KR101267589B1 - 예열용 버너 - Google Patents

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Abstract

예열용 버너가 개시된다. 일면에 복수의 제1 노즐이 형성되고, 제1 노즐을 향할수록 직경이 넓어지는 제1 관부를 구비하며, 버너에 연료 가스를 공급하는 연료 노즐부 및 일면에 상기 연료 노즐부의 외곽에 배치되는 복수의 제2 노즐이 형성되고, 제2 노즐을 향할수록 직경이 넓어지는 제2 관부를 구비하며, 버너에 공기를 공급하는 공기 노즐부를 포함하는 예열용 버너가 제공된다.

Description

예열용 버너 {A preheating burner}
본 발명은 예열용 버너에 관한 것이다.
제강 공정으로부터 용강을 받아 반제품은 슬라브를 만드는 연속 주조 공정에서, 턴디쉬(tundish)는 래들(ladle)로부터 용강을 받아 쇳물을 일정하게 몰드로 주입하는 설비이다. 이때, 래들 및 턴디쉬는 각각 쇳물이 수용되기 전에 미리 쇳물과 유사한 온도로 가열되어야 열 충격 없이 안정적인 공정의 진행이 가능하다.
이와 관련된 기술로 공개 특허 제2006-0112023호가 있다.
본 발명의 실시예들은, 방사형으로 승온패턴에 따라 연료 및 공기를 선택적으로 공급하여 화염을 분출함으로써 안정적으로 예열을 할 수 있는 예열용 버너를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일면에 복수의 제1 노즐이 형성되고, 제1 노즐을 향할수록 직경이 넓어지는 제1 관부를 구비하며, 버너에 연료 가스를 공급하는 연료 노즐부 및 일면에 상기 연료 노즐부의 외곽에 배치되는 복수의 제2 노즐이 형성되고, 제2 노즐을 향할수록 직경이 넓어지는 제2 관부를 구비하며, 버너에 공기를 공급하는 공기 노즐부를 포함하는 예열용 버너가 제공된다.
복수의 제1 노즐과 각각 연결되며, 제1 관부 내부에 배치되는 복수의 제1 노즐관, 복수의 제2 노즐과 각각 연결되며, 제2 관부 내부에 배치되는 복수의 제2 노즐관 및 노즐관 각각의 유량을 제어하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
제1 노즐 및 제2 노즐은 동심원 형상으로 배치될 수 있다.
동심원으로 배치된 제1 노즐의 최외곽 열이 개폐 가능하며, 동심원으로 배치된 제2 노즐의 최외곽 열이 개폐 가능할 수 있다.
복수의 노즐 내부에 배치되어, 연료 가스 및 공기에 난류를 발생시키는 날개부를 더 포함할 수 있다.
날개부는, 복수의 날개 및 복수의 날개를 지지하는 복수의 스프링을 포함할 수 있다.
복수의 스프링은, 각각의 스프링의 탄성 계수가 다를 수 있다.
개폐 가능한 복수의 노즐은 솔레노이드 밸브에 의하여 유량이 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 나팔 형상의 이중관으로 연료 노즐부 및 공기 노즐부를 배치하여 방사형의 화염을 방출함으로써, 화염이 집중되어 가열하는 것을 방지하여 화염에 의한 열 파손이 감소되는 예열용 버너가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예열용 버너를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 노즐관이 형성된 예열용 버너를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예열용 버너의 노즐을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부의 작동을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 예열용 버너의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예열용 버너를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라, 연료 노즐부(110), 공기 노즐부(120)를 포함하는 예열용 버너가 제공된다.
연료 노즐부(110)는 연료가 배출되는 일면에 복수의 제1 노즐(114)이 형성되며, 배출구인 제1 노즐(114)을 향할수록 직경이 넓어지는 제1 관부로 형성되어, 버너에 연료 가스를 공급한다.
본 실시예에 따라, 연료 노즐부(110)는 나팔 형상으로 형성된다.
여기서 노즐이라 함은 유체가 배출되기 위하여 일면에 형성되는 개구를 의미한다.
이때, 공기 노즐부(120)는 제1 노즐(114)의 외곽에 배치되며, 공기가 배출되는 일면에 복수의 제2 노즐(124)이 형성되며, 배출구인 제2 노즐(124)을 향할수록 직경이 넓어지는 제2 관부로 형성되며, 버너에 공기를 공급한다.
본 실시예에 따라 공기 노즐부(120) 역시 나팔 형상으로 형성되며, 제2 노즐(124)이 제1 노즐(114)의 외곽에 배치되는 구조에 의하여 공기 노즐부(120)와 연료 노즐부(110)는 이중관 형상을 가질 수 있다.
이때, 본 실시예에 따라 제공되는 예열용 버너는 제1 노즐관(112), 제2 노즐관(122) 및 밸브(140)를 더 포함할 수 있다. 도 2는 제1 노즐관(112), 제2 노즐관(122) 및 밸브(140)가 형성된 예열용 버너를 도시한다.
도 2에 도시된 것과 같이, 제1 노즐관(112)은 복수로 형성된 제1 노즐(114)과 각각 연결되는 복수의 관으로, 연료 노즐부(110) 내부에 배치될 수 있다.
마찬가지로, 제2 노즐관(122)은 복수로 형성된 제2 노즐(124)과 각각 연결되는 복수의 관으로 공기 노즐부(120) 내부에 배치될 수 있다.
밸브(140)는 각각의 노즐관의 유량을 독립적으로 제어하기 위하여, 각 노즐관마다 배치된다.
본 실시예에 따라 제1 노즐관(112), 제2 노즐관(122) 및 밸브(140)가 형성되는 예열용 버너는 각 노즐관의 유량을 독립적으로 제어할 수 있으므로, 사용자의 필요에 따라 버너에 공급되는 연료 및 공기의 양을 제어하기에 용이하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성되는 제1 노즐(114) 및 제2 노즐(124)을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 것과 같이 본 실시예에 따라, 복수로 형성된 제1 노즐(114) 및 제2 노즐(124)은 동심원 형상으로 배치될 수 있다.
이때, 동심원 형상으로 배치된 제1 노즐의 최외곽 열(116)은 개폐 가능할 수 있다. 마찬가지로, 동심원 형상으로 배치된 제2 노즐의 최외곽 열(126)은 개폐 가능할 수 있다.
모든 노즐의 개폐가 가능하도록 제어하여 연료 및 공기의 유량을 조절하는 것이 보다 정확할 수 있으나, 모든 노즐의 개폐가 가능하다 할지라도, 버너를 예열하기 위하여 연소가 진행될 때에는 기준량 이상의 노즐은 개방되어야 할 것이다.
그러므로 모든 노즐을 개폐 가능하도록 설치하는 번거로움과 비용을 줄이기 위하여, 본 실시예에서는 연료 및 공기의 양을 최적으로 제어할 수 있도록 제1 노즐의 최외곽 열(116) 및 제2 노즐의 최외곽 열(126)만 개폐를 조절 가능하도록 형성할 수 있다.
제1 노즐의 최외곽 열(116) 및 제2 노즐의 최외곽 열(126)을 개폐 가능하도록 제작하는 것은, 노즐에서 연료 및 공기의 반응으로 화염이 발생하게 되는 경우 발생한 화염이 방사상의 형태로 분출되게 하기 위함이다. 직선으로 방출되는 화염은 너무 강하여 예열 대상을 열 파손 시키는 등의 문제점이 발생될 수 있다.
예열 온도가 낮은 상태에서 낮은 부하로 예열용 버너가 작동될 때에는 제1 노즐의 최외곽 열(116) 및 제2 노즐의 최외곽 열(126)은 폐쇄된 채, 개방된 노즐을 통하여서만 버너에 연료 및 공기가 공급될 것이다.
반면에, 일 예로 목표 온도의 절반 이상을 넘어 높은 부하로 예열용 버너가 작동될 때에는 점차 폐쇄되어 있던 노즐을 개방하여 버너에 공급되는 연료 및 공기의 유량을 제어할 수 있다.
본 실시예에 따라, 개폐 가능한 제1 노즐의 최외곽 열(116) 및 개폐 가능한 제2 노즐의 최외곽 열(126)은 솔레노이드 밸브에 의하여 작동될 수 있으며, 보다 효과적인 제어를 위하여 복수의 노즐관에 형성되는 밸브(140)와 유기적으로 작동될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 복수의 노즐 내부에는 버너에 공급되는 연료 및 공기에 난류를 발생시키기 위해 형성되는 날개부(130)를 도시한다.
도 4에 도시된 것과 같이, 날개부(130)는 복수의 날개(132) 및 이를 지지하는 복수의 스프링(134)을 포함할 수 있으며, 일 예로 날개(132)는 한 변이 스프링(134)에 의하여 지지되는 삼각형 힌지로 형성될 수 있다.
복수의 스프링(134)은 서로 다른 탄성 계수를 가질 수 있다. 일 예로, 탄성 계수를 소, 중, 대로 나누어 서로 다른 탄성 계수를 가지는 스프링(134)에 의하여 지지되는 3 개의 삼각형 날개(132)를 가진 날개부(130)를 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 서로 다른 탄성 계수를 가지는 스프링(134)에 의하여 복수의 날개(132)는 연료 및 공기의 유량에 따라 독립적으로 작동될 수 있다.
도 5를 참고하여 본 실시예에 따라 독립적으로 작동되는 날개부(130)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4에 도시된 것과 같이, 유량이 적은 경우에는 3 개의 쐐기모양의 날개(132)가 모두 노즐을 가로 막아, 낮은 부하로 공급되는 연료 및 공기에 난류 발생 강도를 증가시킬 수 있다. 낮은 부하로 공급되는 연료 및 공기이나, 난류의 발생으로 인하여 노즐에서 배출되면 효과적으로 혼합되어 고부하의 연소가 가능하게 하므로 연소의 효율적인 제어에 유용하다.
반면에, 유량이 높은 경우에는 연료 및 공기 자체가 가지는 부하 역시 크기 때문에 별도로 난류를 발생시키지 않으며, 오히려 고부하의 연소에 있어서는 난류의 발생이 연소에 방해가 될 수 있다. 따라서 유량이 높아지는 경우에는 도 5에 도시된 것과 같이, 날개부(130)를 지지하는 스프링(134)의 탄성 계수에 따라 탄성 계수가 작은 스프링(134)에 의하여 지지되는 날개(132)부터 차례로 하나씩 접어 지면서 노즐의 단면적이 증가될 수 있다. 이에 따라 쐐기형 날개가 접혀서 결과적으로 연료 및 공기의 유로가 증가하여 부하증가 시의 연소에 대응이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 예열용 버너는 나팔 형상의 이중관으로 연료 노즐부(110) 및 공기 노즐부(120)를 배치하여 방사형의 화염을 방출하기에 용이한 구조를 가지고 있다. 따라서 화염이 집중되어 래들 및 턴디쉬를 가열하는 것을 방지할 수 있으므로, 화염에 의한 열 파손을 감소시킬 수 있다.
또한, 연료 및 공기가 분출되는 노즐의 면적을 가변적으로 제어할 수 있으므로, 승온패턴에 따라 연료 및 공기를 선택적으로 공급하여 화염을 분출함으로써 강한 화염으로 인하여 예열 대상인 내화물 바닥에의 충돌 혹은 턴디쉬(tundish)를 예열하는 경우에 발생할 수 있는 침지 노즐의 예열 불량을 방지하는 데에 효과적이다.
낮은 부하로 연료 및 공기가 분출되는 경우에도 난류를 발생시켜 고효율로 사용할 수 있도록 하여 효과적인 연소에 기여할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
110: 연료 노즐부
112: 제1 노즐관
114: 제1 노즐
116: 제1 노즐의 최외곽 열
120: 공기 노즐부
122: 제2 노즐관
124: 제2 노즐
126: 제2 노즐의 최외곽 열
130: 날개부
132: 날개
134: 스프링
140: 밸브

Claims (8)

  1. 일면에 복수의 제1 노즐이 형성되고, 상기 제1 노즐을 향할수록 직경이 넓어지는 제1 관부를 구비하며, 버너에 연료 가스를 공급하는 연료 노즐부; 및
    일면에 상기 연료 노즐부의 외곽에 배치되는 복수의 제2 노즐이 형성되고, 상기 제2 노즐을 향할수록 직경이 넓어지는 제2 관부를 구비하며, 상기 버너에 공기를 공급하는 공기 노즐부를 포함하는 예열용 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 제1 노즐과 각각 연결되며, 상기 제1 관부 내부에 배치되는 복수의 제1 노즐관;
    복수의 상기 제2 노즐과 각각 연결되며, 상기 제2 관부 내부에 배치되는 복수의 제2 노즐관; 및
    상기 노즐관 각각의 유량을 제어하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 예열용 버너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 동심원 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 예열용 버너.
  4. 제3항에 있어서,
    동심원으로 배치된 상기 제1 노즐의 최외곽 열이 개폐 가능하며,
    동심원으로 배치된 상기 제2 노즐의 최외곽 열이 개폐 가능한 것을 특징으로 하는 예열용 버너.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 내부에 배치되어, 상기 연료 가스 및 상기 공기에 난류를 발생시키는 날개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 예열용 버너.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 날개부는,
    복수의 날개; 및
    복수의 상기 날개를 지지하는 복수의 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 예열용 버너.
  7. 제6항에 있어서,
    복수의 상기 스프링은,
    각각의 상기 스프링의 탄성 계수가 다른 것을 특징으로 하는 예열용 버너.
  8. 제4항에 있어서,
    개폐 가능한 상기 복수의 노즐은 솔레노이드 밸브에 의하여 유량이 제어되는 것을 특징으로 하는 예열용 버너.
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