KR790002154Y1 - 판유리 제조장치의 전열기 - Google Patents

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내용 없음.

Description

판유리 제조장치의 전열기

제1도는 제2도의 본 고안에 따른 전열기를 선(Ⅰ-Ⅰ)에 따라 본 수직 단면도.

제2도는 전열기소를 도시하기 위해 일부를 절개한 제1도의 전열기의 평면도.

제3도는 용융 금속조가 있는 부유 유리제조장치에 있어서 조를 따라 진행하는 유리리본의 양쪽에서 제1 및 제2도의 전열기가 양쪽벽에 하나씩 위치하고 있는 것을 도시하는 탱크 구조물의 평면도.

제4도는 제3도의 선(Ⅳ-Ⅳ)에 따라 본 부분 단면도.

제5도는 제3도의 우측부에 도시한 바와같은 방법으로 탱크 구조물의 양측벽을 따라 위치시키기 위한 제1도와 유사한 본 고안의 측벽식 전열기의 수직 단면도.

제6도는 제5도의 선(Ⅵ-Ⅵ)에 따른 부분 단면도.

제7도는 흑연 가열봉의 위치를 보이기 위해 덮게를 제거한 제5 및 6도의 전열기의 평면도.

제8도는 덮개를 제위치에서 도시하고 가열봉의 전기접속 상태를 도시하는 제5도의 전열기의 평면도.

제9도는 유리 리본을 따라 측벽식 전열기가 용융 금속조 속에 담겨져있는 것을 세부적으로 도시하는 제3도의 선(Ⅸ-Ⅸ)에 따른 부분 단면도.

제10도는 유리 표면이 변성되는 동안 유리 리본의 폭을 가로질러 온도가 균일하게 유지되도록 보조하기 위하여 제1 및 2도에 도시된 바와 같은 종류의 전열기를 사용한 본 고안의 또 다른 예의 평면도.

제11도는 부유 유리 제조장치에 있어서 본 고안의 전열기를 용융금속조위의 지붕 구조물속에 설치한 것을 도시하는 지붕 구조물의 부분 단면도.

제12도는 제11도의 선(XII-XII)에 따른 부분 단면도.

제13도는 본 고안의 지붕식 전열기의 또 다른 예를 도시하는 제11도와 유사한 단면도.

제14도는 제13도의 선(XIV-XIV)에 따른 부분 단면도.

본 고안은 전열기(Electrical Heater), 특히 용융금속조(Molten Metal Bath) 상에서 판유리를 제조하는 장치에 사용되는 전열기에 관한 것이다.

일반적으로 부유 유리 제조에 사용되는 유리제조 장치는 통상적으로 용융 주석 단독 혹은 주석이 주성분인 주석합금의 용융액을 수용하는 기다란 탱크 구조물로 구성되어 있다.

지붕 구조물(Roof structure)은 탱크 구조물에 교설(橋設)되었으며 또한 탱크 구조물의 한쪽 끝 부분에 유입구를 설정하며 그 반대쪽 끝 부분에 유출구를 설정하는데, 유입구를 통하여 용융된 유리가 조정된 비율로 용융조(bath)의 표면으로 급송되어, 최종으로 배출구를 통하여 부유유리의 리본이 콘베이어 위로 배출되고, 이어서 콘베이어는 리본을 서냉(Annealing) 대역으로 이송한다.

탱크 구조물내에 수용되어 있는 용융금속조 상부와 지붕 구조물에 의해 안정되는 상부 공간내에는 보호기체로 충전하여 유지하였다. 이 보호기체는 예컨대 질소 기체와 같은 불활성 기체로 할 수 있으나 약간 환원성이 있는 것이 좋다.

사용되고 있는 기체중 바람직한 것으로는 질소 95%와 수소5%로 조성된 기체이다.

탱크 구조물의 유입구 부분의 온도는 약 1100℃ 정도이며 용융조를 따라 진행하는 유리리본이 처리되는 온도범위를 조절하는 세밀한 조절장치가 있는데 이는 유리리본이 진행하는 동안 식기 때문이다. 탱크 구조물의 배출구 부분의 온도는 650℃ 정도이며 그것은 그 정도의 온도이어야 소다-석회-실리카 유리리본이 용융조 표면으로부터 들리워져서 배출구를 통하여 콘베이어 로울러에 넘겨질 때 유리리본의 아래쪽 표면이 콘베이어 로울러에 엉겨붙지 않기 때문이다.

유리 리본의 온도상태는 세밀하게 조절할 필요가 있는데, 특히 용융조의 고온 유입구, 즉 용융조에서 공급된 용유유리가 전혀 저항을 받지 않고 횡방향으로 흘러서 용융 유리의 부유체가 형성되어 이후로 용융조를 따라 니본형태로 진행할 수 있도록 하는 온도로 용융유리의 온도를 용융유리의 온도를 용융조의 일정길이만큼까지 유지시키는 유입구 부분의 온도 조절이 특히 정확하여야 한다.

유리 리본이 진행하는 동안 받는 힘에 의하여 최종적으로 생성되는 유리리본의 폭 및 두께의 칫수가 결정되며 또한 진행하는 유리의 점도는 전체 진행을 통하여 조절되는 것이다. 이 점도 조절은 진행하는 리본이 처리되는 주위 온도를 조절하므로서 달성된다. 대개 이 조절은 지붕 구조물에 설치되어 있는 전기적 복사 가열장치에 의해 수행되며 또한 부가적으로 가열장치를 용융금속조 내에 설치할 수도 있다.

유리 제조에 사용되는 가열장치는 가열장치가 용융조 상부의 공간내 대기중에 있거나 혹은 용융금속 그 자체속에 있거나간에 심하게 높은 온도 상태에서 연속적인 조작에 견디어야 하는 것이며 따라서 본 고안의 주목적은 가열장치가 유리 혹은 유리변에 노출되는 용융금속조의 표면을 하방(하(下方)으로 가열하는 지붕식 가열장치이건, 또는 세부적 부위를 가열하거나 용융금속의 유동액의 특정부를 가열하기 위하여 용융조 내에 담가두는 가열기이건간에 부유 유리제조장치에 존재하는 가혹한 조작조건에 견딜 수 있는 강힌한 전열기를 제공하고자 하는데 있다.

본 고안에 의거한 용융금속조상에서 부유 판유리를 제조하는 장치에 사용되는 전열기는 장방형(長方型) 탄소상자(Carbon Box) 내의 절연 지지체에 고정되너 있는 탄소가열기소(Carbon Heating Elernents)와 상자 내외로 연장되어 있는 전기적 접속체로 구성되어 있다. 탄소상자는 밀폐되어 있는 것이 좋다.

본 고안의 바람직한 예에 있어서 상자의 저부(低部) 및 측벽은 단일체로 되었으며, 상자는 흑연 덮개로 봉해져 있으며, 가열기소는 상자 내의 전기적 절연좌부(Electrically Insulating Seating)에 고정되어 있는 흑연 재질의 여러개의 봉(Bar)이다.

단일체 상자의 저부 및 측벽은 흑연덩러리를 필요한 두께만큼 바닥을 남기면서 소정깊이로 깍아서 만들 수 있다.

전기 접속체는 탄소와 반응하지 않는 내열성금속, 예컨대 몰리브덴과 같은 재질의 단자(端子)로서 흑연봉 등에 고정되어 있으며 그 각각은 상자의 덮개에 밀착되어 밀폐되도록 되어있는 전기 절연 붓싱내에 지지되어 있다.

전열기는 단상(單相) 혹은 3상(三相) 전열기일 수 있다. 3상 전원(電源)에 접속할 경우, 가열기소는 세 개의 나란한 흑연봉으로 구성되며 이들의 한쪽 끝은 서로 연결되어 있으며, 다른쪽 끝에는 몰리브덴 접속체가 각각 고정되어 있다.

이들 흑연봉은 단일체의 흑연 슬라브(slab)로 제작하는 것이 좋으며 이들은 상자의 저부상의 전기적 절연 좌부에 삽설되어 있다.

부유 류리제조 공정에 있어서 유리 리본이 길이 방향으로 진행하는 용융금속조내에 침지되는 본 고안에따른 전열기는 상자의 측벽들이 용융금속조를 수용하는 탱크 구조물의 바닥에 까지 이르도록 연장된 하방연장부가 있고 또한 상자의 저부의 아랫쪽 표면은 상자 사이로 흐르는 용융조의 용융금속과의 열교환(熱交煥)을 촉진시키도록 측벽과 나란히 돌출한 여러줄의 지느러미 형태를 형성하고 있다.

이들 하방 연장부는 상자 저부의 네모서리의 다리일 수도 있다. 용융조 내에서 조절되어 흐르는 용융금속을 가열하기 위하여 전열기를 특정 배치시킨 예에 있어서는 상자의 장측벽(長側壁)들은 하방으로 연장되어 탱크 바닥에 설치됨으로서 턴넬벽을 이루게된다. 용융 금속유체는 이 상자 사이에 형성된 턴넬을 향하여 흘러와서 이 턴넬을 통과하면서 가열되어 고온 금속유체가 되는 것이다.

탱크 구조물의 양측벽을 따라 설치된 측벽식 전열기를 제공하는 또 하나의 예에 있어서, 탄소상자는 바닥 및 덮개가 높이보다 짧은 단면을 가진 직사각형이며 또한 흑연봉들은 단명이 기다란 직사각형인 것으로서 각 흑연봉들은 차례로 얹혀져 있다. 이 측벽 구조의 바람직한 구현예에 있어서 최하부에 놓인 봉은 상자의 바닥위의 전기적 절연좌부에 단면의 변이 긴쪽이 상자바닥에 평행하도록 설치되어 있으며, 나머지 두 개의 봉은 그 단면의 변이 긴쪽이 위로 향하게 하여 전술한 최하부에 놓인 봉과 일직선으로 설치되어 있다.

본 고안에 따른 전열기는 탱크 구조물의 어느곳이라도 단독으로 사용할수 있지만, 본 고안의 하나의 적용예에 있어서는 용융금속조를 수용하는 기다란 탱크 구조물로 구성되는 부유유리 제조 장치에 한쌍의 전열기를 제공한다.

용융금속조에 길이방향으로 유리리본이 진행할 때 탱크 구조물이 유리 리본보다 폭이 넓기 때문에 리본의 양쪽변에 용융금속의 노출부를 남기게되며, 이 용융금속의 노출부에 가열장치가 탱크 구조물의 양쪽에 각각 설치된다. 본 배열예의 특별한 적용예에 있어서 유리가 가늘게될 수 있는 접도 상태가 되는 용융조의 대역을 유리리본이 지나가는 동안 가늘어지는데 이때 유리를 지지하고 있는 용융조의 표면돈도를 균일화하기 위하여 용융금속의 횡단류(橫斷流)를 그 대역에 보조적으로 유도한다.

선상 유도 모우터를 상기한 바와 같은 횡단류를 유도하는데 사용하는데 이와같은 선상유도 모우터는 본 고안에 따른 전열기와 결합하여 사용할 수 있다. 이런 관점에서, 전열기는 각각 전열기의 장측벽이 탱크측벽과 나란히 되도록 설치하고 각 전열기의 상류측(上流側)에 선상 유도 모우터를 용융 금속표면 노출부위의 탱크 구조물에 설치할 수 있고 또한 안쪽의 유리리본의 진행 통로를 향하여 작동하도록 하여서 용융금속 유체가 전술한 노출부를 따라 전열기의 밑으로 통과하여 상류방향으로 흘러오게 하여 가열된 용융금속유체를 용융조의 중앙-리본-지지 지역으로 보내도록 할 수 있다.

장치의 배열에 있어서, 부가적으로 본 고안에 따른 최소한 하나의 측벽식 전열기를 전술한 한쌍의 전열기의 하류측의 탱크양측병에 전술한 노출부안에 설치하여 전술한 노출부를 따라 끌어 올려진 용융 금속유체를 가열하게 할 수도 있다.

부유 유리 리본이 용융금속조를 따라 진행하는 동안 용융체가 전기 분해적 혹은 기타 다른 방법으로 유리표면을 변성시키는 것은 이미 알려져 있다.

이때 용융체는 위치 선정부품(Locating Member)에 붙어서 진행하는 리본의 상부 표면 위에 위치하며, 위치 선정부품은 리본 상부표면의 진행궤적의 바로 상부에 위치하도록 탱크 구조물에 설치되어 있다.

유리의 표면 변성량을 결정짓는 요인(要因) 중에 유리의 온도 및 유리촤 접촉하는 용융금속체의 온도가 있의되 리본의 폭의 전부위에 걸쳐서 균일한 처리결과를 얻으려면 변성하고자 하는 유리리본의 전폭에 결쳐서 가능한한 최대로 온도를 균일하게 하여야한다. 이런 관점에서 본 고안은 기다란 위치 선정부품의 양쪽 끝부분의 탱크 구조물에 전열기가 설치된 판유리 제조장치를 제공한다. 이때 위치 선정부품은 유리 리본의 진행궤적을 가로질러 탱크 구조물에 설치되어 있으며 리본 상부 표면을 변성시키는 재질의 용융체를 리본표면의 소정위치에 접촉케 하며, 전열기는 리본의 표면이 변성되는 동안 리본폭의 전체부위에 걸쳐서 온도가 균일하게 유지되도록 보조하는 효과가 있다.

또다른 적용예에 있어서 본 고안에 따른 전열기는 부유 유리 제조장치에 있어서 용융금속조를 수용하는 탱크구조물 위에 위치한 지붕구조물에 설치할 수도 있다. 이때 탄소상자는 상자 바닥의 하부 표면이 용융금속조에 향하게하여 지붕 구조물에 고정한다. 본 고안은 더 나아가서 부유 유리 제조방법에 있어서 유리리본이 용융금속조의 길이 방향으로 진행하고, 유리가 가늘어지게 될 수 있는 점도 상태가 되는 용융조의 대역을 지나는 동안 유리가 가늘어지고, 유리를 지지하는 용융조의 표면의 온도를 균일하게 하기 용융금속의 횡단류를 전술한 대역에 유발시키되, 전술한 횡단류로 공급되는 용융금속 유체가 용융조의 전술한 대역의 온도 정도로 용융금속을 가열 승온시키는 침적용 전열기 밑으로 용융조의 양측에서 끌리워짐을 특징으로 하는 부유 유리 제조장치를 제공한다.

본 고안을 좀더 명확히 이해할 수 있도록 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면중 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 부품을 나타낸다.

제1 및 2도를 참조하면 부유 유리제조장치에 사용되는 전열기는 밀폐된 탄소 상자(Carbon box)설치되어 있는 탄소 가열기소(Carbon Heating Elements)로 구성되어 있다.

밀폐 탄소상자는 일반적으로 거래되는 품질정도의 흑연 덩러리를 가공하여 만들어진다. 이 덩어리는 저부(抵部)(1), 장측벽(長側壁)(2 및 3)과 단측벽(短側壁)(4 및 5), 즉 상자의 사방의 벽을 형성하도록 가공한다. 상자의 전체 크기는 예를들면 가로 1m, 세로 0.35m 이다. 이렇게 상자를 만들기 때문에 저부 및 측별들은 단일체이다. 상자는 역시 흑연 재질의 덮개(6)로 덮혀져 있으며 적당한 품질의 탄소 시멘트를 사용하여 측벽(2,3,4, 및 5)에 밀폐되어 있다. 탄소 가열기소는 장방형의 밀폐 탄소상자 내의 절연 지지대에 고정되어 있으며 제1 및 2도의 예에 있어서 전열기는 3상 전원에 연결하게 되어 있으며 또한 가열기소는 세 개의 나란한 흑연봉(7,8 및 9)으로 구성되어 있다. 이 봉들은 흑연 슬라브괴로부터 제조하고 각 봉들은 전열기의 한쪽 끝부분에 위치한 후육부로부터 전열기의 길이를 따라 신장되어 다시 구부러져서 다시 돌아와 단일 브릿지부(12)에서 모두 합쳐진다. 이 단일 브릿지부(12)는 3상 시스템에 있어서 공통 접속부를 형성한다.

봉들이 브릿지부(12)에서 합쳐지는 곳에서 이들은 가늘어진 접속부(13)를 형성하는데 이는 봉의 타단의 후육부(10)를 설치할 수 있도록 알맞게 하기 위하여 가늘게 만든 것이다. 흑연봉(7,8, 및 9)은 실리콘 카아이드 혹은 카본을 분무피복하여 조업수명을 연장할 수도 있다.

밀폐상자 끝부분의 봉들의 후육부(10)의 공동브릿지 접속부(12) 사이에는 성형된 흑연 슬라브가 상자저부(1)를 파고 들어앉은 실리콘 니트라이드 재질의 전기적 절연좌블록(切緣座 block)(14) 위에 놓여있다.

그외의 전기적 절연체(15 및 16)는 덮개가 제위치에 덮히고 봉해졌을 때 상자내의 흑연 슬라브의 끝 부분이 견고하게 위치하도록 하기 위한 것들이다. 전열기의 다른쪽 끝, 즉 도면에 도시된 상자의 우측에서 각 봉들은 후육부를 형성하며 거기서 구부러져서 다시 돌아온다. 이 후육부들은 부호(17)로 표시하였으며 이들은 상자 저부를 파고들어앉은 실리콘 니트라이드(nitride) 재질의 전기적 절연블록(18)에 자리잡고 있다. 나머지 실리콘 니트라이드 재질의 절연체(19)는 봉을 상자내에 견고하게 파지하도록 후육부(17)의 상부에 위치하고 있다.

간극(20)은 가열전류가 공급될 때 흑연봉(7,8 및 9)의 팽창이 가능하도록 봉의 끝부분의 면과 상자의 끝벽(5)의 내면 사이에 여유를 주기 위한 것이다.

본 예에 있어서, 각 봉들은 단면이 직사각형의 형태이고 이 단면의 칫수는 예컨대 25mm×10mm 이다.

가열봉을 제조하는데 사용하는 흑연 슬라브의 품질정도는 예를 들어 총회(Total Ash)가 중량비로 0.5% 이하인 것이다. 총회가 중량비로 0.2% 정도인 것이 적당하며 총회가 중량비로 0.05% 이하인 고순도의 흑연을 사용하였다.

가열기소의 자항은 가열기소의 형태에 따라 결정된다.

본 예에서 봉(7,8 및 9)의 저항은 8마이크로옴/센치메타 정도이다.

봉들은 실리콘 카아바이드 혹은 카본으로 분무피복하여 조업수명을 연장시킬 수도 있다.

몰리브덴 단자(11)는 봉(7,8 및 9)의 후육부(10)에 각각 고정되어 있으며 이는 덮개(6) 위로 돌출한 큰 직경의 몰리브덴 연결체(21)로부터 돌출된 스터브이다. 연결체(21)는 실리콘 니트라이드 혹은 기타 적당한 재질, 예컨대 실리마나이트 내화물(sillimanite refractory)의 전기적 절연 붓싱(22)내에 밀착되어 있으며 이 붓싱(22)은 덮개(6)의 슬롯트홈에 끼어있는 내부 탄소봉(23)에 장착되어 있다.

연결체 (21)는 절연붓싱(22)의 상부에 돌출하여 있으며 그 상단부에는 직경이 감소된 나사를 형성하여 스터드를 형성하였으며 그것에 내열성 스테인레스 스틸 재질의 전기단자 대(24)가 스테인레스스틸제 너트(25)에 의하여 고정되어 있다. 전기단자대(24)중 하나가 제2도에 도시되어 있으며 단자봉(Terminal Bar)(26)이 단자대(24)의 상부 표면에 용접되었으며 이 단자봉(26)은 역시 내열성 스테인레스스틸재로 만든것이며 이것은 몰리브덴 접속자(21)를 전기적으로 접속시키는 장치가 된다. 제2도에 도시된 바와 같이 봉(7,8 및 9)는 각각 별도로 전기접속자를 가지고 있으며 3개의 강철재 접속봉(26)이 제4도에 도시되엇는 바 이것은 도면에서처럼 탱크 구조물의 측벽을 지나 뻗어서 전열기를 소정위치에 위치시키고 또한 전기접속역할을 한다. 단자(11) 및 접속부(12)에 적당한 금속은 몰리브덴이지만 텅그스텐으로 만들어도 좋다.

제1 및 2도의 전열기는 부유 유리제조 공정에 있어서 유리리본이 진행하는 용융금속조에 위치시키기 위한 전열기이다.

제3 및 4도는 그와같은 용융조에 위치한 두 개의 전열기(1 및 2)를 도시하였다. 제3도는 용융주석조(27)를 수용하는 기다란 탱크 구조물의 일부를 도시하였는바 전술한 탱크 구조물을 따라서 유리리본(28)이 부유제조고정에서 잘 알려진 방식으로 진행한다.

본 특정한 적용예에서 유리 리본은 진행하는 동안 폭과 두께에 있어서 점차적으로 가늘어지며 이가늘어지는 것을 화살표(29) 방향으로 진행하는 리본이 점차적으로 가늘어지는 것으로 도시하였다. 탱크 구조물의 측벽(30)들에는 감축부(31)가 있으며 여기 용융조의 폭은 좁아지고 이후에는 배출구 부분까지 계속 나란한 부분이 되는데 배출구 부분은 도시되지 않았다.

측벽(30)은 탱크 구조물의 바닥(33)에서부터 상방으로 연장도엇으며 강철제 용기(34)에 내재하였다. 도면에 나타난 바처럼 탱크구조물은 유리 리본보다 폭이 넓어서 용융 금속조의 용융금속의 노출부(35)가 리본의 양측에 형성된다. 역시 도면에 도시된 바와 같이 유리 리본이 가늘어지는 부위에서는, 유리의 온도는 유리를 가늘게 할 수 있는 점도상태로 온도가 유지되도록 조절되며 또한 용융조의 그 대역에서 용융금속의 횡방향 흐름(36)이 선상 유도모우터(37)에 의하여 유도되는데 이 유도모우터는 용융금속표면에 설치되어 있으며 또한 냉각시켜 주어야하며 또한 내화성블록으로 쌓아서 모우터의 고정자의 자성 재질의 큐리포인트(Curie point) 이하의 온도에서 작동될 수 있도록 한다.

선상 모우터(37)은 서포트비임(38)에 설치되어 용융금속조의 표면위에 위치하며 서포트비임(38)은 또한 탱크 구조물의 측벽을 횡단하여 뻗어 있으며 여기에는 전원공급장치 및 냉각수 공급장치가 들어있다.

횡방향 유체흐름(36)의 목적은 유리가 가늘어질 때 유리를 지지하는 용융조 표면의 온도를 균일하게 하기 위한 것이며 그렇게 함으로서 유리 내부에 면곡이 발생되는 우려성을 현저하게 감소시켜준다. 유리리본이 화살표(29) 방향으로 진행마연 용융조 표면에는 용융조의 배출구 방향으로 고온 용융금속의 흐름이 발생하여서 조의 배출구 부분으로부터 저온 용융금속의 흐름이 고온부쪽으로 흐르게되는데 이와 같은 저온 용융금속의 흐름은 유리리본의 양측의 용융금속 노출부(35) 부위에서 발생하게 된다.

이와같은 저온 용융금속의 흐름을 횡방향흐름(26)으로 유도하기 전에 가열하기 위하여서 탱크 구조물의 양쪽 측방의 선상 모우터(37)의 약간 하류쪽에 제1 및 2도에 도시한 바와 같은 한쌍의 전열기를 설치하였다. 부호(39)로 표시한 전열기는 전열기의 장측벽(2 및 3)이 탱크의 측벽(30)에 나란하도록 설치하였다.

상자의 장측벽(2 및 3)은 부호(40 및 41)로 표시한 바와 같이 하방르로 연장하여서 탱크 바닥(33)에 닿도록 하였다. 각 전열기의 탄소상자의 바닥(1)의 하부표면(42)은 열전도 지느러미(43)로 형성되었으며 이지느러미(43)는 바닥(1)에서 하방으로 연장되어 있으며 턴넬벽(40 및 41)과 지느러미(43)는 내부에 가열기소들이 장착되어 있는 흑연재질 블록으로 형성되어 있다.

한편 이와같은 기소들은 별도로 제작하여서 상자의 바닥에 설치할 수도 있다.

내열성 재질의 온도 차단덮게(44)는 제4도에 도시한 바와 같이 상자 덮개(6)의 상부에 설치되었다.

실제 조작시에 용융 금속조의 중앙부 쪽으로 횡방향 흐름(36)을 선상 모우터(37)로 유도시키고, 용융금속 노출부(35)의 하류의 저온 용융금속이 화살표(45)의 방향으로 끌려서 전열기 밑바닥의 턴넬을 통과하는 동안 저온용융금속은 소망하는 온도로 가열되어서 가늘게 되어지는 유리리본의 아래로 다시 흐르게 됨으로서 리본의 온도를 균일하게 유지하는데 보조하게 된다.

전열기의 흑연봉에 공급되는 3상전원의 전류를 적당히 조절하여 각봉의 온도가 예를 들어 1150℃가 되도록하여 상자의 바닥(1)의 내부 표면온도가 1050℃ 부근이 되게 한다.

봉에서 발생하는 열량의 75% 정도가 상자의 바닥과 지느러미(43)를 통하여 방출되어서 저온 용융 금속의 흐름(45)을 유리리본 및으로 방류하기 이전에 소망하는 정도로 가열할 수 있다.

전열기는 예를 들어 선상전압(line-Voltage) 60볼트, 전류 600암페어 정도에서 60킬로 왓트로 작동할 수 있다.

본 발명에 따른 전열기의 적용에 있어서 전열기가 극히 악조건하에서 동작하게 된다는 것을 알수 있다.

유리를 가늘게하는 조작이 일어나는 대역에서 탱크 구조물의 일반적인 온도가 850℃이기 때문에 그 부근의 온도는 850℃ 정도이다. 용융금속조의 온도는 용융조의 상부 공간 및 유리가 가늘게 늘여지는 유리 자체의 온도 범위와 비슷하다. 가열기소는 예를들어 1400℃ 이상의 높은 온도이지만 흑연 상자 내에 밀폐되어 있기 때문에 가열봉을 구성하는 흑연이 주위의 대기에 의해 침해되는 율은 상당히 낮다. 상자 자체는 완전 밀폐상태는 아니고 예를들어 20% 정도의 다공성이어서 밀폐상자의 벽을 통하여 용융조의 상부공간내의 환원기체와 실질적인 교환이 있으므로서 상자 내의 공기는 다공성 상자벽을 통하여 계속적으로 청정(purge)하게 된다고 간주할 수 있다.

만일 원한다면 대기에 노출되어 있는 상자의 외부표면을 예를들어 알루미늄 옥사이드와 같은 것으로 분무피복하여 상자내부의 공기와 용융조의 상부 공간의 공기의 교환을 감소시킬 수도 있는데 이 분무피복은 상자내에 가열봉들은 다 장설하여 밀폐한 후 시행한다. 상자의 측벽 및 말단벽은 물론이고 덮개의 상부표면을 예를들어 알루미늄 옥사이드로 분무 피복할 수도 있다. 바닥의 아래표면과 지느러미의 표면은 피복하지 않는다. 이렇게 상자의 바닥 표면을 검게 그대로 놔둠으로서 도면에 도시한바 처럼 전열기가 용융금속내에 잠겨져 있거나 혹은 용융금속 표면 상부에 위치하여서 용융금속이나 혹은 유리에 열을 방사하게 되었거나 간에 열전도율이 높아진다.

별도의 청정가스의 공급은 상자의 가스 공급구를 통하여 공급될 수도 있고, 청정가스는 질소 혹은 알곤등의 불활성 가스에 수소 가스인 환원가스가 용융 조상부 공간의 보호대기의 수소 혼합율 보다 많은 비율로 혼합된 것이 좋다. 다공성 상자벽이 피복되지 않은 경우 청정가스는 다공성 벽을 통하여 탈리하게 된다. 상자벽이 피복되엇을 경우에는 별도의 가스 방출구를 마련한다. 불활성 가스만으로 청정가스로 사용할 수도 있다.

전열기는 반드시 탱크 구조물의 측벽에 나란하게만 설치할 필요는 없고 리본의 진행방항에 예를들어 45°가 되게 설치할 수도 있다. 또 하나의 구현예에 있어서는 전열기를 리본의 진행방향에 직각 방향으로 설치하여 지느러미가 전열기의 짧은쪽 방향으로 연장되어 있게하여 용융금속 흐름을 덜 가열할 필요가 있을경우에 적용할 수도 있다.

다시 제3도를 참조하면 탱크 구조물의 배출구쪽으로부터 전열기(39)로 흐르는 용융금속을 예열하면 부가적인 이점을 얻을 수가 있다. 용융금속 노출부(35)의 저온 용융금속의 역류를 화살표(46)로 표시하였고 용융금속 노출부(35)를 따라 역류방향으로 끌려서 흐르는 용융금속을 예열하기 위하여 본 고안에 따른 전열기를 탱크 구조물의 양측벽에 설치할 수도 있다. 이와같은 측벽용 전열기를 제3도의 부호(47)로 일반적으로 표시하였으며 또한 이들 측벽용 가열장치를 제5-8도에 상세히 도시하였다.

제9도는 이와같은 전열기를 탱크 구조물의 측벽에 설치하는 방법을 일반적으로 도시한 것이다. 제9도에서 흑연가열기소가 설치된 탄소상자는 단면이 직사각형이며 이의 바닥(1) 및 덮개(6)의 길이가 측벽(2 및 3)의 높이보다 짧다. 바닥에는 지느러미나 기타 하방으로 돌출된 연장부(제1 및 2도의 구현예와 같은 것)가 없으며 덮개(6)는 카본 시멘트를 사용하여 상자의 입벽(2 및 3)의 상단부의 굴착무(48)에 밀페하였다.

단면이 직사각형인 기다란 봉(7,8, 및 9)은 흑연봉이다. 최하단부에 위치한 봉(7)은 전기적 절연좌(14 및 18)로 상자 바닥위에 설치되어 있으며 단면의 넓은 부분이 바닥에 평행하도록 설치되어 있다.

이것은 제6도에 가장 잘 도시되어잇다. 나머지 봉(8 및 9)은 단면의 넓은 부분을 곧장 세워 봉(7)의 위에 설치아엿으며 봉(7)의 좁은 부분 및 봉(8 및 9)의 넓은 부분이 통상의 절연체인 실리콘 니트라이드 혹은 기타 적당한 내열재(예 : 용융 시리카)의 지지 라이닝(49)과 접해 있다.

봉(7,8 및 9)의 일단은 수직 브릿지부(12)로 연결되었으며 봉(8 및 9)의 각각 타단부는 확대부(50)로 형성되어 있다. 봉(9)의 확대부(50)는 봉(8)의 확대부(50) 보다 짧고 최하단부 봉(7)은 이들 화대부들의 밑에서 연장되어 있으며 봉 지체의 후육 및 확대부인 첨단(51)에서 끝난다. 실리콘 니트라이드 혹인 용융니트라이드와 같은 기타 적당한 내열재의 절연블록은 봉(8 및 9)의 확대부(50)사이와 봉(8 및 7)의 단부(50 및 51)사이에 위치한다. 봉(7)의 첨단(51)은 실리콘 니트라이드 라이나(52)에 의하여 상자의 벽으로부터 절연되어 있다.

동일한 실리콘 티트라이드 라이나(52)가 상자의 타단부 벽에 삽설되어 있으며 팽창 여유간격(20)이 가열기소의 브릿지 단부(12)와 라이나(52) 사이에 형성되어 있다.

몰리브덴 접속자(21)가 봉들의 자유단부에 고정되어 있으며 이는 제1 및 2도에서 기술된바와 동일한 방식인 것으로서 덮개(6)에 고정된 붓싱(53) 및 붓싱(53)에 고정되어있는 절연 슬리브(54)를 통과하여 몰리브덴 접속자가 상방으로 돌출되어 있다.

몰리브덴 접속자의 돌출된 상단부는 나사가 새겨진 스터드로 되어 있고 내열성 스테인레스 스틸재의 접속대(55)는 제8 및 9도에 도시적으로 나타낸 바와 같이 탱크측벽을 통과하여 돌출되어 있다.

흑연 플러그(58)는 덮개의 구멍들에 밀삽되었으며 필요한 경우 제거하여 상자내의 공간을 청정할수 있다. 내열성 강재대(59)는 볼트(60)로 덮개에 고정되었으며 또한 제9도에 도시한 바처럼 탱크 측벽에 조겅하여 탱크 구조물의 측벽에 대하여 소정의 위치에 파지할 수 있게 되어 있다. 제9도는 대(59)를 고정하는 한가지 방법을 도시한 것인데 탱크 구조물 외부의 하방으로 굽혀져서 탱크 구조물의 강철재 외각에 볼트로 고정되어 있다. 측벽용 전열기의 상자의 외부 표면의 일부는 필요하다면 실리콘 카바이드 혹은 열분해흑연 등의 비투과성 박막으로 피복할 수도 있다. 필요하면 전열기는 탱크 구조물의 측벽블록에 형성된 요부(凹部)에 삽설할 수도 있다.

이와같은 일련의 측벽용 전열기는 탱크구조물 측벽의 좁은 부분에 라이닝처럼 설치하여 유리 리본의 양측방 용융금속 노출부에 형성되어 흐르는 비교적 지온의 용융금속을 예열하는 효과를 얻을 수가 있다.

이렇게 하여 전열기(49)에 다달은 용융금속은 이미 유리가 가늘게 되어지는 온도에 거의 근접하여 있음으로서 전열기(39)의 턴넬을 통과하여 흐르는 용융금속을 조금만 가열하여도 되는 것이다.

접속대(55)는 접속봉(26)에서와 같은 방식으로 3상 전원에 접속되며 이때 3상 전원은 용융 금속과 접촉하고 잇는 측벽용 전열기의 상자 부위의 온도를 조절하기 위하여 조절할 수 있다. 측벽용 전열기는 예컨대, 선상 전압 30볼트 정도와 약 600암페어의 전류로 약 30킬로왓트로 작동할 수 있다.

본 고안의 또 하나의 적용예가 제10도에 도시되어 있다. 유리 리본(28)이 평행한 측벽(30)이 있는 탱크구조물에 수용되어 잇는 용융금속조를 따라 진행하면서 표면 변성처리를 받게되는데 이 표면 변성 처리는 유리리본 표면의 진행궤적의 바로 위에 유리리본에 대하여 횡방향으로 연장되어 있는 기다란 위치 설정봉에 부착되어 유리 표면 상부와 접촉하게 되어있는 유리 변성용 용융금속체가 유리표면과 접촉됨으로서 달성된다.

일예로서 직사각형의 기다란 위치 설정봉(60)은 구리로 된 전극이며 이 전극은 절연 행거(61)에 의하여 지붕 구조물에 현수되어 있다. 구리 전극(60)은 전원에 전기적으로 접속이어 있으며 이 전원은 조절 가능한 것이며 또한 부호(62)로 표시한 전기 접속은 대(59)가 양극(陽極)으로 작용하는 것과 마찬가지인 것이다. 전극(63)은 유리리본의 진행궤적에 따라서 용융금속에 잠겨 있으며 또한 이 전극은 전원의 다른 단자에 접속되어 있다. 전극(63)은 대개 접지(接地)한다. 봉(60)의 하부 표면에 부착되어서 조를 따라 진행하는 유리 리본(28)의 상부 표면과 접촉할 수 있도록 되어 있는 용융금속체(64)는 예를들어 용융 구리/납의합금이며 또한 전원이 접속되어 이 용융 금속체 및 유리로 전류가 흐르면 용융 금속체로부터 구리 및 납이온이 유리리본 상부 표면으로 이동하여 이 이온은 유리가 용융 금속체(64)를 지나서 조상부의 환원대기로 노출됨에 따라 환원된다.

브론즈(bronze) 외관을 나타내는 방열 유리를 제조하기 위한 리본의 처리 조건의 강도를 조절하는 요인에는 유리가 처리받을 때의 온도가 있으며, 리본의 횡방향 처리의 균일도는 유리 리본의 전체폭에 걸쳐서 온도를 최대한으로 균일하게 하는데 달려있다. 유리표면이 변성될 때 리본 횡방향의 온도를 균일하게 유지하는데 도움이 되도록 제1 및 2도에 도시한 바와같은 한쌍의 전열기(39)를 유리 리본의 진행 궤적 측방의 용융금속 내에 설치하였다. 이때 전열기는 기다란 위치 설정 부품의 양끝 부분에 설치하였다. 개별적으로 조절할 수 있는 이와 같은 전열기에 의해서 처리대역에서 유리리본의 횡방향에 걸친 온도차이를 최소한으로 감소시킨다.

본 고안에 따른 전열기는 부유 유리 제조장치의 용융 금속조위의 지붕 구조물에 설치되어 유리 리본 및 용융금속을 향하여 열을 아래쪽으로 방열할 수도 있는데 이는 제11 및 12도에 도시한 바와 같다.

지붕 구조물은 내열성블록(65) 및 (66)으로 구성되어 있으며 이들은 지붕의 외각인 강철재 케이싱에 설치되어 있다.

내열성 블록과 케이싱 사이에 공간(68)을 형성하여, 지붕 구조에 설치한 구현예인 본 고안에 따른 전열기에 전기적 접속자를 설치할 수 있도록 하였다. 전열기는 부호(69)로 일반적으로 표시하였으며 이것은 제1 및 2도의 전열기의 변형으로서, 제1 및 2도의 측벽 연장부(40 및 41)가 없으며 또한 지느러미(43)도 없다. 탄소 상자의 저부(1)의 하부 표면(70)은 평평하고 또한 탱크 구조물을 교설하는 내열성 블록(65)의 하부 표면과 동일평면(Ciokabar)이다.

저부의 하부 표면(70)은 고도로 방사 표면이 되도록 하기 위하여 가공하지 않은채로 둔다. 실리콘 카바이드, 열분해 흑연이나 예를들어 알루미늄 옥사이드와 같은 내열성 산화물을 분무하여 덮개 및 탄소 상자벽들에 두껍게 보호피막을 형성한다.

제12도는 탄소상자의 측벽(2 및 3)에 플랜지(71 및 72)를 현성하여 키(Key)(73)에 형성된 턱부에 얹혀있으며 여기서 키는 내열성 블록(65 및 66)의 하단부단의 흠에 끼어있다. 내열성 블록(66)의 외곽 크기는 전열기의 탄소상자와 동일하며, 가열기소(7,8,9) 및 덮개(6)가 든채로 통채로 들어낼 수가 있어서, 에를들어서 가열기소를 교체할 때 탄소상자를 들어낼 필요없이 교체하는 등의 정비를 할수 있는데 이 때 탄소상자는 키(73)의 턱부에 그대로 얹혀있다. 따라서 용융조상부의 두부를 밀폐한 것을 뜯는 일이 전혀 없어진다.

제11도에는 기다란 몰리브덴 접속자(21)가 블록(66)을 관통하여 연장되었으며 유연성 브레이드(Flexible braid)(75)에 의하여 표준 3상 접속체(76)과 접속되었으며 이들 접속체 중 하나가 지붕 덮개(67)의 절연체(77)를 통하여 연장되어 있는 것이 도시되었다.

이와같은 류의 전열기는 예를들어 선상 전압 34볼트, 600암페아, 35킬로왓트로 동작할 수 있다. 하부표면(70)은 지붕에서부터 아랫쪽 용융금속조와 이 용융조를 따라서 진행하는 유리에 방열한다.

제13 및 14도에 도시한 예에서 지붕 구조물에는 높은 열전도율을 가진 흑연 재질의 판(80)으로 된 라이닝이 있으며 이것은 키(73)에 의해서 정위치에 배치되어 있다. 전열기의 바닥의 평평한 하부 표면(70)은 판(80)중에 하나의 상부표면과 접촉하여 판(80)이 가열되어 아랫쪽으로 방열하게 된다.

라이닝 판(80)에 의하여 지지되는 용융조 상부 공간의 밀폐상태를 흩어뜨리지 않고서 탄소 상자를 포함하여 전체 전열기를 내열성 블록(66)과 함께 들어낼 수 있다.

Claims (1)

1. 본문에 상술하고 도면에 도시한 바와같이, 장방형 탄소상자내의 절연성 지지체에 고정되어 있는 탄소 전열기소(Carbon electrical heating element)(7,8, 및 9) 및 상술한 탄소 상자 내외로 뻗어 있는 전기 접속체(21)로 구성되어 있음을 특징으로 하는, 용융 금속조 상에서 판유리를 제조하는 장치에 사용되는 전열기(electrical heater).