KR101082654B1

KR101082654B1 - 열 전도체 지지 디스크

Info

Publication number: KR101082654B1
Application number: KR1020057024730A
Authority: KR
Inventors: 토마스 레윈; 앙케 크뢰너트; 순 린덴
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2011-11-14
Also published as: CN1836144A; KR20060100918A; JP2007528972A; EP1639307B1; US20060219703A1; JP4628358B2; ES2401966T3; US7692122B2; CN1836144B; EP1639307A1; SE526522C2; SE0301930D0; SE0301930L; WO2005001361A1

Abstract

본 발명은 전기적으로 가열되는 노 설비용 전기 발열체를 지지하기 위한 세라믹 열 전도체 지지 디스크로서, 발열체의 길이 방향 축선에 대해 평행하게 위치하는 중앙 구멍(2)과, 이 중앙 구멍(2)과 디스크(1)의 주변부(4) 사이에 배치되는 하나 이상의 구멍(3, 6, 10-15)을 갖는 세라믹 열 전도체 지지 디스크에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 디스크(1)에 주변부(4)로부터 상기 구멍(3, 6, 10-15) 중 하나 및/또는 중앙 구멍(2)까지 연장되는 하나 이상의 세장형 개구(5, 7, 8, 9, 16, 17)가 마련되어 있고, 각 세장형 개구는 상기 디스크(1)의 전체 두께를 관통하는 것을 특징으로 한다.

Description

열 전도체 지지 디스크{IMPROVED HEAT CONDUCTOR SUPPORT DISC}

본 발명은 산업용 노 용례의 발열체 분야, 특히 발열체에 사용하기 위한 개선된 열 전도체 지지 디스크에 관한 것이다.

고온에서 재료와 생성물을 처리하는 데에 채용되는 산업용 노에 있어서, 전기 발열체는 세라믹 디스크에 의해 위치 결정 및 지지된다. 통상, 디스크의 구멍을 통해 가열 레지스터 요소 또는 열 전도체가 삽입된다. 그러한 디스크에 있어서, 디스크의 중앙에는 지지 요소용의 중앙 구멍이 대칭축 상에 배치된다. 열 전도체용 구멍은 개개의 디스크 중앙과 동축인 적어도 하나의 원 상에 균일하게 분포된다. 그러한 디스크는 서비스 중에 디스크로 유도된 열 응력으로 인해 파손되는 경향이 있다.

종래 기술의 예로는 본 명세서에 참조 문헌으로서 인용되는 미국 특허 제5,543,603호가 있을 수 있다. 이 미국 특허는 전술한 디스크를 개시하고 있다.

본 발명의 목적은 노를 가열하기 위한 전기 발열체를 지지하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크로서, 열 응력으로 인한 파손 경향이 매우 낮은 세라믹 열 전도체 지지 디스크를 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은 전기적으로 가열되는 노 설비용 전기 발열체를 지지하기 위한 세라믹 열 전도체 지지 디스크에 관한 것으로서, 상기 디스크는 발열체의 길이 방향 축선에 대해 평행하게 위치하는 중앙 구멍과, 이 중앙 구멍과 디스크의 주변부 사이에 배치되는 하나 이상의 구멍을 갖고, 상기 디스크에 주변부로부터 상기 구멍 중 하나까지 연장되는 하나 이상의 세장형 개구가 마련되어 있고, 각 세장형 개구는 상기 디스크의 전체 두께를 관통하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 발열체에 대한 에너지율을 높게 하는 열 전도체 지지 디스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 보다 높은 온도에서 사용하기 위한 개선된 열 전도체 지지 디스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 보다 높은 열 순환율에서 개선된 특성을 갖는 열 전도체 지지 디스크를 제공하는 것이다.

도 1a와 1b는 본 발명에 따른 세라믹 디스크의 제1 실시예의 도면.

도 2a와 2b는 본 발명에 따른 세라믹 디스크의 제2 실시예의 도면.

도 3a와 3b는 본 발명에 따른 세라믹 디스크의 제3 실시예의 도면.

도 4a와 4b는 본 발명에 따른 세라믹 디스크의 제4 실시예의 도면.

도 5a와 5b는 본 발명에 따른 세라믹 디스크의 제4 실시예의 도면.

각 도면에서, a는 개개의 디스크의 평면도이고, b는 횡단면도이다.

도 1a에 있어서, 전기적으로 가열되는 노 설비용의 전기 발열체를 지지하기 위한 세라믹 열 전도체 지지 디스크(1)가 평면도로 도시되어 있다. 상기 지지 디스크(1)에는 디스크의 길이 방향 축선에 평행하게 위치한 중앙 구멍(2)이 있다. 또한, 디스크에는 상기 중앙 구멍(2)과 디스크의 주변부(4) 사이에 배치된 하나 이상의 구멍(3, 6)이 마련되어 있다. 상기 구멍들은 원형이거나 타원형(15; 도 5a 참조) 등의 다른 형태일 수 있다.

주변부는 파형이거나 원형 등의 다른 형태를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 디스크에는 상기 주변부(4)로부터 상기 구멍(6) 중 하나를 통과하여 연장되는 하나 이상의 세장형 개구(5)가 추가로 마련되어 있다. 이 세장형 개구는 상기 디스크(1)의 전체 두께를 관통한다.

전기 발열체는 서로 연속적으로 배치된 2개 이상의 디스크(1)에 의해 지지되는데, 상기 발열체는 상기 구멍들을 통과한다.

디스크(1)는 통상 Al, Si, Mg, Zr 및/또는 Y 원소들의 산화물의 혼합물 또는 순수한 산화물, Si 및/또는 Ti 원소들의 각 질화물 및 붕소화물 또는 다른 적절한 열 저항 세라믹 물질로 제조된다.

바람직한 실시예는 40-60 중량%의 Al₂O₃과 60-0 중량%의 SiO₂를 포함하고, 그 외에, 예컨대 디스크를 소결하는 공정을 촉진시키기 위한 몇몇 첨가제를 포함할 수 있다.

세장형 개구(들)는 소성 전 또는 후에 프레싱, 절단 또는 압출 공정에 의해 형성될 수 있다.

통상, 발열체의 온도는 작동시 노의 온도보다 높다. 노가 오프되면, 발열체의 온도는 대략 노의 온도로 하락될 것이다. 노가 주기적으로 온 및 오프되는, 즉 매우 높은 주기적인 열 응력에 노출되는 용례가 있다. 또한, 발열체가 연속적으로 동작하는 용례, 매우 높은 주기적인 열 응력이, 예컨대 발열체 교체 동안 발생하는 용례가 있다.

디스크가 작동 온도까지 가열될 때 열적으로 유도되는 기계적 응력과 디스크의 온도가 변할 때 유도되는 기계적 응력이 디스크의 주변부로부터 시작하는 크랙을 개시하게 하고 그 크랙이 내측을 향해 뻗어가는 임계값에 도달하지 못하게 하는 것이 본 발명에 의해 얻어진다.

그러한 응력의 최대값은 세장형 개구의 존재에 의해 제한되는데, 이 세장형 개구는 주변부에서 열적으로 유도된 인장 응력을 제한한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 세장형 개구(5)의 길이는 디스크(1)의 최대 반경으로 제한된다.

일실시예에 따르면, 상기 세장형 개구는 도 1a와 도 3a에 개구(5, 7)로 도시된 바와 같이 디스크(1)의 반경을 따라 연장된다.

변형예에 따르면, 상기 세장형 개구는 도 2a와 도 4a에 개구(8, 9)로 도시된 바와 같이 디스크(1)의 반경과 다른 방향으로 연장된다.

바람직한 다른 실시예에 따르면, 세장형 개구(5, 7, 8, 9)의 폭은 이 개구가 종결되는 구멍(6, 2, 10 및 11)의 직경으로 제한된다.

도 2a와 도 4a에 도시된 바와 같이, 세장형 개구(8, 9)는 구멍(12, 13, 14)을 통과할 수도 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 세장형 개구의 폭은 그 길이에 걸쳐서 동일하거나 변화한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 세장형 개구는 도 1a와 도 2a에 도시된 바와 같이 중앙 구멍(2)에서 종결된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 5a에 도시된 바와 같이 디스크(1)에는 세장형 개구(16, 17)가 2개 이상 존재한다.

도 5a에는, 홀(3)이 비대칭형으로 배치될 뿐만 아니라 2개의 세장형 개구가 다른 방향으로 지향될 수 있다는 것이 도시되어 있다. 홀(3)은 디스크의 한쪽으로 집중됨으로써, 그 방향에서 방열을 집중시킬 수 있다.

상기 디스크에 하나 이상의 세장형 개구가 존재하기 때문에, 본 발명의 디스크(1)의 최대 기계적 응력에 관한 값은 종래 기술의 디스크의 50-70% 이상이다.

또한, 기계적 강도는 상이한 방향에서 상이한 값을 갖는데, 이것은 가열 용례에서 디스크의 위치 결정에 중요하다. 따라서, 발열체의 길이를 따라 교대로 배치되도록 여러 디스크를 위치 결정하는 것이 유리하고, 그러한 디스크는 각 디스크의 세장형 개구가 상이한 반경 방향으로 지향하도록 회전된다.

Claims

전기적으로 가열되는 노 설비용 전기 발열체를 지지하기 위한 세라믹 열 전도체 지지 디스크로서, 발열체의 길이 방향 축선에 대해 평행하게 위치하는 중앙 구멍(2)과, 이 중앙 구멍(2)과 디스크(1)의 주변부(4) 사이에 배치되는 하나 이상의 구멍(3, 6, 10-15)을 갖는 세라믹 열 전도체 지지 디스크에 있어서,

상기 디스크(1)에, 주변부(4)로부터 상기 구멍(3, 6, 10-15) 중 하나까지, 상기 주변부(4)로부터 상기 구멍(3, 6, 10-15) 중 하나 이상을 통과하여 상기 구멍(3, 6, 10-15) 중 하나까지, 상기 주변부(4)로부터 중앙 구멍(2)까지, 또는 상기 주변부(4)로부터 상기 구멍(3, 6, 10-15) 중 하나 이상을 통과하여 상기 중앙 구멍(2)까지 연장되는 하나 이상의 세장형 개구(5, 7, 8, 9, 16, 17)가 마련되어 있고, 각 세장형 개구는 상기 디스크(1)의 전체 두께를 관통하며, 상기 세장형 개구의 개수는 상기 구멍의 개수보다 작은 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 세장형 개구(5, 8, 9)는 상기 구멍을 통해 상기 주변부(4)로부터 더 먼 거리에 배치된 구멍까지 연장되는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세장형 개구(5, 7, 8, 9, 16, 17)의 길이는 디스크(1)의 최대 반경으로 제한되는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세장형 개구(5, 7)는 상기 디스크(1)의 반경을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세장형 개구(8, 9, 16, 17)는 상기 디스크(1)의 반경 방향과 다른 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세장형 개구(5, 7, 8, 9, 16, 17)의 폭은 이 세장형 개구가 종결되는 구멍(3, 6, 10-15) 또는 중앙 구멍(2)의 최대 직경으로 상한이 제한되는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세장형 개구(5, 7, 8, 9, 16, 17)의 폭은 그 길이에 걸쳐서 동일하거나 변화하는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세장형 개구(5, 7, 8, 9)는 중앙 구멍(2)에서 종결되는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 2개 이상의 세장형 개구(16, 17)가 존재하는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제9항에 있어서, 상기 구멍(3, 6, 10-15)은 디스크 표면에 걸쳐서 비대칭형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 구멍(2)과 구멍(3, 6, 10-15)의 형태는 타원형인 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 구멍(2)과 구멍(3, 6, 10-15)의 형태는 원형인 것을 특징으로 하는 세라믹 열 전도체 지지 디스크.