 있거나, 또는 대안적으로 네 개의 혼합 임펠러들보다 더 많이, 예를 들어 다섯 개의 혼합 임펠러들을 가질 수 있음이 이해되어야 한다. 뒤따르는 설명은, 동일하거나 다른 혼합 임펠러들의 세트의 혼합 임펠러들과 혼합 블레이드들이 유사한 패턴을 따를 수 있다는 이해와 함께, 불필요한 혼동을 방지하기 위하여 혼합 블레이드(218a)를 포함하는 임펠러(216a)에 중심을 둘 것이다. 실제로, 여기에 개시된 각각의 혼합 임펠러의 모든 혼합 블레이드들 및 혼합 임펠러들의 세트는 주어진 혼합 부재를 위한 패턴 및 구성에 있어서 동일할 수 있다.

도 7로부터 명백한 것과 같이, 임펠러 세트(214a)의 임펠러(216a)의 혼합 블레이드(218a)는 말단부(228a) 및 측부들(230a, 232a)을 포함하며, 측부들(230a, 232a)은 측부들의 일단부에서 샤프트(210)와 연결되고, 측부들의 반대되는 단부들에서 말단부(228a)와 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다. 즉, 측부들(230a, 232a)은 말단부(228a)와 샤프트(210) 사이에 위치하고 커플링된다. 더욱 명백한 바와 같이, 말단부(228a)와 측부들(230a, 232a)은 곡선일 수 있다. 예를 들어, 말단부(228a)는 제1 곡률 반경을 포함할 수 있고, 측부들(230a, 232a) 각각은 제1 곡률 반경과는 다른 곡률 반경을 포함할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 제1 곡률 반경은 혼합 베셀(100)의 내부 벽(104)의 곡률 반경과 실질적으로 동일할 수 있고, 이에 따라 혼합 블레이드의 커플링 면적을 최대화한다. 다른 실시예들에서, 제1 곡률 반경은 혼합 베셀(100)의 내부 벽(104)의 곡률 반경보다 더 작을 수 있다. 일부 실시예들에서 측부들(230a, 232a)의 곡률 반경들은 무한대일 수 있다. 즉, 다른 실시예들에서, 측부들(230a, 232a)은 직선(예를 들어, 평평한) 단편들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 측부들(230a)의 곡률 반경이 측부(232a)의 공률 반경과 다르도록 측부들(230a, 232a)은 다른 곡률 반경들을 포함할 수 있지만 추가적인 실시예들에서는 측부들의 곡률 반경들이 동일하다. 일부 실시예들에서, 측부들의 곡률 반경들은 달라지나, 수치적으로 동일하고 방향에 있어서 반대이다. 즉, 일부 실시예들에서, 측부들은 형상 및/또는 사이즈에서 거울 복사체들일 수 있다.

일부 실시예들에서, 혼합 블레이드(218a)는 말단부(228a) 및 측부들(230a, 232a) 사이에 위치하는 한 쌍의 중간부들을 포함할 수 있고, 중간부들은 말단부의 곡률 반경과 다르고 측부들의 곡률 반경들과 다른 곡률 반경, 예를 들어 말단부의 곡률 반경 또는 측부들의 곡률 반경들 중 임의의 것 또는 모두보다 더 작은 곡률 반경을 포함한다.

대안적으로, 혼합 블레이드(218a)는 샤프트(210)와 결합하여 폐쇄 루프를 포함하는 것으로 보여질 수 있고, 여기에서 혼합 블레이드(218a)는 달라지는 곡률 반경(곡률 반경이 전체 루프를 따라 일정하지 않은)을 포함하며, 일부 실시예들에서, 말단부의 곡률 반경이 혼합 베셀의 내부 벽의 곡률 반경과 실질적으로 동일한 한편, 다른 실시예들에서, 말단부의 곡률 반경이 혼합 베셀의 내부 벽의 곡률 반경보다 더 작다.

혼합 임펠러(216a)는 또한 이에 연결된 한 쌍의 웹 부재들(220a, 222a)을 포함한다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이, 웹 부재(220a)는 웹 부재(220a)의 일 에지를 따라 혼합 블레이드(218a)의 내부 주 표면(224a)에 연결되고 이에 의해 캡쳐되며, 연결 에지는 혼합 블레이드(218a)의 내부 주 표면(224a)의 곡률 또는 곡률들을 따른다. 예를 들어, 웹 부재(220a)는 혼합 블레이드의 상부 및 바닥 에지 사이의 중앙선을 따라서와 같이 혼합 블레이드(218a)의 내부 주 표면(224a)에 웰딩될 수 있다. 웹 부재(220a)는 예를 들어 웰딩에 의해서 샤프트(210)에 추가적으로 연결될 수 있다. 유사하게, 웹 부재(222a)는 웹 부재(222a)의 에지를 따라 혼합 블레이드(218a)의 내부 주 표면(224a)에 연결되고 이에 따라 이에 의해 캡쳐되며, 연결 에지는 혼합 블레이드(218a)의 내부 주 표면(224a)의 곡률 또는 곡률들을 따른다. 웹 부재(222a)가 예를 들어 웰딩에 의해 샤프트(210)에 추가적으로 연결될 수 있다. 웹 부재들(220a, 222a)의 주 표면들은 혼합 블레이드(218a)의 주 표면들에 수직할 수 있고, 또한 인접한 혼합 블레이드들(218b, 218d) 및 혼합 블레이드(218c)의 주 표면들에 수직할 수 있으며, 이러한 혼합 블레이드들은 다시 혼합 블레이드(218a)의 주 표면들과 평행한 주 표면들을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 임펠러(216c)의 사선 해치된 영역(250)에 의해 도시되는 것과 같이, 각각의 임펠러의 웹 부재들의 주 표면들은 중첩된다. 앞선 실시예들에서와 같이, 웹 부재들(220a, 222a)은 종축(212)의 방향으로 이격된다.

혼합 블레이드(218a)에 부착된 연결 에지에 반대되는 에지인 웹 부재(220a)의 자유 에지(244a)는 선형 에지(무한한 곡률 반경)를 포함할 수 있거나, 자유 에지(244a)가 무한대보다 작은 곡률 반경을 포함할 수 있다(즉, 자유 에지(244a)가 곡선일 수 있다). 혼합 블레이드(218a)에 부착된 연결 에지에 반대되는 에지인 웹 부재(222a)의 자유 에지(246a)는 선형 에지(무한한 곡률 반경)를 포함할 수 있거나, 자유 에지(244a)가 무한대보다 작은 곡률 반경을 포함할 수 있다(도 8을 보라). 혼합 부재(202)가 수직 방향으로 혼합 장치(26) 내에 위치할 때 웹 부재(220a)가 웹 부재(222a)로부터 수직으로 이격되어 위치하도록, 웹 부재들(220a, 222a)은 샤프트(210)의 길이를 따라 서로로부터 옮겨질(displaced) 수 있다.

도 7의 도움으로, 혼합 블레이드(218a)는 혼합 부재의 회전 방향에 무관하게 두 개의 반대되는 곡률들을 포함하고, 혼합 블레이드 각각이 두 개의 부분들, 회전 방향에 대하여 리딩부와 트레일부를 포함한다는 점이 명백해야 한다. 리딩부와 트레일부들은 종축(212)의 방향으로 오프셋된다(축 방향으로 오프셋된다). 리딩부와 트레일부들은 도 3의 도움으로 가장 잘 보일 수 있는 것과 같이 말단부가 "S" 또는 "Z" 형상을 포함하도록 리딩부와 트레일부들은 말단부(228)에 연결된다. 혼합 블레이드의 반대되는 곡률들은 임의의 회전 방향으로(즉, 시계 방향 또는 반시계 방향) 임펠러의 일 부분(예를 들어, 혼합 블레이드의 일 부분의 외부 주 표면)이 용융 유리를 "밀거나" 또는 "당기는" 한편 웹 부재가 그 자유 에지 상으로 코드를 접는 것을 의미한다.

도 7의 실시예에서, 웹 부재들(220a, 222a) 어느 것도 인접한 혼합 블레이드와 상당히 연결되지 않거나, 일부 실시예들에서 전혀 연결되지 않으며, 따라서 더욱 컴팩트한 임펠러 디자인들 및 임펠러들의 개수의 증가를 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 혼합 블레이드는 인접한 혼합 블레이드와 접촉하지 않는다. 도 9의 혼합 부재 디자인에서, 혼합 부재(302)는 복수의 임펠러들의 세트들 중 하나를 도시하는 것으로 나타나며, 여기에서 도시되는 바와 같이 임펠러들의 각각의 세트는 5개의 임펠러들을 포함한다. 따라서, 임의의 개수의 임펠러들은 예를 들어 2개의 임펠러들, 3개의 임펠러들, 4개의 임펠러들, 5개의 임펠러들, 6개의 임펠러들, 7개의 임펠러들, 등 임펠러들의 각각의 세트 내에서 배열될 수 있고, 임펠러들의 개수는 샤프트로의 임펠러 연결의 강도 및 용융 유리가 혼합 베셀을 통해 흐르기 위하여 가능한 흐름의 양(즉, 임펠러들에 의해 커버되지 않고, 특히 임펠러들의 웹 부재들에 의해 커버되지 않는 혼합 베셀 내부의 단면적의 퍼센티지)에 제한된다. 명백한 것과 같이, 임펠러들의 개수가 증가함에 따라, 샤프트(예를 들어, 샤프트(310))와의 연결 면적이 감소한다. 추가적으로, 혼합 임펠러들의 개수가 증가함에 따라, 혼합 임펠러들에 의해 커버되는 혼합 베셀의 단면적이 증가할 수 있다(웹 부재들의 표면적에 따라).

혼합 부재(102, 202, 302)에 따른 혼합 임펠러들의 각각의 세트는 개별적인 샤프트들을 따라 배열된 혼합 임펠러들의 하나 이상의 다른 세트들과 정렬될 수 있다. 예를 들어, 수직하게 배열된 샤프트에 대하여, 샤프트에 연결된 혼합 임펠러들의 임의의 세트의 혼합 임펠러는 샤프트 상에서 다른 임펠러들의 세트의 개별적인 임펠러와 수직하게 정렬될 수 있다. 따라서, 용융 유리를 위한 직선의 흐름 경로가 정렬된 임펠러들 사이에 존재할 수 있다. 그러나 다른 예시들에서, 굴곡 있는(tortuous)(비-직선의) 경로만이 혼합 베셀을 통한 흐름 방향을 따라 임펠러들 사이에 존재하도록 임펠러들이 정렬되지 않을 수 있다. 또 다른 예시들에서, 예를 들어 도 10의 혼합 부재(202)에서, 주어진 혼합 임펠러의 각각의 웹 부재의 자유 에지들의 곡률은 충분히 클 수 있고, 이에 따라 혼합 임펠러 내에 웹 부재들이 중첩되지 않는 영역이 존재하며, 용융 유리는 도 9의 사선 해치된 영역(260)에 의해 명백하듯이 혼합 임펠러를 통해 직선으로 흐를 수 있다.

도 111a 및 도 11b는 각각 혼합 부재들(402, 502)의 평면도들을 나타내며, 각각의 혼합 부재는 개별적인 샤프트(410, 510)의 길이를 따라 배열되는 혼합 임펠러들(216)의 복수의 세트들을 포함하고, 임펠러들의 각각의 세트는 두 개의 웹 부재들(420, 422) 및 (520, 522)을 각각 포함하여 각각 6개의 임펠러들(416, 516)을 포함하며, 주어진 혼합 임펠러의 웹 부재들은 샤프트의 종축에 평행한 방향으로 이격된다. 도 11a의 실시예에서, 각각의 혼합 임펠러(416)는 말단부(428)와 측부들(430, 432)을 포함하는 혼합 블레이드(418)를 포함한다. 도시된 실시예에서 각각의 말단부(428)는 동일한 제1 곡률 반경을 포함하고, 각각의 측부는 직선의 측부이고(무한대의 곡률 반경), 제1 곡률 반경은 원통형 혼합 베셀 벽(102)의 곡률 반경과 실질적으로 동일하다. 해치된 영역(434)은 웹 부재들 사이에서 중첩된 영역을 나타낸다. 이러한 중첩은 각각의 혼합 임펠러를 위하여 존재할 수 있다. 도 11b의 실시예에서, 각각의 혼합 임펠러(516)는 말단부(528) 및 측부들(530, 532)을 포함하는 혼합 블레이드(518)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 각각의 말단부(528)는 동일한 제1 곡률 반경을 포함하고, 각각의 측부는 직선의 측부이고(무한대의 곡률 반경), 말단부(528)의 제1 곡률 반경은 원통형 혼합 베셀 벽(102)의 곡률 반경과 다르며, 도시된 것과 같이, 혼합 베셀 벽의 곡률 반경보다 더 작다. 해치된 영역(534)은 웹 부재들 사이에서 중첩된 영역을 나타낸다. 이러한 중첩은 각각의 혼합 임펠러를 위하여 존재할 수 있다.

본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 여기 설명된 실시예들에 대하여 다양한 개선들 및 변형들이 만들어질 수 있다는 점이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 이들이 첨부한 청구항들 및 이들의 등가물들의 범위 내에 해당한다면 이러한 실시예들의 개선들 및 변형들을 커버하는 점이 의도된다.

Claims (20)

1. 혼합 베셀(mixing vessel);
   상기 혼합 베셀 내에서 회전 가능하도록 위치하고, 샤프트와 상기 샤프트에 부착되고 상기 샤프트로부터 반경 방향(radially) 외측으로 연장되는 제1 혼합 임펠러(impeller)를 포함하며, 상기 제1 혼합 임펠러는 상기 샤프트와 폐쇄 루프(closed loop)로서 형성되는 혼합 블레이드를 포함하고, 상기 혼합 블레이드는 제1 곡률 반경을 포함하는 말단부(distal end portion)와, 상기 말단부에 인접한 제1 및 제2 측부들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 측부들은 상기 제1 곡률 반경과 다른 곡률 반경을 포함하는, 혼합 부재; 및
   제1 웹 부분(web portion)과, 상기 샤프트의 종축에 평행한 방향을 따라 상기 제1 웹 부분으로부터 이격된 제2 웹 부분으로서, 상기 제1 웹 부분과 상기 제2 웹 부분이 상기 제1 및 제2 웹 부분들의 캡쳐된 에지(captured edge)를 따라 상기 혼합 블레이드의 내부 주 표면에 부착된, 상기 제1 웹 부분 및 상기 제2 웹 부분을 포함하는 혼합 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 웹 부분은 상기 제1 혼합 임펠러에 인접한 제2 혼합 임펠러에 부착된 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 웹 부분은 상기 제1 혼합 임펠러에 인접한 제3 혼합 임펠러에 부착된 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 측부들 중 적어도 하나의 곡률 반경은 무한대인 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 웹 부분과 상기 제2 웹 부분 각각은 자유 에지(free edge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 자유 에지는 선형 에지 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 샤프트의 종축과 평행하고 상기 제1 웹 부분의 상기 자유 에지에 접하는 선을 따라서, 상기 선은 상기 제2 웹 부분과 교차하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 자유 에지는 오목 곡선을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 샤프트의 종축과 평행하고 상기 제1 웹 부분의 상기 자유 에지에 접하는 선을 따라서, 상기 선은 상기 제2 웹 부분과 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 블레이드는 상기 말단부 및 상기 제1 및 제2 측부들 사이에 각각 위치하는 제1 및 제2 중간부들(intermediate portions)을 더 포함하고,
    상기 말단부 및 상기 제1 및 제2 중간부들의 곡률 반경은 상기 제1 및 제2 측부들의 상기 곡률 반경들과 다른 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 중간부들의 상기 곡률 반경들은 상기 제1 및 제2 측부들의 상기 곡률 반경들보다 더 작은 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 곡률 반경은 상기 말단부에 인접한 상기 혼합 베셀의 내부 벽 표면의 곡률 반경과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 장치는 상기 샤프트의 길이에 대하여 상기 샤프트 상에서의 제1 위치 주위에 배열된 혼합 임펠러들의 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 혼합 임펠러들의 세트는 적어도 4개의 혼합 임펠러들을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 혼합 임펠러들의 세트는 적어도 5개의 혼합 임펠러들을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
16. 제13항에 있어서,
    상기 혼합 장치는 상기 샤프트 상의 복수의 위치들에 배열된 혼합 임펠러들의 복수의 세트들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
17. 실린더 형상의 혼합 베셀로서, 상기 혼합 베셀의 내부 벽이 곡률 반경을 포함하는 상기 혼합 베셀;
    상기 혼합 베셀 내에 회전 가능하도록 위치하고,
    샤프트; 및
    상기 샤프트에 부착되고 상기 샤프트로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 혼합 임펠러를 포함하는, 혼합 부재를 포함하며,
    상기 제1 혼합 임펠러는 상기 샤프트와 폐쇄 루프로서 형성되는 혼합 블레이드를 포함하고, 상기 혼합 베셀의 상기 내부 벽의 상기 곡률 반경과 실질적으로 동일한 제1 곡률 반경을 포함하는 말단부를 포함하고,
    상기 제1 혼합 임펠러는 상기 혼합 블레이드에 연결된 제1 및 제2 웹 부분들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 혼합 블레이드는 제1 및 제2의 인접한 측부들을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 측부들은 상기 제1 곡률 반경과 다른 곡률 반경들을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 장치.
19. 용융 물질을 형성하도록 용융 베셀 내에서 원재료들을 가열하는 단계;
    혼합 베셀 내로 상기 용융 물질을 흘리는 단계; 및
    상기 혼합 베셀 내에서 회전 가능하도록 위치한 혼합 부재로 상기 용융 물질을 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 혼합 부재는, 샤프트와 상기 샤프트에 부착되고 반경 방향 외측으로 연장되는 제1 혼합 임펠러를 포함하고, 상기 제1 혼합 임펠러는 상기 샤프트와 폐쇄 루프로서 형성되는 혼합 블레이드를 포함하고, 상기 혼합 블레이드는 제1 곡률 반경을 포함하는 말단부와, 상기 말단부에 인접한 측부들을 포함하고, 상기 측부들은 상기 제1 곡률 반경과 다른 곡률 반경들을 포함하며, 상기 제1 혼합 임펠러는 상기 혼합 블레이드에 연결되는 제1 및 제2 웹 부분들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리의 제조 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 용융 물질을 복수의 혼합 임펠러들로 혼합하는 단계를 더 포함하는 유리의 제조 방법.

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