KR101007266B1 - 대칭 분사형 벤츄리 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부기체를 도입하여 기체가 소정 압력으로 일정하게 유지될 수 있는 다수의 벤츄리 룸을 형성하여 도입된 외부기체를 턴디시 노즐 전체에 일정하게 분사할 수 있는 대칭 분사형 벤츄리 구조에 관한 것으로서, 턴디시 노즐 단부에 고정되면서, 외부면에는 다수의 벤츄리 룸이 형성되어 있으며, 내부에는 다수의 벤츄리 룸과 내통된 최종 벤츄리 룸이 형성된 중앙 몸체와; 상기 중앙 몸체의 외부에 삽입되어 고정되면서, 상기 다수의 벤츄리 룸으로 기체를 도입하는 외부기체 도입관이 형성된 외부 몸체와; 상기 중앙 몸체의 내부에 삽입되어 고정되어 상단부가 상기 최종 벤츄리 룸의 단부에 근접하여 벤츄리 팁을 형성하는 내부 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 대칭 분사형 벤츄리 구조를 제공한다.

이와 같이, 본 발명은 턴디시 열풍이 대칭 분사형 벤츄리에 의하여 축 대칭 분포로서 배출되기 때문에 턴디시 노즐은 동일 조건에서 고온의 턴디시 열풍과 접촉하게 되어 벤츄리의 수명이 연장되는 효과가 있다.

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Description

대칭 분사형 벤츄리 구조{SYMMETRICAL JET TYPE VENTURI STRUCTURE}

도 1은 벤츄리에 의해 턴디시 노즐 부위의 가열속도를 증대시키는 방법을 도시한 모식도;

도 2는 종래의 벤츄리 구조를 도시한 정단면도;

도 3은 종래의 벤츄리 구조에서 벤츄리 팁으로 배출되는 기체량과 벤츄리에 의해 배출되는 제2기체의 유량에 대하여 도시한 평단면도 및 정단면도;

도 4는 본 발명에 따른 대칭 분사형 벤츄리 구조를 도시한 정단면도;

도 5는 본 발명에 따른 대칭 분사형 벤츄리 구조에서 벤츄리 팁으로 배출되는 기체량과 벤츄리에 의해 배출되는 제2기체의 유량에 대하여 도시한 평단면도 및 정단면도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1: 턴디시 내부공간 2: 턴디시 내화재 3: 턴디시 바닥철피

4: 턴디시 노즐 5: 슬라이딩 게이트 6: 벤츄리 몸체

7: 벤츄리 팁 8: 외부기체 도입관 9: 벤츄리 룸

20: 내부몸체 21:중앙몸체 22: 외부몸체

23: 제1벤츄리 룸 24: 제2벤츄리 룸 25: 유도구

26: 최종 벤츄리 룸 27: 경사형 경계턱

본 발명은 대칭 분사형 벤츄리 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부기체를 도입하여 기체가 소정 압력으로 일정하게 유지될 수 있는 다수의 벤츄리 룸을 형성하여 도입된 외부기체를 턴디시 노즐 전체에 일정하게 분사할 수 있는 대칭 분사형 벤츄리 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조 공정에서 주조개시 전에 수행하는 턴디시의 가열은 초기 용강의 수강을 위해 필수적인 작업사항이며, 이때 턴디시 내부에 축조된 내화재는 전체적으로 골고루 가열되어야 한다. 턴디시 내화물을 가열함에 있어, 턴디시 노즐 주위의 가열은 턴디시 가열기체의 현열을 노즐구멍을 통해 배출시킴으로써 이루어지는데, 이 부위의 가열이 효과적으로 이루어지기 위해 턴디시 기체를 강제적으로 배출시키는 방법이 이용되고 있다.

턴디시 내부에 축조된 내화재를 가열함에 있어서, 특히 턴디시 노즐 주위의 가열은 그 승온속도가 가장 느린 특성을 보인다. 왜냐하면 턴디시 내부의 기체는 턴디시 내부의 내화재 쪽으로 현열을 일부 빼앗긴 상태여서 그 온도가 낮아져 있기 때문이다.

또한, 턴디시 상부는 커버로 덮여 있으나, 턴디시 외부로 통하는 구멍들이 많아 턴디시 가열버너에서 배출되는 고온 다량의 기체들은 대부분 그 구멍들로 배출되므로 턴디시 노즐 구멍을 통해 배출되는 기체의 양은 상대적으로 매우 적은 양 이 된다.

이와 같은 이유로 해서, 턴디시 노즐 주위의 가열온도는 턴디시 내부의 내화재에 비해 낮게 되며, 가열 정도가 과소한 경우에는 주조 초기 턴디시에 용강을 수강할 때, 턴디시 노즐 주위의 용강이 응고되어, 노즐을 통한 용강의 배출이 곤란해짐에 따라 연속주조를 시작할 수 없게 된다.

따라서, 가급적이면 턴디시 노즐 구멍 쪽으로 다량의 턴디시 기체를 배출시킬 필요가 있으며, 이를 위해 턴디시 기체를 강제적으로 배출시키기 위한 한 가지 방법으로서 벤츄리를 이용하는 방법이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부에서 다량의 공기를 벤츄리 팁(7)을 통해 고속으로 배출시키면 벤츄리 내부가 감압조건이 되면서 턴디시 기체가 빠른 속도로 빠져 나오게 된다.

이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같은 벤츄리 구조를 사용하는 것이 일반적인 방법이다. 즉 외부기체 도입관(8)으로 유입된 다량의 기체는 벤츄리 팁(Venturi Tip; 7)을 통해 고속으로 배출되며, 기류의 진행 방향인 팁(7)의 하부는 정압을 유지하나 팁(7)의 상부는 부압상태가 되면서 위쪽의 턴디시 기체가 끌려나오게 된다.

그런데, 한쪽 도입관(8)을 통해 도입되는 다량의 기체는 원주 방향을 따라 확보된 벤츄리 룸(Venturi Room; 9)을 통해 퍼진 후 벤츄리 팁(7)을 통해 배출되는 과정에 있어서, 원주 방향을 따라 존재하는 압력 분포의 차이에 따라 배출되는 양이 위치마다 달라지며, 이러한 현상을 도 3에 도시하였다.

도 3에 도시된 바와 같이, 벤츄리 팁(7)을 통해 배출되는 압축공기의 양(10) 과, 이것에 의해 빨려 들어오는 턴디시 기체의 양(11)을 화살표의 크기로 표시하였다.

즉, 외부기체 도입관(8)을 통해 도입되는 다량의 기체는 도입 입구를 기준으로 양쪽 방향으로 동시에 원주 방향을 따라 확보된 공간인 벤츄리 룸(9)을 통해 퍼져 나가게 되며, 반대의 위치에서 두 기류는 부딪히게 된다.

이 부딪히는 부위에서 기류는 가장 높은 압력상태를 보이며, 기류의 관성력까지 가세하여, 반대쪽 위치의 벤츄리 팁에서 우선적으로 기체가 배출되어 결과적으로 도입관(8) 반대쪽의 팁(7)에서 가장 높은 압력의 기체가 배출되며, 도입관(8) 쪽에서는 상대적으로 저압의 기체만이 배출된다.

이러한 형태로 벤츄리 팁(7)에서 기체가 배출되면, 벤츄리 팁(7) 위쪽에서의 압력은 도입관(8) 반대쪽에서 가장 낮고, 도입관(8) 쪽에서는 상대적으로 높기 때문에 턴디시로부터 흡입되는 들어오는 기체의 양도 도입관(8) 반대쪽에서 가장 많으며, 도입관(8) 쪽에서 가장 적어지게 된다.

턴디시로부터 도입되는 기체는 고온의 기체이므로 턴디시 노즐(4)을 통해 빨려오는 과정에서 턴디시 노즐(4)을 가열하게 되는데, 빨려오는 기체의 양이 많은 도입관(8) 반대쪽에서는 노즐(4)은 많이 가열되어 높은 온도를 보이는 반면에, 도입관(8) 쪽에서는 노즐(4)의 가열량이 상대적으로 적기 때문에 상대적으로 낮은 온도를 보이게 되며, 그 결과 턴디시 노즐(4)의 온도분포는 국부적으로 차이를 보이게 된다.

전체적으로 보면 가열효과 면에서 만족스럽지 못하게 되며, 편향된 벤츄리 기류가 형성되면 상부에서 고온으로 유입하는 턴디시 기체에 의해 벤츄리 구조가 축 비대칭의 온도분포를 보임으로써 열변형되어 벤츄리가 본연의 작용을 수행할 수 없어 자주 교체하여야 하는 문제점이 제기되고 있는 실정이다.

상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 벤츄리 팁의 원주방향을 따라 배출되는 기체의 양이 거의 동일하도록 함으로써 턴디시 기체를 노즐의 축 대칭방향으로 동일하게 유지하여 턴디시 노즐의 가열이 국부적 편차를 가지지 않고 전체가 일정하게 가열될 수 있는 대칭 분사형 벤츄리 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 턴디시 노즐을 통하여 턴디시 기체를 배출시키는 벤츄리 구조에 있어서, 상기 턴디시 노즐 단부에 고정되면서, 외부면에는 다수의 벤츄리 룸이 형성되어 있으며, 내부에는 다수의 벤츄리 룸과 내통된 상기 최종 벤츄리 룸이 형성된 중앙 몸체와; 상기 중앙 몸체의 외부에 삽입되어 고정되면서, 상기 다수의 벤츄리 룸으로 기체를 도입하는 외부기체 도입관이 형성된 외부 몸체와; 상기 중앙 몸체의 내부에 삽입되어 고정되어 상단부가 상기 최종 벤츄리 룸의 단부에 근접하여 벤츄리 팁을 형성하는 내부 몸체를 포함하는 대칭 분사형 벤츄리 구조를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 중앙 몸체의 외부에 2개소 이상의 벤츄리 룸이 형성되면서, 각각의 벤츄리 룸은 경사형 경계턱으로 구분되는 분사형 벤츄리 구조를 제공 한다.

이하, 첨부되 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 대칭 분사형 벤츄리 구조를 도시한 정단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 외부기체 도입관(8)에서 벤츄리 팁(7)으로 기체가 배출되기 전에 두 개소 이상의 벤츄리 룸(23,24)을 거치게 함으로써, 최종 벤츄리 룸(26)에서는 원주방향으로 동일한 압력으로 외부기체가 분사될 수 있도록 하는데 근거하고 있다.

먼저, 턴디시 노즐 단부에 본 발명을 구성하는 중앙 몸체(21)이 고정된다.

상기 중앙 몸체(26)의 외부면에는 다수의 벤츄리 룸(23, 24)이 형성되어 있으며, 내부 상부에는 상기 제2벤츄리 룸(24)과 다수의 유도구(25)로 내통되어 도입된 기체를 수용할 수 있는 최종 벤츄리 룸(26)이 형성되어 있다.

상기와 같이 형성되어 고정된 중앙 몸체(21)의 외부에는 외부 몸체(22)가 삽입되어 고정되는데, 이 외부 몸체(22)에는 상기한 중앙 몸체(21)에 형성된 벤츄리 룸(23)으로 기체를 도입시키는 외부기체 도입관(8)이 형성되어 있다.

또한, 상기 중앙 몸체(21)의 내부에는 내부 몸체(20)가 삽입 고정되며, 내부 몸체(20)의 상단부는 상기 최종 벤츄리 룸(26)이 형성된 중앙 몸체(21)의 단부에 근접하여 벤츄리 팁(7)을 형성하게 된다.

따라서, 상기 외부기체 도입관(8)에서 유입된 기체는 제1벤츄리 룸(23)에서 원주방향으로 다른 압력분포를 보이지만, 제1벤츄리 룸(23)에서 제2벤츄리 룸(24)으로 좁은 틈새를 통해 이동하는 단계에서 훨씬 균일한 압력 분포를 갖게 된다.

상기 좁은 틈새의 형성은 기체의 흐름방향으로 경사진 경계턱(27)에 의하여 형성되며, 이러한 경사형 경계턱(27)을 따라 형성된 틈새로 외부기체가 제2벤츄리 룸(24)으로 유입됨으로써 전체의 기체의 압력이 일정하게 유지되는 것이다.

전체의 기체의 압력이 일정하게 유지된 제2벤츄리 룸(24)은 벤츄리 팁(7)으로 기체를 공급하는 최종 벤츄리 룸(26)과 다수의 유도구(25)로 내통되어 있기 때문에 최종 벤츄리 룸(26)의 전체 원주방향으로 매우 균일한 압력 분포를 가지게 되고, 이렇게 되면 벤츄리 팁(7)에서 분사되는 기체는 원주방향으로 균일한 양의 분포를 갖게 되는 것이다.

따라서, 고온의 턴디시 기체는 벤츄리 구조의 축 대칭 유량으로서 벤츄리 팁을 통해 분사된 기체를 통해 빨려 들어오게 되므로 벤츄리 구조의 원주 방향으로 동일한 유량 및 온도 분포를 가지게 되어 해결하고자 하는 소기의 목적을 달성할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 작용에 관하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 대칭 분사형 벤츄리 구조에서 벤츄리 팁으로 배출되는 기체량과 벤츄리에 의해 배출되는 제2기체의 유량에 대하여 도시한 평단면도 및 정단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 외부몸체(22)에 형성된 외부기체 도입관(8)으로 도입된 다량의 기체는 내부에 중앙 몸체(21)의 외부면에 원주방향으로 형성되어 있는 제1벤츄리 룸(23)을 따라 1차 분산된다.

상기 제1벤츄리 룸(23)에서는 도입관(8)의 반대쪽이 높은 압력을 가지며, 도 입관(8) 쪽이 상대적으로 낮은 압력 분포를 보인다. 제1벤츄리 룸(23)에서 좁은 틈새인 경사형 경계턱(27)을 따라 제2벤츄리 룸(24)으로 기체가 이동하게 되면 제2벤츄리 룸(24) 또한 원주방향의 공간을 가지므로 제1벤츄리 룸(23)에 존재하던 위치별 압력 차이가 많이 줄어들게 된다.

상기 경사형 경계턱(27)은 각각의 벤츄리 룸(23, 24)을 구분하는 경계가 되면서, 기체가 흘러가는 방향으로 상향 경사진 형태이기 때문에 제1벤츄리 룸(23)으로 도입된 기체는 원활하게 제2벤츄리 룸(24)로 넘어가게 되는 것이다.

상기 제2벤츄리 룸(24)의 기체는 다시 원주방향으로 일정하게 형성된 있는 8개의 유도구(25) 을 지나 다시 최종 벤츄리 룸(26)으로 유도되면, 이 최종 벤츄리 룸(26)에서는 원주방향으로 거의 동일한 압력분포를 지니게 된다.

상기와 같이 최종 벤츄리 룸(26) 내의 기체는 동일한 압력 상태에서 최종적으로 벤츄리 팁(7)을 통하여 분사되며, 분사된 기체의 유량은 원주방향으로 동일한 유량(10a)을 갖게 되므로, 주위에 형성되는 감압효과는 동일하게 형성되기 때문에 동일한 유량으로 턴디시 열풍(11a)을 흡입하여 배출하는 소기의 목적을 달성할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 대칭 분사형 벤츄리를 제공함으로써 다음과 같은 효과가 있다.

첫 번째, 턴디시 열풍이 대칭 분사형 벤츄리에 의하여 축 대칭 분포로서 배출되기 때문에 턴디시 노즐은 동일 조건에서 고온의 턴디시 열풍과 접촉하게 된다. 즉, 축 대칭 구조로서 턴디시 노즐의 가열이 진행되기 때문에 동일한 온도 분포를 갖는 상태로 가열된다. 또한, 전체적으로 동일한 온도를 갖기 때문에 국부적으로 가열되는 문제가 발생되지 않으며, 턴디시에 용강이 처음 유입되는 조업 초기에 턴디시 노즐의 온도편차 때문에 발생될 수 있는 균열도 발생하지 않게 된다.

두 번째, 본 발명의 벤츄리 구조는 원주방향을 따라 동일 유량의 턴디시 기체를 배출해 내기 때문에 벤츄리 자체는 원주 방향으로 동일한 열량에 노출되어 있게 된다. 즉, 원주 방향으로 온도 상승량이 동일하기 때문에 국부적 열팽창 편차를 유발하지 않게 된다. 따라서 벤츄리 팁의 틈새 넓이가 초기 상태를 그대로 유지할 수 있게 되어 턴디시 열풍을 지속적으로 동일한 조건에서 흡입할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 턴디시 노즐을 통하여 턴디시 기체를 배출시키는 벤츄리 구조에 있어서,

   상기 턴디시 노즐 단부에 고정되면서, 외부면에는 다수의 벤츄리 룸이 형성되어 있으며, 내부에는 다수의 벤츄리 룸과 내통된 최종 벤츄리 룸이 형성된 중앙 몸체와;

   상기 중앙 몸체의 외부에 삽입되어 고정되면서, 상기 다수의 벤츄리 룸으로 기체를 도입하는 외부기체 도입관이 형성된 외부 몸체와;

   상기 중앙 몸체의 내부에 삽입되어 고정되어 상단부가 상기 최종 벤츄리 룸의 단부에 근접하여 벤츄리 팁을 형성하는 내부 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 대칭 분사형 벤츄리 구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 중앙 몸체은 외부에 2개소 이상의 벤츄리 룸이 형성되면서, 각각의 벤츄리 룸은 경사형 경계턱으로 구분되는 것을 특징으로 하는 대칭 분사형 벤츄리 구조.

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