KR101104974B1 - 폐가스로 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 오븐 등과 같이 연소수단이 구비된 장치의 폐가스로를 개폐하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스로 개폐장치는 연소실에 연결되어 폐가스의 배출을 안내하는 폐가스 배출관이 구비되고, 상기 폐가스 배출관에 구비되어 폐가스의 배출을 제어하기 위한 폐가스로 개폐장치에 있어서, 폐가스 배출관 내부에 폐가스 배출관의 폭 방향으로 배치되는 적어도 네 개의 댐퍼와; 일부 영역이 상기 댐퍼의 회전축이 되도록 각 댐퍼에 결합되고, 다른 일부 영역은 폐가스 배출관의 상부 방향으로 관통되어 검사실 내부로 연장되는 댐퍼축과; 상기 검사실 내부로 연장된 댐퍼축의 단부가 회전 가능하게 결합되는 베어링 플레이트와; 상기 베어링 플레이트에 결합된 댐퍼축과 결합되며, 댐퍼의 개폐를 위하여 상기 각 댐퍼축에 회전력을 제공하는 개폐 작동부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 폐가스를 배출시키기 위한 댐퍼의 작동이 보다 안정적으로 유지될 수 있고, 보다 안정적으로 댐퍼의 작동이 유지되어 작업자의 가스 중독사고의 유발 및 폭발사고를 방지할 수 있으며, 열손실의 감소와 더불어 생산성의 향상 및 미연소된 가스의 배출량을 저감시킴으로 환경오염을 저감시킬 수 있다.

Description

폐가스로 개폐장치{APPARATUS FOR OPENING AND CLOSING AN WASTE GAS FULE}

본 발명은 코크스 오븐 등과 같이 연소수단이 구비된 장치의 폐가스로를 개폐하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연소수단이 구비된 장치는 폐가스가 배출되는 폐가스로가 구비된다. 이러한 장치들 중에는 코크스 오븐 등과 같은 장치는 폐가스로를 개폐시키기 위한 수단이 구비되어 연소열의 효율을 조절하고 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 것과 같이, 코크스 오븐은 연소가스 공급관(1)으로부터 연소가스 유로를 통해 연소가스가 유입되어 축열실(3)에서 예열과정을 거친 후 연소실(4)에서 연소가 이루어지고, 연소 후 발생한 폐가스는 폐가스 유로(5)를 따라 폐가스로인 폐가스 배출관(6)을 통해 배출이 이루어지고 있다. 이 경우, 코크스는 탈화실(7)에 장입되어 연소실(4)로부터 공급되는 열에 의해 탄화가 이루어지고, 이때 발생하는 탄화가스 배출관(8)으로 배출이 이루어지고 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 보통 소연로가 불리우는 상기 폐가스 배출관(6)에는 연소실(4)로부터 배출되는 폐가스의 배출을 제어하기 위하여, 개폐장치(10)가 구비된다.

상기 개폐장치(10)는 유로 내부에 댐펴(11)가 댐퍼축(11a)에 회전 가능한 상태로 장착된다. 이 경우, 댐퍼축(11a)은 콘크리트(6a) 구조물에 매설된 축 하우징(12)에 일 단부가 회전 가능하게 결합되고, 다른 일 단부가 폐가스 배출관(6)의 상부 영역을 관통하여 검사실(R) 내부로 돌출되게 장착되며, 검사실(R) 내부로 돌출된 댐퍼축(11a)의 단부는 베어링 플레이트(13)의 베어링(13a)에 회전 가능하게 결합된다.

그리고, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 검사실(R)로 돌출된 댐퍼축(11a)의 단부에는 작동로드(14)가 연결되어 회전을 위한 작동력이 제공되도록 구성된다. 이 경우, 연결로드(14b)에 의해 복수의 개폐로드(14a) 작동하도록 구성되기도 하며, 각 댐퍼축(11a)에는 지시부(15)가 더 구비되어 댐퍼축(11a)의 회전 정도를 확인할 수 있도록 구성되기도 한다.

그러나, 이와 같이 구성되는 개폐장치(10)는 축 하우징(12)과 댐퍼축(11a) 사이에 이물질이 고착되어 폐가스 배출관(6)의 개폐를 위한 댐퍼(11)의 회전 상태가 요구되는 상태로 이루어지지 않는 문제가 발생하고 있다. 이 경우, 폐가스 배출관(6)의 폐쇄가 불안정하게 이루어지게 되어 연소실(4) 내부의 열효율이 저감되거나, 개방이 불안정하게 이루어지게 되어 연소실(4) 내의 연소가 불안정하게 이루어지기도 하며, 연소실(4) 내부 압력의 증가로 인해 폭발의 위험에 노출되기도 하는 문제가 발생한다.

다른 한편, 댐퍼(11)에 가해지는 폐가스의 압력은 댐퍼축(11a)을 통해 콘크리트(6a)에 매설된 축 하우징(12)으로 전달되어 축 하우징(12)의 변형이 발생하거나, 또는 폐가스 배출관(6) 내부에 축조된 연와(6b)의 파손 등에 의해 축 하우징(12)의 변형이 발생하기도 한다. 이와 같이, 축 하우징(12)에 변형이 발생하는 경우, 댐퍼(11)의 개폐 상태가 불량하게 되는 원인이 되기도 한다.

상기 언급한 바와 같이 폐가스의 배출이 불량하게 되는 경우, 내부 압력에 의한 폭발위험에 노출되는 문제가 발생하고, 폐가스 배출관(6)의 폐쇄가 불완전한 경우에는 발생하는 열손실로 인한 열효율이 저감되는 문제가 발생한다.

도 4에 도시된 그래프를 통해 알 수 있는 것과 같이, 폐가스 내의 O₂ 농도가 증가하는 것은 종래의 개폐장치(10)에 구비된 댐퍼(11)의 작동불량으로 인해 댐퍼(11)가 완전히 폐쇄되지 않아 연소시 요구되는 산소가 배출되고 있음을 알 수 있고, 이로 인해 연소실 내부의 열손실이 발생하게 되는 것을 알 수 있다.

이와 더불어, 폐가스의 배출이 충분히 이루어지지 않는 경우 폐가스는 검사실(R)로 유입될 수 있기 때문에 작업자가 개폐장치(10)의 상태를 검사하기 위하여 검사실(R)로 투입된 경우 폐가스에 의한 안전사고에 노출되는 문제를 유발시키는 문제가 있다.

또한, 댐퍼의 개폐 불량을 조치하기 위한 수리작업은 전체 조업을 중단시켜야만 가능한데, 작업 진행중에 댐퍼의 개폐에 문제가 발생하는 경우 조업이 중단되는 문제와 더불어 미연소된 가스의 배출로 인한 환경오염을 유발시키는 문제가 발생하고 있다.

본 발명은 종래와 같은 폐가스로 개폐장치에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 목적은 폐가스를 배출시키기 위한 댐퍼의 작동이 보다 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 배출되는 폐가스의 압력 등에 의해 댐퍼축을 지지하는 구조물의 파손으로 인하여 발생되는 댐퍼의 개폐불능을 방지하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 댐퍼의 개폐 불량으로 인해 발생하는 열손실을 감소시키고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 보다 댐퍼의 개폐 불량 발생율을 최소화 하므로 조업 중단 발생율을 감소시키며, 조업 중단에 의해 발생되는 미연소된 가스의 배출량을 최소화 하고자 하는 것이다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 폐가스로 개폐장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 기본적으로, 폐가스를 배출시키기 위한 댐퍼의 작동이 보다 안정적으로 유지될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 폐가스로 개폐장치는 연소실에 연결되어 폐가스의 배출을 안내하는 폐가스 배출관이 구비되고, 폐가스 배출관에 구비되어 폐가스의 배출을 제어하기 위한 폐가스로 개폐장치로, 폐가스 배출관 내부에 폐가스 배출관의 폭 방향으로 배치되는 적어도 네 개 이상의 댐퍼와; 일부 영역이 댐퍼의 회전축이 되도록 각 댐퍼에 결합되고, 다른 일부 영역은 폐가스 배출관의 상부 방향으로 관통되어 검사실 내부로 연장되는 댐퍼축과; 검사실 내부로 연장된 댐퍼축의 단부가 회전 가능하게 결합되는 베어링 플레이트와; 베어링 플레이트에 결합된 댐퍼축과 결합되며, 댐퍼의 개폐를 위하여 상기 각 댐퍼축에 회전력을 제공하는 개폐 작동부;를 포함하여 구성될 수도 있다.

이 경우, 베어링 플레이트는 폐가스 배출관 상부에 인접하여 검사실 바닥면에 장착되며, 각 댐퍼축이 회전 가능하게 결합되는 하부 베어링이 구비되는 하부 베어링 플레이트와; 하부 베어링 플레이트의 상부 위치에 하부 베어링 플레이트와 일정 간격을 갖도록 떨어져 배치되며, 각 댐퍼축이 회전 가능하게 결합되는 상부 베어링이 구비되는 상부 베어링 플레이트;를 포함하여 구성될 수도 있다.

다른 한편, 개폐 작동부는 검사실 내부로 돌출되어 연장된 각 댐퍼축의 어느 일 영역에 일 단부가 결합되는 개폐로드와; 개폐로드의 다른 일 단부에 연결되어 댐퍼를 회전시키기 위해 동력제공부로부터 작동력을 상기 각 개폐로드로 제공하는 작동로드;를 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고, 상부 베어링에는 각 댐퍼의 회전된 정도를 나타내는 지시부가 더 구비될 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 폐가스를 배출시키기 위한 댐퍼의 작동이 보다 안정적으로 유지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 댐퍼의 작동이 보다 안정적으로 유지되도록 하므로 작업자의 가스 중독사고를 유발을 감소시키고, 폐가스의 배출이 원활이 이루어지도록 하므로 폭발사고를 방지할 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 댐퍼의 개폐 불량으로 인해 발생하는 열손실을 감소시킬 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 보다 댐퍼의 개폐 불량 발생율을 최소화 하므로 조업 중단 발생율을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 조업 중단에 의해 발생되는 미연소된 가스의 배출량을 저감시킴으로 환경오염을 저감시킬 수 있다.

도 1는 일반적인 코크스 오븐의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 폐가스 배출관에 구비된 개폐장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 댐퍼축과 축 하우징의 장착 구조를 개략적으로 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 도 2a에 도시된 베어링 플레이트와 작동로드의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2a에 도시된 개폐장치에 구비된 댐퍼의 작동불량으로 인해 배출되는 폐가스 내의 O₂ 농도가 증가하는 상태를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 베어링 플레이트와 개폐 작동부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 개폐장치의 작동시 배출되는 폐가스 내의 O₂ 농도가 일정하게 유지되는 상태를 나타내는 그래프이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 폐가스로 개폐장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다.

따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다.

그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 폐가스를 배출시키기 위한 댐퍼의 작동이 보다 안정적으로 유지될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 폐가스로 개폐장치(100)는 연소실에 연결되어 폐가스의 배출을 안내하게 되는 폐가스 배출관(6)에 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 폐가스 배출관(6)은 코크스 오븐과 같은 장치에 구비된 폐가스 배출관(6) 일 수도 있다.

상기 폐가스 배출관(6)에 장착되는 개폐장치(100)는 폐가스 배출관(6)의 내부에 배치되며, 폐가스 배출관(6)의 폭 방향으로 적어도 넷 이상의 댐퍼(110)가 배치될 수 있다. 즉, 상기 댐퍼(110)는 폐가스 배출관(6) 내부에 폭 방향으로 나란히 배치되도록 세워질 수 있다.

이 경우, 상기 댐퍼(110)에는 수직 방향으로 댐퍼축(111)이 결합되어 댐퍼(110)가 댐퍼축(111)의 회전에 의해 함께 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 댐퍼축(111)의 일부 영역에 상기 댐퍼(110)가 결합된다. 이 경우, 상기 댐퍼축(111)은 상기 댐퍼(110)의 회전축이 되게 결합될 수 있다. 그리고, 상기 댐퍼축(111)의 다른 일부 영역은 상기 폐가스 배출관(6)의 상부 영역을 관통하여 검사실(R)의 내부로 돌출되게 연장될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 상기 댐퍼축(111)이 회전을 하게 되는 경우, 상기 댐퍼(110)가 함께 회전되어 상기 폐가스 배출관(6)의 유로를 차단하거나 개방하게 될 수 있다.

한편, 상기 검사실(R)의 바닥에는 베어링 플레이트(130)가 구비되어 상기 검사실(R) 내부로 연장된 댐퍼축(111)의 단부가 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 즉, 상기 댐퍼축(111)의 일 단부가 결합되는 베어링 플레이트(130)는 상기 댐퍼축(111)이 메달리는 상태로 결합되는 지지수단으로 역할을 할 수 있다.

이 경우, 상기 베어링 플레이트(130)는 폐가스의 배출압력에 대응하는 지지력이 충분히 제공될 수 있도록 한 쌍의 베어링 플레이트(131,132)로 구성될 수도 있다.

예를 들어, 상기 댐퍼축(111)의 상단부가 결합되는 베어링 플레이트(130)는 하부 베어링 플레이트(131)가 상기 검사실(R)의 바닥에 장착되고, 상기 하부 베어링 플레이트(131)와 일정 간격을 갖도록 상부 위치에 떨어져 배치되는 상부 베어링 플레이트(132)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 댐퍼축(111)은 상단부 영역이 상기 각 하부 베어링 플레이트(131)와 상부 베어링 플레이트(132)에 회전 가능하게 결합되어 폐가스의 압력에 저항 가능한 지지력을 상기 댐퍼(110)에 제공할 수 있게 된다.

한편, 상기 하부 베어링 플레이트(131)와 상부 베어링 플레이트(132)에는 상기 댐퍼축(111)이 회전 가능하게 결합될 수 있도록 각각 하부 베어링(130a)과 상부 베어링(130b)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 댐퍼축(111)은 상기 각 하부 베어링(130a)과 상부 베어링(130b)에 결합되어 회전 가능게 베어링 플레이트(130)와 결합되는 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 하부 베어링 플레이트(131)와 상부 베어링 플레이트(132)는 지지부(133)에 의해 서로 결합되는 구조로 이루어질 수도 있다. 이와 달리, 상기 하부 베어링 플레이트(131)와 상부 베어링 플레이트(132)는 각각 검사실(R)을 구성하는 구조물에 장착되어 고정되도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 상부 베어링(130b)에는 각 댐퍼(110)의 회전된 정도를 나타낼 수 있도록 인디케이터 로드(Indicator Rod)와 같은 지시부(미도시)가 더 구비될 수도 있다.

한편, 상기 댐퍼(110)가 개폐될 수 있도록 상기 검사실(R)의 내부로 연장된 댐퍼축(111)의 어느 일 영역에는 댐퍼축(111)에 회전력을 제공하는 개폐 작동부(140)가 연결될 수 있다. 즉, 상기 개폐 작동부(140)는 댐퍼(110)가 장착된 댐퍼축(111)을 회전시켜 댐퍼(110)가 상기 폐가스 배출관(6)을 개방하거나 폐쇄하도록 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 개폐 작동부(140)는 도 6에 도시된 것과 같이, 실질적으로 댐퍼축(111)에 결합되어 댐퍼축(111)을 회전시키게 되는 개폐로드(142)와 상기 개폐 로드(142)에 연결되어 작동력을 제공하는 작동로드(141)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 작동로드(141)는 외부로부터 검사실(R) 내측으로 일부 영역이 유입되어 상기 개폐로드(142)에 연결되고, 상기 검사실(R)의 외측 영역위치하는 작동로드(141)의 영역은 실린더와 같은 구동부(미도시)에 연결되어 작동력을 상기 개폐로드(142)에 전달하는 역할을 하게 된다.

이와 같은 구성에 의해 상기 작동로드(141)가 길이 방향의 일 측 방향으로 이동하게 되면, 상기 개폐로드(142)가 일정 각도로 회전하게 되어 댐퍼축(111)을 회전시키게 되고, 이에 따라 댐퍼(110)가 개방 또는 폐쇄된다. 이와 반대로, 작동로드(141)가 길이 방향의 다른 일 측 방향으로 이동하게 되면, 상기 개폐로드(142)가 일정 각도의 반대 방향으로 회전하게 되어 댐퍼축(111)을 반대 방향으로 회전시키게 되고, 이에 따라 댐퍼(110)가 폐쇄 또는 개방된다.

상기 구성에서 보는 바와 같이, 상기 댐퍼축(111)은 하단부는 폐가스 배출관(6)의 구조물인 콘크리트(6a) 또는 연와(6b)와 간섭되거나 또는 구조적인 연결이나 결합이 이루어지지 않기 때문에 폐가스의 배출압력이 콘크리트(6a) 또는 연와(6b)의 내측 하부영역에 영향을 주지 않으며, 더욱이 축 하우징이 구비되지 않아도 되는 구조로 이루어지기 때문에 이물질의 고착에 의한 개폐작동의 불량이 발생하지 않게 됨을 알 수 있다.

도 7에 도시된 그래프를 통해, 배출되는 폐가스의 산소 농도가 일정하다는 것을 알 수 있다. 즉, 댐퍼(110)의 작동이 안정적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 폐가스로 개폐장치는 상기와 같이 설명된 실시예들로 한정되게 적용되는 것이 아니라, 다양한 변형을 위하여 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다.

100 ... 폐가스로 개폐장치 110 ... 댐퍼
111 ... 댐퍼축 130 ... 베어링 플레이트
130a ... 하부 베어링 130b ... 상부 베어링
131 ... 하부 베어링 플레이트 132 ... 상부 베어링 플레이트
133 ... 지지부 140 ... 개폐 작동부
141 ... 작동로드 142 ... 개폐 로드

Claims (4)

1. 연소실에 연결되어 폐가스의 배출을 안내하는 폐가스 배출관이 구비되고, 상기 폐가스 배출관에 구비되어 폐가스의 배출을 제어하기 위한 폐가스로 개폐장치에 있어서,
   폐가스 배출관 내부에 폐가스 배출관의 폭 방향으로 배치되는 적어도 네 개 이상의 댐퍼와;
   일부 영역이 상기 댐퍼의 회전축이 되도록 각 댐퍼에 결합되고, 다른 일부 영역은 폐가스 배출관의 상부 방향으로 관통되어 검사실 내부로 연장되는 댐퍼축과;
   상기 검사실 내부로 연장된 댐퍼축의 단부가 회전 가능하게 결합되는 베어링 플레이트와;
   상기 베어링 플레이트에 결합된 댐퍼축과 결합되며, 댐퍼의 개폐를 위하여 상기 각 댐퍼축에 회전력을 제공하는 개폐 작동부;를 포함하여 구성되는 폐가스로 개폐장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 플레이트는
   상기 폐가스 배출관 상부에 인접하여 검사실 바닥면에 장착되며, 각 댐퍼축이 회전 가능하게 결합되는 하부 베어링이 구비되는 하부 베어링 플레이트와;
   상기 하부 베어링 플레이트의 상부 위치에 상기 하부 베어링 플레이트와 일정 간격을 갖도록 떨어져 배치되며, 각 댐퍼축이 회전 가능하게 결합되는 상부 베어링이 구비되는 상부 베어링 플레이트;를 포함하여 구성되는 폐가스로 개폐장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 개폐 작동부는
   상기 검사실 내부로 돌출되어 연장된 각 댐퍼축의 어느 일 영역에 일 단부가 결합되는 개폐로드와;
   상기 개폐로드의 다른 일 단부에 연결되어 댐퍼를 회전시키기 위해 동력제공부로부터 작동력을 상기 각 개폐로드로 제공하는 작동로드;를 포함하여 구성되는 폐가스로 개폐장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 상부 베어링에는 각 댐퍼의 회전된 정도를 나타내는 지시부가 더 구비되는 폐가스로 개폐장치.

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