KR101286555B1 - 수랭식 미립화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수랭식 미립화장치를 제공한다.
상기 수랭식 미립화장치는, 회전하도록 구성되어 상면에 용융슬래그가 낙하되어 미립화되며, 내부에 냉각공간을 지닌 디스크 및 상기 디스크를 냉각하도록 상기 냉각공간 내에 냉각수를 공급하는 냉각수단을 구비하며, 에어를 낙하되는 용융슬래그에 하방분사하는 에어분사노즐로 구성될 수 있다.

Description

수랭식 미립화장치{Water cooled type apparatus for atomizing melting slag}

본 발명은 미립화장치로서, 회전하는 디스크에 낙하되는 용융슬래그를 미립화시키는 수랭식 미립화장치에 관한 것이다.

제철산업에서 발생하는 고온의 용융 슬래그로부터 열에너지를 회수하기 위해서는 다양한 장치들을 통해 슬래그를 먼저 미세한 입자들로 미립화하여 표면적을 넓힌 후 냉매와 접촉시키는 방법이 열회수율이나 회수온도 측면에서 효과적이다.

용융슬래그와 같은 고점도 유체를 미립화하기 위한 가장 적합한 방법으로 회전식 디스크 장치를 이용한 방식이 알려져 있으나 1400도 이상의 용융슬래그와 장시간 접촉할 경우 디스크 표면이 용해되고 마모될 우려가 있다.

아울러, 장치의 열 축적으로 인해 장치의 연속적인 운전에 있어서도 문제가 발생할 수 있다.

또한, 장치 운전 중 생성되는 괴상 슬래그인 스컬(skull)이 디스크 표면 위에 장시간 부착되어 있을 경우 디스크 표면의 용해나 마모가 심해지는 한계점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 디스크의 손상을 방지하면서 스컬이 용이하게 분리되는 수랭식 미립화장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수랭식 미립화장치는, 상면에 용융슬래그가 낙하되어 미립화되도록 회전구성되며, 내부에 냉각공간을 지닌 디스크; 및 상기 디스크를 냉각하도록 상기 냉각공간 내에 냉각수를 공급하는 냉각수단;을 구비하며, 에어를 낙하되는 용융슬래그에 하방분사하는 에어분사노즐;을 더 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 의한 수랭식 미립화장치는, 상면에 용융슬래그가 낙하되어 미립화되도록 회전구성되며, 내부에 냉각공간을 지닌 디스크;와, 상기 디스크를 냉각하도록 상기 냉각공간 내에 냉각수를 공급하는 냉각수단;과 상기 디스크 하부에는 회전축이 하방연장되며, 상기 냉각수단은, 상기 냉각수가 유동하도록 상기 회전축 내부에 상기 냉각공간과 연통되는 냉각수유로; 및 외부로부터 상기 냉각수유로를 통해 상기 냉각공간에 이르도록 배치되며 상기 냉각수가 공급되는 공급관;을 구비하며, 상기 공급관을 통해 공급된 상기 냉각수는 상기 냉각수유로의 내벽과 상기 공급관 사이의 유출공간을 통해 유출되되, 상기 회전축의 외면에는 열방출 면적을 증가시키도록 하나 이상의 열방출돌기가 형성될 수 있다.

삭제

또한, 상기 디스크는 스컬의 분리가 용이하도록 상부에 돌출된 분리돌출부;를 구비하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 분리돌출부는 하나 이상의 돌출된 부채꼴 형상인 것이 바람직하다.

한편, 상기 디스크는, 상부디스크부재; 및 상기 상부디스크부재와의 사이에 상기 냉각공간이 형성되도록, 상기 상부디스크부재와 체결된 하부디스크부재;를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은 에어를 낙하되는 용융슬래그에 하방분사하는 에어분사노즐;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수랭식 미립화장치는, 디스크 내에 냉각수가 유동하는 냉각공간을 지니면서 아울러 냉각수단을 구비함으로써, 고온의 용융슬래그 또는 스컬에 직접 접촉하게 되는 디스크의 표면이 장시간 사용 시 쉽게 용해되거나 마모되는 것을 방지하는 효과를 가진다.

또한, 디스크 표면에 형성된 분리돌출부에 의해 스컬의 크기도 작아지며, 스컬의 디스크로부터의 분리도 용이하게 될 수 있다.

나아가, 디스크가 상부디스크부재와 하부디스크부재의 두 개의 부재로 이루어짐에 따라, 내부에 냉각공간을 가진 디스크 구조의 가공이 용이하며 디스크를 간편하고 신속하게 조립 및 분리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수랭식 미립화장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 수랭식 미립화장치를 나타낸 부분종단면도이다.
도 3은 도 2의 수랭식 미립화장치에서 냉각수에 의해 디스크가 냉각되는 것을 나타낸 도이다.
도 4는 도 1의 수랭식 미립화장치를 나타낸 평면도이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수랭식 미립화장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 수랭식 미립화장치를 나타낸 부분종단면도이다.

또한, 도 3은 도 2의 수랭식 미립화장치에서 냉각수에 의해 디스크가 냉각되는 것을 나타낸 도이고, 도 4는 도 1의 수랭식 미립화장치를 나타낸 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 회전하도록 구성되는 디스크(20), 상기 디스크(20)를 냉각시키는 냉각수단을 포함한다.

상기 디스크(20)는 상면에 용융슬래그가 낙하되어 미립화되도록 하기 위해, 회전하도록 구성된다. 이때, 디스크(20)의 회전구조는 하부에 하방연장된 회전축(25)을 구비하며, 이러한 회전축(25)은 모터와 같은 구동부재(미도시)에 의해 회전될 수 있다.

이와 같이, 회전되는 구조를 지닌 디스크 형의 장치구조는, 낙하되는 용융슬래그가 미립화 되도록 구성된 구조라면, 종래의 어떠한 디스크 구성도 활용될 수 있으며, 이때의 미립화 작용의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 디스크(20)의 내부에는 냉각공간(20a)이 형성되는데, 상기 냉각공간(20a)에는 냉각수단의 냉각수(1)가 유입 및 배출되면서 디스크(20)를 냉각시키는 작용을 한다.

구체적으로, 디스크(20)의 구조를 살펴보면, 상부디스크부재(22)와, 상기 상부디스크부재(22)에 체결된 하부디스크부재(24)를 구비한다.

이때, 상부디스크부재(22)와 하부디스크부재(24)와의 결합구조는 그 내부에 상기 냉각공간(20a)이 형성될 수 있는 구조를 취한다.

일례로서, 비록 도시되지는 않았지만, 상부디스크부재(22)와 하부디스크부재(24)는 각각 원형의 판재에 테두리를 따라 측벽이 형성되어 측벽이 서로 맞대어 결합될 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이 하부디스크부재(24)에만 측벽이 형성되어 원형의 판재인 상부디스크부재(22)와 결합될 수 있다. 이때, 하부디스크부재(24)에는 상기 회전축(25)이 하부에 형성된다.

물론, 이러한 상부디스크부재(22)와 하부디스크부재(24)는 그 내부에 냉각수(1)가 수용되는 냉각공간(20a)이 형성되도록 결합되면 될 뿐, 각각의 형성 및 결합구조에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않는다.

나아가, 냉각수(1)를 누수되지 않게 안전하게 수용할 수 있도록, 상부디스크부재(22)와 하부디스크부재(24)와의 체결부위에는 오링(29)이 장착될 수 있다.

상기와 같이 디스크(20)가 상부디스크부재(22)와 하부디스크부재(24)의 두 개의 부재로 이루어짐에 따라, 내부에 냉각공간(20a)을 가진 디스크(20) 구조의 가공이 용이하며 디스크(20)를 간편하고 신속하게 조립 및 분리할 수 있다. 이로 인하여, 디스크(20)에서 일 부위가 손상 등의 원인으로 교체할 때 용이하게 그 교체작업을 수행할 수 있다.

나아가, 상부디스크부재(22)와 하부디스크부재(24)를 서로 다른 재질로 구성하는 것도 가능하다. 일례로서, 상부디스크부재(22)는 내열성 및 내마모성이 우수한 인코넬 재질로, 하부디스크부재(24)는 비교적 가격이 저렴하지만 기계적인 진동이나 충격에 내구성이 높은 스틸과 같은 재질로 제작할 수 있다.

그리고, 상기 디스크(20)는 상면으로부터 스컬의 분리가 용이하도록 돌출된 분리돌출부(22a)를 구비할 수 있다.

상기 분리돌출부(22a)는 운전 중에 발생하는 스컬(skull)의 크기를 감소시키고 분리가 용이하게 하도록 하는 역할을 수행한다.

상기 스컬은 디스크(20) 표면 위에 형성된 액막이 고화되어 발생하는 괴상 덩어리로 표면에서 잘 분리되지 않고 계속 성장하여 두께가 점점 두꺼워지는 경향을 보인다. 표면에 스컬이 부착되어 있으면 디스크(20)의 마모 현상이 촉진되며, 또한 발생된 스컬은 (미립화 과정 후 일어나는) 슬래그의 열에너지를 회수하기 위한 과정에서도 악영향을 미친다.

이에 따라, 본 발명은 디스크(20)의 상면에 분리돌출부(22a)를 형성시키고, 일례로서 상기 분리돌출부(22a)는 도시된 바와 같이 하나 이상의 돌출된 부채꼴 형상인 것이 활용된다.

이러한 분리돌출부(22a)로 인하여, 용융슬래그가 디스크(20)에 낙하한 후 주로 쉽게 유동할 수 있는 융기면 사이의 골을 따라 흐르므로 발생하는 스컬의 크기도 작아지며, 스컬의 디스크(20)로부터의 분리도 용이하게 된다.

한편, 상기 냉각수단은 디스크(20)를 냉각하도록 냉각공간(20a) 내에 냉각수(1)를 공급하도록 구성된다.

회전식 디스크(20) 위에 1400도 이상의 용융 상태의 슬래그를 낙하시키면 원심력에 의해 디스크(20) 표면 위에 액막이 생성된 후, 가장자리에서 다시 여러 개의 액주가 생성되고 최종적으로 액주가 분열하여 액적들이 발생한다.

이때 고온의 용융슬래그 또는 하부 표면이 고화된 스컬(skull)에 직접 접촉하게 되는 디스크(20)의 표면은, 장시간 사용 시 쉽게 용해되거나 마모되기 때문에, 이를 방지하기 위해 본 발명의 냉각수단이 구성된다.

이러한 냉각수단은 회전축(25) 내부에 형성된 냉각수유로(42)와, 상기 냉각수유로(42) 내에 배치되는 공급관(44)을 구비한다.

이때, 상기 공급관(44)은 금속관인 것이 바람직하며, 아울러 상기 회전축(25)의 외면에는 열방출 면적을 증가시키도록 하나 이상의 열방출돌기(25a)가 형성된 것이 바람직하다.

상기 냉각수유로(42)는 냉각수(1)가 유동하도록 디스크(20) 내부의 냉각공간(20a)과 연통되도록 회전축(25) 내부에 형성된다. 또한, 상기 공급관(44)은 냉각수(1)가 공급되는 통로로서, 외부로부터 냉각수유로(42)를 통해 냉각공간(20a)에 이르도록 배치된다.

이와 같은 구조에 의해, 상기 공급관(44)을 통해 공급된 냉각수(1)는 냉각수유로(42)의 내벽과 공급관(44) 사이의 유출공간을 통해 유출된다.

이에 따라, 회전축(25)의 내부 중앙에 위치한 공급관(44)을 통해 공급된 냉각수(1)가 디스크(20) 내부의 냉각공간(20a) 내에서 유동하여 디스크(20)를 급랭시킨 후, 공급관(44)과 회전축(25) 내벽 사이의 공간으로 배출된다.

여기에서, 비록 도시되지는 않았지만, 가열된 냉각수(1)는 칠러 냉각기 등을 통해 냉각한 후 다시 디스크(20)에 공급하는 것과 같이, 냉각수(1)를 순환시키는 방식으로 장치를 구동하는 것도 가능하다.

결과적으로, 본 발명의 냉각수단은 고온의 용융슬래그 또는 스컬에 직접 접촉하게 되는 디스크(20)의 표면이 장시간 사용 시 쉽게 용해되거나 마모되는 것을 방지한다.

아울러, 디스크(20) 표면 위에 생성된 액막이 냉각되고 수축되는 현상이 일반 디스크(20)에 비해 훨씬 용이하게 발생해, 디스크(20)로부터의 스컬이 용이하게 분리된다

한편, 본 발명은 에어를 낙하되는 용융슬래그에 하방분사하는 에어분사노즐(60)을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 에어분사노즐(60)을 통해 슬래그를 파쇄하여 미립화를 용이하게 하며 이와 동시에 일정 정도의 냉각작용도 한다.

이때, 상기 에어분사노즐(60)은 에어펌프 등을 이용한 종래의 어떠한 에어분사구조가 활용될 수 있음은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

20 : 디스크 20a : 냉각공간
22 : 상부디스크부재 22a : 분리돌출부
24 : 하부디스크부재 25 : 회전축
25a : 열방출돌기 29 : 오링
42 : 냉각수유로 44 : 공급관
60 : 에어분사노즐 80 : 에어분사노즐

Claims (7)

1. 상면에 용융슬래그가 낙하되어 미립화되도록 회전구성되며, 내부에 냉각공간(20a)을 지닌 디스크(20); 및,
   상기 디스크(20)를 냉각하도록 상기 냉각공간(20a) 내에 냉각수(1)를 공급하는 냉각수단;을 구비하며,
   에어를 낙하되는 용융슬래그에 하방분사하는 에어분사노즐(60);을 더 포함하는 수랭식 미립화장치.
   
2. 삭제
3. 상면에 용융슬래그가 낙하되어 미립화되도록 회전구성되며, 내부에 냉각공간(20a)을 지닌 디스크(20); 및,
   상기 디스크(20)를 냉각하도록 상기 냉각공간(20a) 내에 냉각수(1)를 공급하는 냉각수단;을 포함하되,
   상기 디스크(20) 하부에는 회전축(25)이 하방연장되며, 상기 냉각수단은, 상기 냉각수(1)가 유동하도록 상기 회전축(25) 내부에 상기 냉각공간(20a)과 연통되는 냉각수유로(42); 및 외부로부터 상기 냉각수유로(42)를 통해 상기 냉각공간(20a)에 이르도록 배치되며 상기 냉각수(1)가 공급되는 공급관(44);을 구비하며, 상기 공급관(44)을 통해 공급된 상기 냉각수(1)는 상기 냉각수유로(42)의 내벽과 상기 공급관(44) 사이의 유출공간을 통해 유출되며,
   상기 회전축(25)의 외면에는 열방출 면적을 증가시키도록 하나 이상의 열방출돌기(25a)가 형성된 수랭식 미립화장치.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 디스크(20)는, 스컬의 분리가 용이하도록 상부에 돌출된 분리돌출부(22a);를 구비하는 것을 특징으로 하는 수랭식 미립화장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 분리돌출부(22a)는 하나 이상의 돌출된 부채꼴 형상인 것을 특징으로 하는 수랭식 미립화장치.
   
6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 디스크(20)는
   상부디스크부재(22); 및,
   상기 상부디스크부재(22)와의 사이에 상기 냉각공간(20a)이 형성되도록, 상기 상부디스크부재(22)와 체결된 하부디스크부재(24);
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 수랭식 미립화장치.
   
7. 제3항에 있어서,
   에어를 낙하되는 용융슬래그에 하방분사하는 에어분사노즐(60);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수랭식 미립화장치.

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